EP4467420A1

EP4467420A1 - Verfahren und einrichtungen für den betrieb eines eisenbahnsystems

Info

Publication number: EP4467420A1
Application number: EP23175088.6A
Authority: EP
Inventors: Péter Eördegh; Thomas FROBÖSE; Ludwig Naundorf
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2023-05-24
Filing date: 2023-05-24
Publication date: 2024-11-27

Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf ein Verfahren für den Betrieb eines Eisenbahnsystems. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine durch Belastungsvorgänge auf eine Schiene eines Eisenbahngleises ausgeübte mechanische Belastung unter Bildung einer Belastungsangabe (BA) für zumindest einen Schienenort (x) ermittelt wird und ein Warnsignal (WS) erzeugt wird, wenn die ermittelte Belastungsangabe (BA) eine vorgegebene Belastungsschwelle (Bmax) überschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf ein Verfahren für den Betrieb eines Eisenbahnsystems.
Im Bereich der Eisenbahntechnik kann das Problem auftreten, dass einzelne Abschnitte von Eisenbahngleisen höher belastet werden als andere Abschnitte und es unter Umständen zu einem Bruch von Schienen kommen kann. Beispielsweise sind solche Abschnitte von Schienen besonders gefährdet, in denen regelmäßig Brems- oder Beschleunigungsvorgänge auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für den Betrieb eines Eisenbahnsystems anzugeben, das die beschriebene Belastungs- und Bruchproblematik berücksichtigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine durch Belastungsvorgänge auf eine Schiene eines Eisenbahngleises ausgeübte mechanische Belastung unter Bildung einer Belastungsangabe für zumindest einen Schienenort ermittelt wird und ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die ermittelte Belastungsangabe eine vorgegebene Belastungsschwelle überschreitet.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass dieses eine durchgängige kontinuierliche Belastungsüberwachung der Schienen ermöglicht und somit ein rechtzeitiges Eingreifen durch Wartungs- oder Reparaturmaßnahmen erlaubt.
Vorteilhaft ist es, wenn zwei oder mehr unterschiedliche Belastungsschwellen mit individuellen Warnsignalen vorgesehen werden, also beispielsweise eine erste Belastungsschwelle für ein Vorwarnsignal bei noch zulässiger Gesamtbelastung und eine zweite Belastungsschwelle für ein Hauptwarnsignal bei bereits kritischer Gesamtbelastung.
Die Belastungsermittlung kann gleichermaßen für Beschleunigungs- und Bremsvorgänge durchgeführt werden; alternativ können nur Beschleunigungsvorgänge oder nur Bremsvorgänge berücksichtigt werden oder es können Beschleunigungsvorgänge und Bremsvorgänge in unterschiedlicher Gewichtung berücksichtigt werden.
Die Belastungsangabe wird vorzugsweise für eine Vielzahl an Schienenorten unter Bildung einer ortsbezogenen Belastungsangabe ermittelt und es wird vorzugsweise ein ortsbezogenes Warnsignal erzeugt, das den jeweiligen Ort der Überschreitung der Belastungsschwelle anzeigt.
Die Belastungsangabe wird vorzugsweise aktualisiert, um einen weiteren Belastungsvorgang zu berücksichtigen, indem die von dem jeweiligen Belastungsvorgang betroffenen Schienenorte ermittelt werden, für jeden der betroffenen Schienenorte jeweils eine Belastungserhöhungsangabe ermittelt wird, die die durch den jeweiligen Belastungsvorgang hervorgerufene zusätzliche Belastung beschreibt, und die Belastungsangabe aktualisiert wird, indem für jeden der betroffenen Schienenorte jeweils die vorherige Belastungsangabe um die zugehörige Belastungserhöhungsangabe erhöht wird.
Die Belastungserhöhungsangaben können beispielsweise fahrzeugbezogen ermittelt werden, indem bei Beschleunigungen oder Bremsvorgängen die Fahrzeugmasse des jeweiligen Schienenfahrzeugs mit dem Betrag a des (positiven oder im Falle von Bremsvorgängen negativen) Beschleunigungswerts multipliziert wird, zum Beispiel gemäß: $BEA (x) = Mz \times a (x)$
wobei BEA die Belastungserhöhungsangabe pro Überfahrt des Schienenortes x, a den Betrag der Beschleunigung und Mz die Masse des Schienenfahrzeugs während des Überfahrereignisses beschreiben.
Die Belastungserhöhungsangaben können alternativ achsbezogen ermittelt werden, indem beispielsweise bei Beschleunigungen oder Bremsvorgängen jeweils die achsbezogene Fahrzeugmasse mit dem Betrag des Beschleunigungswerts multipliziert wird, zum Beispiel gemäß: $BEA (x) = \sum_{j = 0}^{Q} Ma (j) \times a (x)$
wobei Q die Anzahl der Achsen des Schienenfahrzeugs, BEA die Belastungserhöhungsangabe für den Schienenort x nach dem Überfahren der letzten bzw. Q-ten Achse, a den Betrag der Beschleunigung und Ma(j) die achsbezogene Masse der jeweiligen Achse des Schienenfahrzeugs beschreiben.
