EP4613608A1

EP4613608A1 - Verfahren zur freischaltung von einem schienenfahrzeug für die befahrung eines gleisabschnitts

Info

Publication number: EP4613608A1
Application number: EP24161061.7A
Authority: EP
Inventors: Thomas Schrag
Original assignee: Siemens Mobility AG
Current assignee: Siemens Mobility AG
Priority date: 2024-03-04
Filing date: 2024-03-04
Publication date: 2025-09-10

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Freischaltung von einem Schienenfahrzeug für die Befahrung eines Gleisabschnitts, der mit einem normierten Zugsicherungssystem ausgestattet ist, anzugeben, mit dem ein vereinfachter und dennoch sicherer Betriebsablauf ermöglicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch Verfahren zur Freischaltung von einem Schienenfahrzeug für die Befahrung eines Gleisabschnitts, der mit einem normierten Zugsicherungssystem ausgestattet ist, gelöst, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
a) Ausrüsten des Gleisabschnitts mit einer mit dessen Einfahrt assoziierten Einfahrkontrolle;
b) Ausrüsten des Schienenfahrzeugs mit einem als Onboard-Unit ausgestalteten Fahrzeuggerät zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Zugsicherungssystem;
c) bei Annäherung des Schienenfahrzeug an den Gleisabschnitt Ausführen einer Überprüfung der Tauglichkeit des Schienenfahrzeugs für dieses Zugsicherungssystems;
d) Erteilen einer Einfahrerlaubnis für das Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt bei Vorliegen der Tauglichkeit, die aufgrund eines zwischen dem Zugsicherungssystem und dem Fahrzeuggerät ausgeführten Datenaustausches ermittelbar ist;
e) im Falle einer festgestellten Nichttauglichkeit des Schienenfahrzeugs für das normierte Zugsicherungssystem Benachrichtigen einer Kontrollinstanz zwecks Anfrage einer Freischaltung dieses für das Zugsicherungssystem nichttauglichen Schienenfahrzeugs für diesen Streckenabschnitt; und
f) bei Erfüllung von mindestens einem vorbestimmbaren Kriterium zumindest vorübergehendes Freischalten des Schienenfahrzeug für diesen Gleisabschnitt durch die Kontrollinstanz.