Die Belastungsangabe kann beispielsweise ermittelt werden, indem die Belastungserhöhungsangaben aufsummiert werden, zum Beispiel gemäß: $BA (x, N) = \sum_{i = 0}^{N} BEA (x, i)$
wobei BA die Belastungsangabe nach dem N-ten Überfahren des Schienenortes x und BEA(x, i) die ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe beim i-ten Überfahrereignis beschreiben.
Die Belastungsvorgänge können bereits vollendete Belastungsvorgänge sein und die Belastungsangabe kann eine die aktuelle Belastungssituation betreffende Belastungsangabe sein.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Ermittlung der Belastungsangabe prognostizierte Belastungsvorgänge einschließt und die Belastungsangabe eine prognostizierte Belastungssituation beschreibt.
Die Belastungsangabe und/oder das Warnsignal werden vorzugsweise schienenortbezogen auf einem Bildschirm angezeigt, der einen die Schiene enthaltenden Gleisabschnitt einer Eisenbahngleisanlage visualisiert.
Auch kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass bei Vorliegen eines Warnsignals, beispielsweise eines Warnsignals, das wie oben beschrieben für zumindest einen Schienenort erzeugt worden ist, Maßnahmen ermittelt werden, die geeignet sind, die zukünftig auf Belastungsvorgängen beruhende Belastung für die betroffenen Schienenorte zu reduzieren. Eine solche Ermittlung von Maßnahmen wird ebenfalls als Erfindung angesehen.
Die Maßnahmen schließen vorzugsweise die Ermittlung geänderter Fahrstrategien für die Schienenfahrzeuge ein.
Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Maßnahmen die Veränderung von Höchstgeschwindigkeitsangaben für die die betroffenen Schienenorte umfassenden Streckenabschnitte oder davor liegende Streckenabschnitte einschließen.
Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Maßnahmen die Ermittlung von Belastungsbeschränkungszonen, in denen geplantes Bremsen oder Beschleunigen verboten oder die Brems- und Beschleunigungsstärke auf ein vorgegebenes Maß begrenzt wird, einschließen.
Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass Haltepunkte auf zufälliger Basis variiert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Maßnahmen die Ermittlung von aktuellen Haltepunkten vor fest vorgegebenen Sollhaltepunkten zumindest auch auf der Basis einer rechnerseitig ermittelten Zufallszahl oder Pseudozufallszahl einschließen. Beispielsweise kann ein aktueller Haltepunkt Xaktuell vor einem Sollhaltepunkt Xsoll ermittelt werden gemäß: $Xaktuell = Xsoll - RND * dX$
wobei RND die Zufallszahl oder Pseudozufallszahl und dX eine maximale Variabilität der Haltepunkte beschreibt. Kann beispielsweise RND zwischen 0 und 1 schwanken und beträgt dX= 10 Meter, so gilt für jeden aktuellen Haltepunkt: $Xsoll - 10 Meter \leq Xaktuell \leq Xsoll$
Der aktuelle Haltepunkt Xaktuell wird vorzugsweise vor Beginn eines jeden Anhaltevorgangs, der einen variablen Haltpunkt betrifft, neu berechnet.
Auf die beschriebene Art und Weise lässt sich die Belastung der Gleise vor den Haltepunkten verringern.
Bei Sollhaltepunkten, für die keine Toleranz gewünscht ist, beispielsweise in Bahnhöfen, kann auf die Berechnung aktueller Haltepunkte verzichtet werden oder es kann für diese Haltepunkte der Variabilitätswert dX auf Null gesetzt werden.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Warneinrichtung zum Erzeugen eines eine Schiene eines Eisenbahngleises betreffenden Warnsignals. Erfindungsgemäß ist diesbezüglich vorgesehen, dass die Einrichtung eine Rechenanlage umfasst, die dazu programmiert ist, ein Verfahren zum Erzeugen eines Warnsignals wie oben beschrieben auszuführen.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Einrichtung zum Ermitteln einer Maßnahme. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einrichtung eine Rechenanlage umfasst, die dazu programmiert ist, ein Verfahren zur Maßnahmenermittlung wie oben beschrieben auszuführen.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeugsteuerungssystem. Erfindungsgemäß ist das Fahrzeugsteuerungssystem geeignet, Belastungsbeschränkungszonen, insbesondere solche, die nach einem Verfahren wie oben beschrieben ermittelt worden sind, bei der Fahrzeugsteuerung, insbesondere bei der Ermittlung von Fahrstrategien, zu berücksichtigen und/oder Haltepunkte vor fest vorgegebenen Sollhaltepunkten zumindest auch auf der Basis einer rechnerseitig ermittelten Zufallszahl oder Pseudozufallszahl vor Beginn eines Anhaltevorgangs zu ermitteln.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Computerprogrammprodukt. Erfindungsgemäß umfasst das Computerprogrammprodukt Befehle, die bei Ausführung durch eine Recheneinrichtung diese veranlassen, Verfahren wie oben beschrieben oder Einrichtungen oder Fahrzeugsteuerungssysteme wie oben beschrieben zu bilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:

Figur 1: ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Warneinrichtung, anhand derer beispielhaft erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen eines Warnsignals erläutert werden,
Fig. 2-7: Ausführungsvarianten der Arbeitsweise der Warneinrichtung gemäß Figur 1,
Figur 8: ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Maßnahmenermittlungseinrichtung, anhand derer beispielhaft erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln von Maßnahmen erläutert werden,
Fig. 9-11: Ausführungsvarianten der Arbeitsweise der Maßnahmenermittlungseinrichtung gemäß Figur 1,
Figur 12: ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung, in der eine Warneinrichtung, beispielsweise die Warneinrichtung gemäß Figur 1, und eine Maßnahmenermittlungseinrichtung, beispielsweise die Maßnahmenermittlungseinrichtung gemäß Figur 8, integriert sind, und
Figur 13: ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsteuerungssystem.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Warneinrichtung 10. Die Warneinrichtung 10 dient dazu, ein Eisenbahngleis hinsichtlich der mechanischen Belastung zu überwachen, die Schienenfahrzeuge beim Beschleunigen oder Bremsen auf die Schienen des Eisenbahngleises ausüben.
Die Warneinrichtung 10 umfasst eine Berechnungseinrichtung 11, eine Kumulationseinrichtung 12 und eine Vergleichseinrichtung 13.
Die Berechnungseinrichtung 11, die Kumulationseinrichtung 12 und die Vergleichseinrichtung 13 werden bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 durch Softwaremodule SW11, SW12 und SW13 realisiert, die Bestandteile eines Computerprogrammprodukts CPP1 sind. Das Computerprogrammprodukt CPP1 ist in einem Speicher 101 abgespeichert, der mit einer Recheneinrichtung 102 in Verbindung steht. Führt die Recheneinrichtung 102 das Computerprogrammprodukt CPP1 aus, so bilden die Softwaremodule SW11, SW12 und SW13 die Berechnungseinrichtung 11, die Kumulationseinrichtung 12 und die Vergleichseinrichtung 13.
Die Berechnungseinrichtung 11 wertet einen eingangsseitig anliegenden Geschwindigkeitsverlauf V aus und erzeugt für diejenigen Orte x des Eisenbahngleises eine ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe BEA, für die ein das Eisenbahngleis befahrendes Schienenfahrzeug beschleunigt oder gebremst wird. Vorzugsweise wird eine Belastungserhöhungsangabe BEA nur dann erzeugt, wenn die Geschwindigkeitsänderung eine vorgegebene Änderungsschwelle überschreitet.
Die Kumulationseinrichtung 12 kumuliert bzw. addiert ortsbezogen die Belastungserhöhungsangaben BEA unter Bildung einer ortsbezogenen Belastungsangabe BA, die die im Laufe des Betriebs aufgrund vielfachen Befahrens des Eisenbahngleises aufgetretene Gesamtbelastung quantitativ beschreibt.
Die Vergleichseinrichtung 13 vergleicht die ortsbezogene Belastungsangabe BA mit einer vorgegebenen Belastungsschwelle und erzeugt ein ortsbezogenes Warnsignal WS, wenn die ermittelte Belastungsangabe BA an zumindest einem Ort die Belastungsschwelle überschreitet.
Die Figur 2 zeigt beispielhaft, wie die Berechnungseinrichtung 11 die Belastungserhöhungsangabe BEA bilden kann, wenn ein Schienenfahrzeug gebremst wird; dabei ist im oberen Abschnitt der Figur 2 der Geschwindigkeitsverlauf V bezogen auf die Zugspitze bzw. das Bug und im unteren Abschnitt die ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe BEA dargestellt. Beispielsweise kann die Berechnungseinrichtung 11 für die von der Geschwindigkeitsänderung betroffenen Orte x jeweils einen vom Maß der Geschwindigkeitsänderung abhängigen Wert B1 und B2 berechnen gemäß: $B 1 = Mz * a 1$