Auf diese Weise kann ein eigentlich bisher als untauglich eingestuftes Schienenfahrzeug, beispielsweise ein bisher als untauglich eingestuftes Testfahrzeug, in der Einfahrkontrolle vorübergehend als für dieses Zugsicherungssystem tauglich eingestuft werden (Freischaltung). Der besondere Vorteil dieser Lösung liegt nun darin, dass die Funktionalitäten der Einfahrkontrolle auch für bisher als untauglich eingestufte Schienenfahrzeuge, wie z.B. bisher als untauglich eingestufte Testfahrzeuge, verwendet werden können. Damit kann sowohl die Einfahrt in den Gleisabschnitt, wie z.B. einen ETCS L2-Gleisabschnitt als auch die automatische Einstellung von Fahrstrassen durch die Einfahrkontrolle geprüft und frei gegeben werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freischaltung von einem Schienenfahrzeug für die Befahrung eines Gleisabschnitts, der mit einem normierten Zugsicherungssystem ausgestattet ist.
Zunehmend werden Eisenbahnstrecken mit hoher Verkehrsdichte in Europa mit der normierten Führerstandssignalisierung gemäss ETCS Level 2 ausgerüstet. Dabei ist der Level 2 einer von drei möglichen Hauptausgestaltungen des neuen European Train Control Systems (ETCS gemäss der europäischen Normen EN 50128 und EN 50129). Bei einem ETCS Level 1 sind für den Führer des Schienenfahrzeugs immer noch die an der Strecke positionierten Lichtsignale für die Fahrberechtigung massgeblich. Die zulässigen Geschwindigkeiten, Bremskurven und allfällige Ortsinformationen werden mittels im Gleis angeordnete Transponder (Balisen, Linienleiter) als sogenannte normierte ETCS-Telegramme abgestrahlt und von einer Fahrzeugantenne bei der Überfahrt des Transponders empfangen und von dem Fahrzeuggerät (Onboard Unit OBU) ausgewertet und im Führerstand auf dem ETCS-Display angezeigt. Die für die Aussendung der ETCS-Telegramme erforderliche elektrische Energie wird durch ein von der Zugspitze abgestrahltes Tele-Powering-Signal (sogenannte 27 MHz-Keule) induktiv auf dem Transponder bereitgestellt.
Bei den Balisen wird insbesondere zwischen Fixdaten-Balisen und Transparentdaten-Balisen unterschieden. Während die Fixdaten-Balisen ausschliesslich genaue Ortsinformationen, beispielsweise für die Odometrie des Schienenfahrzeugs, bereitstellen, übertragen die Transparentdaten-Balisen Daten zur Fahrberechtigung, zu den Bremskurven, zum Geschwindigkeitsprofil usw. und können auch von der Fahrzeugantenne abgestrahlte Zustandsdaten empfangen und an die Zugdisposition übertragen.
Bei einer mit dem ETCS Level 2 ausgerüsteten Zugstrecke sind allfällig noch am Gleis befindliche Lichtsignale nicht mehr für den Fahrbetrieb erforderlich. Sämtliche für die Fahrt erforderlichen Daten werden über die Transponder und/oder durch eine Streckenzentrale (sogenannte Radio Block Center RBC) an das Fahrzeuggerät übermittelt. Ebenfalls werden für den Betrieb relevante Daten auf dem umgekehrten Weg auch an das RBC gesendet.
Zur Kommunikation zwischen dem Fahrzeuggerät und dem RBC wird ein von den Infrastrukturbetreiber betriebenes proprietäres Mobilfunknetz, wie beispielsweise GSM-R, eingesetzt. Die Einstellung der angeforderten Fahrstrassen erfolgt bei ETCS Level 2 jedoch immer noch in festen Blöcken, die von dem Fahrzeug beim RBC angefordert wird. Auch wird die Zugintegrität immer noch über blockweise sichernde Zugsicherungsvorrichtungen vorgenommen, beispielsweise durch Achszählsysteme und/oder Gleisstromkreise.
Bei ETCS Level 3 ist dann die blockweise Einstellung von Fahrstrassen aufgehoben und die Eigenortung des Fahrzeugs, beispielsweise durch GPS, vorgesehen. Die Fahrerlaubnis wird dabei im Wege des sogenannten Moving Blocks erteilt, bei der der Abstand zu dem vorausfahrenden Zug in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit, der Bremsweglänge und einer vorgebbaren Sicherheitsreserve dynamisch bestimmt wird.
Um aber beispielsweise auf einem mit ETCS Level 2 ausgerüsteten Abschnitt verkehren zu können, muss das Schienenfahrzeug für die normierte Führerstandssignalisierung zugelassen sein und über eine mit zur der Streckenausrüstung kompatible Fahrzeugausrüstung verfügen. Mit anderen Worten heisst dies, dass ein Fahrzeug für einen ETCS Level 2-Abschnitt tauglich sein muss, um ihn befahren zu können. Ein untaugliches Fahrzeug könnte den ETCS L2-Abschnitt mit entsprechenden betrieblichen Auswirkungen blockieren.