und $B 2 = Mz * a 2$
wobei Mz die Masse des Schienenfahrzeugs, a1 die Bremsbeschleunigung im Bereich zwischen den Orten x1 und x2 sowie im Bereich zwischen den Orten x3 und x4, a2 die Bremsbeschleunigung im Bereich zwischen den Orten x4 und x5 und L die Länge des Zuges bezeichnet.
Im Überlappungsbereich U wird für die Belastungserhöhungsangabe BEA vorzugsweise der höhere Wert B2 angenommen, weil das Heck des Schienenfahrzeugs bereits am Ort x4-L mit der höheren Bremsbeschleunigung a2 gebremst wird.
Die Figur 3 zeigt beispielhaft eine andere Art und Weise, wie die Berechnungseinrichtung 11 die Belastungserhöhungsangabe BEA bilden kann, wenn ein Schienenfahrzeug gebremst wird. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 wird die Belastungserhöhungsangabe BEA achsbezogen berechnet, wodurch beispielsweise berücksichtigt wird, dass der Ortsbereich zwischen den Orten x1-L und x1 sowie der Ortsbereich zwischen den Orten x2-L und x2 weniger belastet wird als der Bereich zwischen den Orten X1 und X2-L. Anstatt eines über dem Ort x rechteckförmigen Verlaufs der BEA entsteht ein trapezförmiger Verlauf, wobei die Anstiegsflanken der Trapeze T1, T2 und T3 und die Abstiegsflanken der Trapeze T1, T2 und T3 jeweils stufenförmig sind; die Stufenweite wird durch das zeitliche Raster der Messwerterfassung definiert.
Die Figur 4 zeigt die Überlagerung der Trapeze T2 und T3 ohne die Stufen in einer anderen Darstellung. Im Überlappungsbereich U wird für die Belastungserhöhungsangabe BEA vorzugsweise berücksichtigt, dass das Heck des Schienenfahrzeugs bereits am Ort x4-L mit der höheren Bremsbeschleunigung a2 gebremst wird.
Die von der Berechnungseinrichtung 11 erzeugte ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe BEA(x) wird an die Kumulationseinrichtung 12 weitergeleitet, die diese unter Bildung einer ortsbezogenen Belastungsangabe BA(x) kumuliert. Dies wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Figuren 5 bis 7 erläutert.
Die Figur 5 zeigt beispielhaft die von der Berechnungseinrichtung 11 erzeugte ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe BEA und die von der Kumulationseinrichtung 12 berechnete ortsbezogene Belastungsangabe BA nach einer ersten Fahrt eines Schienenfahrzeugs auf dem Eisenbahngleis über dem Ort x. Dabei wird von einer rechteckförmigen Berechnung ausgegangen, wie sie oben im Zusammenhang mit der Figur 2 diskutiert wurde. Es lässt sich erkennen, dass die ermittelte Belastungsangabe BA die vorgegebene Belastungsschwelle Bmax noch nicht erreicht oder überschreitet, sodass demgemäß noch kein Warnsignal erzeugt wird. Vmax bezeichnet in der Figur 5 eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit.
Die Figur 6 zeigt beispielhaft die von der Berechnungseinrichtung 11 erzeugte ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe BEA und die von der Kumulationseinrichtung 12 berechnete ortsbezogene Belastungsangabe BA nach einer zweiten Fahrt desselben oder eines anderen Schienenfahrzeugs auf dem Eisenbahngleis. Es lässt sich erkennen, dass die Belastungserhöhungsangabe BEA der zweiten Fahrt mit der Belastungserhöhungsangabe BEA der ersten Fahrt addiert wird, wodurch die kumulierte Belastungsangabe BA gebildet wird.