Um zu verhindern, dass ein untaugliches Fahrzeug in einem ETCS L2-Abschnitt einfährt, kann der ETCS L2-Abschnitt mit einer Einfahrkontrolle ausgeführt werden. Die Einfahrkontrolle prüft in einem geeigneten Abstand vor dem ETCS L2-Abschnitt, ob das Fahrzeug für den ETCS L2-Abschnitt tauglich ist und verhindert das automatische Einstellen von weiteren Fahrstrassen für untaugliche Fahrzeuge. Für die Durchführung der Einfahrkontrolle muss das Fahrzeug am RBC angemeldet sein.
Im Einzelnen prüft die Einfahrkontrolle, ob das Schienenfahrzeug ein Fahrzeuggerät aufweist, das als tauglich eingestuft ist. Diese Einstufung zur Tauglichkeit erhält das Fahrzeuggerät erst dann, wenn das Fahrzeug die für die Tauglichkeit für den betreffenden Streckenabschnitt erforderliche Hard- und Software aufweist. Diese Prüfung der Hard- und Software wird in der Regel gerade auch durch entsprechende Testfahrten vorgenommen.
Wird diese Tauglichkeit nun von der Einfahrkontrolle festgestellt, gibt die Einfahrkontrolle die Einfahrt in den betreffenden Gleisabschnitt, wie z.B. einen ETCS L2-Gleisabschnitt, und die automatische Einstellung von Fahrstrassen vor und innerhalb des Gleisabschnitts, z.B. des ETCS L2-Abschnittes, eben nur für entsprechend taugliche Schienenfahrzeuge frei.
Die Tauglichkeit der Fahrzeuge kann beispielsweise durch die Einfahrkontrolle aufgrund einer Liste, in der alle für einen bestimmten Gleisabschnitt, z.B. ETCS L2-Abschnitt, tauglichen Fahrzeuge aufgeführt sind, beurteilt werden. Die Schienenfahrzeuge werden dabei durch ihre sogenannte OBU-ID (Onboard Unit Identifikation) identifiziert.
Um in die Liste der tauglichen Fahrzeuge aufgenommen zu werden, müssen mit dem Fahrzeug unter Umständen Testfahrten in einem geeigneten Gleisabschnitt, z.B. im zugehörigen ETCS L2-Abschnitt, durchgeführt werden. Da aber das zu testende Fahrzeug in der Liste der tauglichen Fahrzeuge fehlt und deshalb als untauglich eingestuft ist, wird die Einfahrt in den Gleisabschnitt (z.B. ETCS L2-Abschnitt) und das automatische Einstellen von Fahrstrassen gemäss Fahrplan durch die Einfahrkontrolle verhindert, was in der Regel zu einer Blockierung des Gleisabschnitts führen würde.
Heutzutage ist es in einer Reihe von Ländern vorgesehen, dass zur Vermeidung dieses Betriebshemmnisses mit Hilfe einer manuellen Bedienung einer Kontrollinstanz, z.B. einer Stellwerkbedienung, welche aber nur Bediener mit speziell erweiterten Berechtigungen ausführen können, die Einfahrt unter Umgehung der Einfahrkontrolle freigegeben werden kann. Da die Einfahrkontrolle aber auch das automatische Einstellen von Fahrstrassen für untaugliche Schienenfahrzeuge verhindert, muss der Bediener alle Fahrstrassen vor und innerhalb des fraglichen Gleisabschnitts, z.B. des ETCS L2-Abschnittes, manuell einstellen. Es ist leicht vorstellbar, dass hier der Wunsch nach einer Vereinfachung dieses Verfahrens besteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Freischaltung von einem Schienenfahrzeug für die Befahrung eines Gleisabschnitts anzugeben, mit dem ein vereinfachter und dennoch sicherer Betriebsablauf ermöglicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch Verfahren zur Freischaltung von einem Schienenfahrzeug für die Befahrung eines Gleisabschnitts, der mit einem normierten Zugsicherungssystem ausgestattet ist, gelöst, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) Ausrüsten des Gleisabschnitts mit einer mit dessen Einfahrt assoziierten Einfahrkontrolle;
b) Ausrüsten des Schienenfahrzeugs mit einem als Onboard-Unit ausgestalteten Fahrzeuggerät zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Zugsicherungssystem;
c) bei Annäherung des Schienenfahrzeug an den Gleisabschnitt Ausführen einer Überprüfung der Tauglichkeit des Schienenfahrzeugs für dieses Zugsicherungssystems;
d) Erteilen einer Einfahrerlaubnis für das Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt bei Vorliegen der Tauglichkeit, die aufgrund eines zwischen dem Zugsicherungssystem und dem Fahrzeuggerät ausgeführten Datenaustausches ermittelbar ist;
e) im Falle einer festgestellten Nichttauglichkeit des Schienenfahrzeugs für das normierte Zugsicherungssystem Benachrichtigen einer Kontrollinstanz zwecks Anfrage einer Freischaltung dieses für das Zugsicherungssystem nichttauglichen Schienenfahrzeugs für diesen Streckenabschnitt; und
f) bei Erfüllung von mindestens einem vorbestimmbaren Kriterium zumindest vorübergehendes Freischalten des Schienenfahrzeug für diesen Gleisabschnitt durch die Kontrollinstanz.