Die Figur 7 zeigt beispielhaft die von der Berechnungseinrichtung 11 erzeugte ortsbezogene Belastungserhöhungsangabe BEA und die von der Kumulationseinrichtung 12 berechnete ortsbezogene Belastungsangabe BA nach einer dritten Fahrt desselben oder eines anderen Schienenfahrzeugs auf dem Eisenbahngleis im Falle einer Notbremsung im Streckenbereich zwischen den Orten X1 und X2. Durch diese Notbremsung wird für den Bereich zwischen den Orten X1-L und X2 eine Belastungserhöhungsangabe BEA gebildet, die dazu führt, dass die Belastungsangabe BA in diesem Bereich die vorgegebene Belastungsschwelle Bmax überschreitet.
Die Vergleichseinrichtung 13 gemäß Figur 1 erkennt das Überschreiten der Belastungsschwelle Bmax und erzeugt für den Bereich zwischen den Orten X1-L und X2 ein ortsbezogenes Warnsignal WS. Die Belastungserhöhungsangabe BEA und/oder das Warnsignal WS werden vorzugsweise schienenortbezogen auf einem Bildschirm 20 angezeigt, der einen die Schiene enthaltenden Gleisabschnitt des Eisenbahngleises zeigt.
Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung 30 zum Betreiben eines Eisenbahnsystems. Die Einrichtung 30 umfasst eine Maßnahmenermittlungseinrichtung 31, die dazu ausgestaltet ist, bei Vorliegen des Warnsignals WS, das wie oben erläutert für zumindest einen der Schienenorte erzeugt worden ist, Maßnahmen zu ermitteln, die geeignet sind, die zukünftige Belastung für die betroffenen Schienenorte zu reduzieren.
Die Maßnahmenermittlungseinrichtung 31 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 durch ein Softwaremodul SW31 realisiert, das einen Bestandteil eines Computerprogrammprodukts CPP2 bildet. Das Computerprogrammprodukt CPP2 ist in einem Speicher 301 gespeichert, der mit einer Recheneinrichtung 302 in Verbindung steht. Führt die Recheneinrichtung 302 das Computerprogrammprodukt CPP2 aus, so bildet das Softwaremodul SW31 die Maßnahmenermittlungseinrichtung 31.
Die Maßnahmenermittlungseinrichtung 31 kann in vorteilhafter Weise eine Maßnahme ermitteln, die eine geänderter Höchstgeschwindigkeitsangabe Vmax(x) für die von dem Warnsignal betroffenen Schienenorte festlegt. Eine solche Ausgestaltung zeigt beispielhaft die Figur 9. Es lässt sich erkennen, dass für den Bereich zwischen den Orten X0 und X2 die Höchstgeschwindigkeit reduziert wird, um bei einer nachfolgenden vierten Fahrt eine weitere Erhöhung der BA in dem Bereich zwischen den Orten X1-L und X2 (vgl. Figur 7) zu vermeiden.
Die Maßnahmenermittlungseinrichtung 31 kann alternativ oder zusätzlich in vorteilhafter Weise eine Maßnahme ermitteln, die eine Definition von Belastungsbeschränkungszonen BBZ, in denen geplantes Bremsen oder Beschleunigen verboten oder die Brems- und Beschleunigungsstärke zumindest begrenzt wird, einschließt. Eine solche Ausgestaltung zeigt beispielhaft die Figur 10. Es lässt sich erkennen, dass eine Belastungsbeschränkungszone BBZ festgelegt wird, in der ein Beschleunigen oder ein geplantes Bremsen verboten ist, sodass ein Schienenfahrzeug bei der vierten Fahrt seine Geschwindigkeit vor der Belastungsbeschränkungszone BBZ rechtzeitig entsprechend anpassen, beispielsweise reduzieren, muss, um die Höchstgeschwindigkeitsangabe Vmax(x) einhalten zu können.
Die Maßnahmenermittlungseinrichtung 31 kann alternativ oder zusätzlich in vorteilhafter Weise eine Maßnahme festlegen, die geänderte Fahrstrategien für die Schienenfahrzeuge definiert. Eine solche Ausgestaltung zeigt beispielhaft die Figur 11. Es lassen in der Figur 11 drei geänderte Fahrstrategien FS1(x), FS2(x) und FS3(x) erkennen, die im Unterschied zur ursprünglichen zeitoptimierten Fahrstrategie FS(x) eine zusätzliche Belastung der Belastungsbeschränkungszone BBZ vermeiden oder zumindest reduzieren. In der Figur 11 bezieht sich die Fahrstrategie FS1(x) auf ein energieoptimiertes Geschwindigkeitsprofil ohne Bremsen in der Belastungsbeschränkungszone BBZ, die Fahrstrategie FS2(x) auf ein zeitoptimiertes Geschwindigkeitsprofil ohne Bremsen in der Belastungsbeschränkungszone BBZ und die Fahrstrategie FS3(x) auf ein zeitoptimiertes Geschwindigkeitsprofil mit nur leichtem Bremsen in der Belastungsbeschränkungszone BBZ.
Die Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung 30, in der bzw. in dessen Computerprogrammprodukt CPP3 zusätzlich zu der Maßnahmenermittlungseinrichtung 31 gemäß Figur 8 auch die Berechnungseinrichtung 11, die Kumulationseinrichtung 12 und die Vergleichseinrichtung 13, also die Warneinrichtung 10 gemäß Figur 1, integriert sind.
In der Figur 12 nicht gezeigt ist eine fakultative Haltepunktberechnungseinrichtung, die auch als ein in dem Computerprogrammprodukt CPP4 gemäß Figur 13 implementiertes Softwaremodul realisiert sein kann.
Diese Haltepunktberechnungseinrichtung kann aktuelle Haltepunkte auf zufälliger Basis variieren. Beispielsweise können aktuelle Haltepunkte vor fest vorgegebenen Sollhaltepunkten auf der Basis einer rechnerseitig ermittelten Zufallszahl oder Pseudozufallszahl ermittelt werden. Zum Beispiel kann ein aktueller Haltepunkt Xaktuell vor einem Sollhaltepunkt Xsoll ermittelt werden gemäß: $Xaktuell = Xsoll - RND*dX$
wobei RND die Zufallszahl oder Pseudozufallszahl und dX eine maximale Variabilität der Haltepunkte beschreibt.
Die Figur 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeugsteuerungssystem 40, bei dem es sich beispielsweise um ein ATO-Fahrzeugsteuerungssystem für autonom fahrende Schienenfahrzeuge handeln kann.
Das Fahrzeugsteuerungssystem 40 umfasst unter anderem eine Maßnahmenermittlungseinrichtung 41. Die Maßnahmenermittlungseinrichtung 41 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 13 durch ein Softwaremodul SW41 realisiert, das einen Bestandteil eines Computerprogrammprodukts CPP4 bildet. Das Computerprogrammprodukt CPP4 ist in einem Speicher 401 gespeichert, der mit einer Recheneinrichtung 402 in Verbindung steht. Führt die Recheneinrichtung 402 das Computerprogrammprodukt CPP4 aus, so bildet das Softwaremodul SW41 die Maßnahmenermittlungseinrichtung 41.
Die Maßnahmenermittlungseinrichtung 41 dient dazu, in Abhängigkeit von eingangsseitig vorliegenden Angaben zu Belastungsbeschränkungszonen BBZ, die beispielsweise von einer streckenseitigen Einrichtung zu dem Fahrzeugsteuerungssystem 40 übermittelt worden sind, geänderte Fahrstrategien FS bzw. ortsbezogene Sollgeschwindigkeitsangaben Vs zu ermitteln. Wie im Zusammenhang mit der Figur 11 erläutert wurde, können beispielsweise Fahrstrategien FS1(x), FS2(x) und FS3(x) errechnet werden, die sich von einer zeitoptimierten Fahrstrategie FS(x) ohne Vorliegen von Belastungsbeschränkungszonen BBZ unterscheiden, um eine zusätzliche Belastung der Belastungsbeschränkungszonen BBZ zu vermeiden.
Im Übrigen können das Fahrzeugsteuerungssystem 40 und das Computerprogrammprodukt CPP4 herkömmlichen Fahrzeugsteuerungssystemen bzw. herkömmlichen Computerprogrammprodukten, wie sie im Bereich der Eisenbahntechnik bekannt sind, entsprechen.
Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsbeispiele untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden.
Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem der nebengeordneten Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination mit einem oder mehreren anderen Unteransprüchen, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten.
Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.