Auf diese Weise kann ein eigentlich bisher als untauglich eingestuftes Schienenfahrzeug, beispielsweise ein bisher als untauglich eingestuftes Testfahrzeug, in der Einfahrkontrolle vorübergehend als für dieses Zugsicherungssystem tauglich eingestuft werden kann (Freischaltung). Der besondere Vorteil dieser Lösung liegt nun darin, dass die Funktionalitäten der Einfahrkontrolle auch für bisher als untauglich eingestufte Schienenfahrzeuge, wie z.B. bisher als untauglich eingestufte Testfahrzeuge, verwendet werden können. Damit kann sowohl die Einfahrt in den Gleisabschnitt, wie z.B. einen ETCS L2-Gleisabschnitt, als auch die automatische Einstellung von Fahrstrassen durch die Einfahrkontrolle geprüft und frei gegeben werden.
In einer typischen Fallkonstellation für das vorliegende Verfahren kann das normierte Zugsicherungssystem mit einer Führerstandssignalisierung ohne gleisseitige Fahrbegriffsignalisierung ausgestattet sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Zugsicherungssystem gemäss ETCS Level 2.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, als vorbestimmbares Kriterium das Vorliegen einer Anforderung für eine Testfahrt des Schienenfahrzeugs zur Feststellung der Tauglichkeit des Schienenfahrzeug für das Zugsicherungssystem zu verwenden. Auf diese Weise ist es möglich der Kontrollinstanz das zur Testfahrt anstehende Schienenfahrzeug (natürlich über die Identifizierungsnummer des auf dem Schienenfahrzeug befindlichen Fahrzeuggeräts) bei der Kontrollinstanz bekannt zu machen. Bei einem Auslösen der Einfahrkontrolle durch dieses Schienenfahrzeug kann dann in einer entsprechend geführten Liste geprüft werden, ob dieses Schienenfahrzeug dort bekannt gemacht worden ist und nun für die Testfahrt in den Gleisabschnitt zugelassen wird, obwohl dieses Schienenfahrzeug bisher noch nicht als tauglich für dieses in dem Gleisabschnitt verwendetet Zugsicherungssystem attestiert wurde.
Unabhängig davon, ob es sich nun um eine Testfahrt handelt, kann als vorbestimmbares Kriterium auch das Vorliegen einer das Fahrzeuggerät individualisierenden Nummer zur Identifizierung des Fahrzeuggeräts in der Kontrollinstanz verwendet werden. So kann beispielsweise bereits im Vorfeld festgelegt werden, welche Schienenfahrzeuge auf diese Weise freigeschaltet werden können, sobald sie von der Einfahrkontrolle erfasst werden. Ebenso kann es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Freischaltung des Schienenfahrzeugs zeitlich und/oder räumlich begrenzt vorgenommen wird bzw. mit der Bekanntmachung der Identifizierungsnummer des Fahrzeuggeräts in der Kontrollinstanz festgelegt werden kann, wo und wie lange das Schienenfahrzeug die Freischaltung für den fraglichen Gleisabschnitt erhält.
Zur Erhöhung der Sicherheit des Verfahren kann es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Entscheidung zur Freischaltung des Schienenfahrzeugs in der Kontrollinstanz mit einem vorbestimmten Freischaltcode quittiert werden muss.
Bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert.
Die vorliegende Erfindung wird hier nachfolgend nun am Beispiel eines Zugsicherungssystems nach dem European Train Control System Level 2 (ETCS L2) gemäss der europäischen Normen EN 50128 und EN 50129 bzw. der daraus abgeleiteten Regeln, die die Schnittstellen und das Verhalten von einem Radio Block Center RBC definieren, erläutert. Grundsätzlich ist die Erfindung bei allen Zugsicherungssystemen geeignet, bei denen eine Tauglichkeit des Schienenfahrzeugs für die Einfahrt in einen Gleisabschnitt, der durchgängig mit einem modernen Zugsicherungssystems mit Führerstandsignalisierung ausgerüstet ist, vor der Einfahrt in den Gleisabschnitt von einer Kontrollinstanz zu attestieren bzw. vorübergehend zu als gegeben zu fingieren ist.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen Lösungsweg auf, wie beispielsweise ein bisher als für das ETCS Level 2 untauglich eingestuftes Testfahrzeug in der Einfahrkontrolle für den ETCS Level 2-Abschnitt vorübergehend als tauglich eingestuft werden kann (Freischaltung). Sobald die Einfahrkontrolle ein derartiges als untauglich eingestuftes Schienenfahrzeug erkennt, wird einem besonders geschulten Bediener in einer Kontrollinstanz, die beispielsweise mit der Stellwerkfunktionalität assoziiert sein kann, angeboten dieses Schienenfahrzeug freizuschalten. Mit der Freischaltung wird das Schienenfahrzeug folglich durch die Einfahrkontrolle temporär als für die Zirkulation auf ETCS-Level 2 Gleisabschnitten taugliches Fahrzeug behandelt, wodurch für dieses Schienenfahrzeug in diesem Gleisabschnitt auch regulär Fahrstrassen eingestellt und Daten zur Fahrerlaubnis (Movement Authority und End of Movement Authority) und weiterer für die Zugsicherung relevanter Daten von dem RBC an das Schienenfahrzeug übertragen werden können. Je nach der Topologie des Eisenbahnnetzes kann hier mit dem Begriff des Gleisabschnitts nur ein einzelnes Gleis, aber auch ein ganzer räumlich weiter ausgedehnter Bereich von Gleisen gemeint sein.
Damit eine Freischaltung zulässig ist, können vorgängig ein oder mehrere Freischaltcodes (Passworte) festgelegt werden. Nur durch Eingabe eines korrekten Freischaltcode durch den Bediener kann dann auch die Freischaltung wirksam werden.
Die vorgängig festgelegten Freischaltcodes können zusätzlich in ihrer zeitlichen und örtlichen Gültigkeit eingeschränkt werden, so dass ein Freischaltcode nur innerhalb eines bestimmten Zeitbereichs und nur für einen bestimmten ETCS L2-Abschnitt verwendet werden kann. Zusätzlich können die Freischaltcodes auch auf bestimmte Identifizierungsnummern von Fahrzeuggeräten, sogenannte OBU-ID's, eingeschränkt werden, so dass beispielsweise nur vorgängig geplante Testfahrzeuge freigeschaltet werden können.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, dass die Funktionalitäten der Einfahrkontrolle auch für bisher als für das ETCS Level 2 untauglich eingestufte Testfahrzeuge verwendet werden können. Damit kann sowohl die Einfahrt in den ETCS L2-Gleisabschnitt als auch die automatische Einstellung von Fahrstrassen durch die Einfahrkontrolle geprüft und frei gegeben werden.
Somit ergeben sich im Einzelnen durch die Freischaltung von bisher als untauglich eingestuften Testfahrzeugen folgende Vorteile:

i) Die Einfahrt in den ETCS L2-Abschnitt kann automatisch gemäss Fahrplan freigegeben werden, so dass der Bediener die Einfahrt nicht manuell freigeben muss.
ii) Dadurch, dass der Bediener die Einfahrt nicht manuell freigeben muss, müssen dem Bediener keine erweiterten Berechtigungen zugeteilt werden.
iii) Die Fahrstrassen für die Testfahrzeuge können automatisch gemäss Fahrplan eingestellt werden, so dass der Bediener die Fahrstrassen nicht manuell einstellen muss.
iv) Dadurch, dass die Einfahrkontrolle auch auf Testfahrzeuge angewendet werden kann, unterliegen sie denselben Kontrollmechanismen und Prüfungen wie andere Fahrzeuge in dem der Einfahrkontrolle unterliegenden Gleisabschnitt.
v) Durch den Einsatz von Freischaltcodes kann der Personenkreis, welcher Freischaltungen durchführen kann, gezielt auf wenige speziell geschulte Personen, wie z.B. Fahrdienstleiter in einem dispositiven Eisenbahnleitzentrum, eingeschränkt werden.
vi) Durch die Auslösung einer Freischaltung können Blockaden im Bereich der Einfahrt in den gewünschten Gleisabschnitt sicher vermieden werden, wenn es sich bei dem Schienenfahrzeug um ein mit entsprechenden Funktionalitäten ausgestattetes Schienenfahrzeug handelt, für das der Bediener die Einfahrerlaubnis (Freischaltung) erteilen kann.

Claims

Verfahren zur Freischaltung von einem Schienenfahrzeug für die Befahrung eines Gleisabschnitts, der mit einem normierten Zugsicherungssystem ausgestattet ist,
umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
a) Ausrüsten des Gleisabschnitts mit einer mit dessen Einfahrt assoziierten Einfahrkontrolle;

b) Ausrüsten des Schienenfahrzeugs mit einem als Onboard-Unit ausgestalteten Fahrzeuggerät zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Zugsicherungssystem;

c) bei Annäherung des Schienenfahrzeug an den Gleisabschnitt Ausführen einer Überprüfung der Tauglichkeit des Schienenfahrzeugs für dieses Zugsicherungssystems;

d) Erteilen einer Einfahrerlaubnis für das Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt bei Vorliegen der Tauglichkeit, die aufgrund eines zwischen dem Zugsicherungssystem und dem Fahrzeuggerät ausgeführten Datenaustausches ermittelbar ist;

e) im Falle einer festgestellten Nichttauglichkeit des Schienenfahrzeugs für das normierte Zugsicherungssystem Benachrichtigen einer Kontrollinstanz zwecks Anfrage einer Freischaltung dieses für das Zugsicherungssystem nichttauglichen Schienenfahrzeugs für diesen Streckenabschnitt; und

f) bei Erfüllung von mindestens einem vorbestimmbaren Kriterium zumindest vorübergehendes Freischalten des Schienenfahrzeug für diesen Gleisabschnitt durch die Kontrollinstanz.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das normierte Zugsicherungssystem mit einer Führerstandssignalisierung ohne gleisseitige Fahrbegriffsignalisierung ausgestattet ist, vorzugsweise ein Zugsicherungssystem gemäss ETCS Level 2.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
als vorbestimmbares Kriterium das Vorliegen einer Anforderung für eine Testfahrt des Schienenfahrzeugs zur Feststellung der Tauglichkeit des Schienenfahrzeug für das Zugsicherungssystem verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als vorbestimmbares Kriterium das Vorliegen einer das Fahrzeuggerät individualisierenden Nummer zur Identifizierung des Fahrzeuggeräts in der Kontrollinstanz verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Freischaltung des Schienenfahrzeugs zeitlich und/oder räumlich begrenzt vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Entscheidung zur Freischaltung des Schienenfahrzeugs in der Kontrollinstanz mit einem vorbestimmten Freischaltcode quittiert werden muss.