Bezugszeichenliste

10: Warneinrichtung
11: Berechnungseinrichtung
12: Kumulationseinrichtung
13: Vergleichseinrichtung
20: Bildschirm
30: Einrichtung
31: Maßnahmenermittlungseinrichtung
40: Fahrzeugsteuerungssystem
41: Maßnahmenermittlungseinrichtung
101: Speicher
102: Recheneinrichtung
301: Speicher
302: Recheneinrichtung
401: Speicher
402: Recheneinrichtung

BA: Belastungsangabe
B1: Wert
B2: Wert
BBZ: Belastungsbeschränkungszone
BEA: Belastungserhöhungsangabe
Bmax: Belastungsschwelle
CPP1: Computerprogrammprodukt
CPP2: Computerprogrammprodukt
CPP3: Computerprogrammprodukt
CPP4: Computerprogrammprodukt
FS(x): Fahrstrategie
FS1(x): geänderte Fahrstrategie
FS2(x): geänderte Fahrstrategie
FS3(x): geänderte Fahrstrategie
L: Länge
SW11: Softwaremodul
SW12: Softwaremodul
SW13: Softwaremodul
SW31: Softwaremodul
SW41: Softwaremodul
T1-T3: Trapeze
U: Überlappungsbereich
V: Geschwindigkeitsverlauf
Vmax: Maximalgeschwindigkeit
Vmax(x): Höchstgeschwindigkeitsangabe
Vs: Sollgeschwindigkeitsangabe
WS: Warnsignal
x: Ort

Claims

Verfahren für den Betrieb eines Eisenbahnsystems,
dadurch gekennzeichnet, dass
- eine durch Belastungsvorgänge auf eine Schiene eines Eisenbahngleises ausgeübte mechanische Belastung unter Bildung einer Belastungsangabe (BA) für zumindest einen Schienenort (x) ermittelt wird und

- ein Warnsignal (WS) erzeugt wird, wenn die ermittelte Belastungsangabe (BA) eine vorgegebene Belastungsschwelle (Bmax) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belastungsangabe (BA) für eine Vielzahl an Schienenorten (x) unter Bildung einer ortsbezogenen Belastungsangabe (BA) ermittelt wird und ein ortsbezogenes Warnsignal (WS) erzeugt wird, das den jeweiligen Ort der Überschreitung der Belastungsschwelle (Bmax) anzeigt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belastungsangabe (BA) aktualisiert wird, um einen weiteren Belastungsvorgang zu berücksichtigen, indem
- die von dem jeweiligen Belastungsvorgang betroffenen Schienenorte (x) ermittelt werden,

- für jeden der betroffenen Schienenorte (x) jeweils eine Belastungserhöhungsangabe (BEA) ermittelt wird, die die durch den jeweiligen Belastungsvorgang hervorgerufene zusätzlichen Belastung beschreibt, und

- die Belastungsangabe (BA) aktualisiert wird, indem für jeden der betroffenen Schienenorte (x) jeweils die vorherige Belastungsangabe (BA) um die zugehörige Belastungserhöhungsangabe (BEA) erhöht wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belastungsvorgänge bereits vollendete Belastungsvorgänge sind und die Belastungsangabe (BA) eine die aktuelle Belastungssituation betreffende Belastungsangabe (BA) ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ermittlung der Belastungsangabe (BA) prognostizierte Belastungsvorgänge einschließt und die Belastungsangabe (BA) eine prognostizierte Belastungssituation beschreibt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belastungserhöhungsangaben (BEA) fahrzeugbezogen ermittelt werden, indem bei Beschleunigungen oder Bremsvorgängen die Fahrzeugmasse des jeweiligen Schienenfahrzeugs mit dem Betrag des Beschleunigungswerts multipliziert wird gemäß: $BEA (x) = Mz \times a (x)$

wobei BEA die Belastungserhöhungsangabe pro Überfahrt des Schienenortes x, a den Betrag der Beschleunigung und Mz die Masse des Schienenfahrzeugs während des Überfahrereignisses beschreiben.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belastungserhöhungsangaben (BEA) achsbezogen ermittelt werden, indem bei Beschleunigungen oder Bremsvorgängen jeweils die achsbezogene Fahrzeugmasse mit dem Betrag des Beschleunigungswerts multipliziert wird, zum Beispiel gemäß: $BEA (x) = \sum_{j = 0}^{Q} Ma (j) \times a (x)$

wobei Q die Anzahl der Achsen des jeweiligen Schienenfahrzeugs, BEA die Belastungserhöhungsangabe für den Schienenort x nach dem Überfahren der letzten bzw. Q-ten Achse des jeweiligen Schienenfahrzeugs, a den Betrag der Beschleunigung und Ma(j) die achsbezogene Masse der jeweiligen Achse des Schienenfahrzeugs beschreiben.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belastungsangabe (BA) und/oder das Warnsignal (WS) schienenortbezogen auf einem Bildschirm angezeigt werden, der einen die Schiene enthaltenden Gleisabschnitt einer Eisenbahngleisanlage zeigt.
Verfahren, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Vorliegen eines Warnsignals (WS), insbesondere eines solchen, das nach einem der voranstehenden Ansprüche für zumindest einen Schienenort (x) erzeugt worden ist, Maßnahmen ermittelt werden, die geeignet sind, die zukünftige auf Belastungsvorgängen beruhende Belastung für die betroffenen Schienenorte (x) zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Maßnahmen die Ermittlung geänderter Fahrstrategien (FS1-FS3) für die Schiene befahrende Schienenfahrzeuge einschlie-ßen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Maßnahmen die Veränderung von Höchstgeschwindigkeitsangaben (Vmax) für die die betroffenen Schienenorte (x) umfassenden Streckenabschnitte oder davor liegende Streckenabschnitte einschließen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Maßnahmen die Ermittlung von Belastungsbeschränkungszonen (BBZ), in denen geplantes Bremsen oder Beschleunigen verboten oder die Brems- und Beschleunigungsstärke auf ein vorgegebenes Maß begrenzt wird, einschließen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Maßnahmen die Ermittlung von Haltepunkten vor fest vorgegebenen Sollhaltepunkten zumindest auch auf der Basis einer rechnerseitig ermittelten Zufallszahl oder Pseudozufallszahl einschließen.
Einrichtung (10, 30, 40) für ein Eisenbahnsystem,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese eine Rechenanlage (102, 302, 402) umfasst, die geeignet ist, ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 13.
Fahrzeugsteuerungssystem (40) für ein Schienenfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fahrzeugsteuerungssystem geeignet ist,
- Belastungsbeschränkungszonen (BBZ), insbesondere solche, die nach einem Verfahren gemäß Patentanspruch 12 ermittelt worden sind, bei der Fahrzeugsteuerung, insbesondere bei der Ermittlung von Fahrstrategien (FS1-FS3), zu berücksichtigen und/oder

- Haltepunkte vor fest vorgegebenen Sollhaltepunkten zumindest auch auf der Basis einer rechnerseitig ermittelten Zufallszahl oder Pseudozufallszahl vor Beginn eines Anhaltevorgangs, insbesondere gemäß Patentanspruch 13, zu ermitteln.
Computerprogrammprodukt (CPP1-CPP4) umfassend Befehle, die bei Ausführung durch eine Recheneinrichtung (102, 302, 402) diese veranlassen, ein Verfahren nach den Ansprüchen 1-13 auszuführen oder eine Einrichtung (10, 30) oder ein Fahrzeugsteuerungssystem (40) nach einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 15 zu bilden.