WO2009086994A1 - Verkehrssignalisierungsmodul, verkehrssignalisierungssystem und verfahren zum betrieb eines verkehrssignalisierungssystems - Google Patents

Verkehrssignalisierungsmodul, verkehrssignalisierungssystem und verfahren zum betrieb eines verkehrssignalisierungssystems Download PDF

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WO2009086994A1
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traffic
signaling
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Ulrich Zahner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/081—Plural intersections under common control

Definitions

  • Traffic signaling module Traffic signaling system and method for operating a traffic signaling system
  • the invention relates to a traffic signaling module with a signaling device.
  • Typical used in traffic and u. a. in the context of the invention usable optical and / or acoustic signaling devices are z.
  • the invention relates to a traffic signaling system having a plurality of traffic signaling modules arranged at different positions, i. H. at various geographical positions within an area for which the traffic signaling system is designed, such as e.g. B.
  • the invention also relates to a method for operating a traffic signaling system having a plurality of signal generating devices arranged at different positions, wherein the operation of the signaling devices is monitored and in case of malfunction of a first signal generating device at least one second signaling device depending on the malfunction state after a predetermined Safety rule is operated.
  • Traffic signaling typically needs to meet very specific security requirements and have appropriate security features. These include the prevention of false signals and the avoidance of conflicts in the signaling of multiple signals in one Context, as they occur, for example, at intersecting roads or junctions of tracks and roads.
  • a typical example of particularly critical false alarms would be the failure of any signaling at a railroad crossing or simultaneous green signaling on intersecting roads or one-way traffic.
  • Equally dangerous may be false alarms in the information area, such as the indication of a wrong distance to the end of a traffic jam or an incorrect speed limit.
  • a monitoring of the basic readiness for display as well as the actual display status as measured variables must therefore be reliably detected during operation, and special measures must be taken very quickly in the event of a malfunction in order to at least switch to a safe emergency operation.
  • An example of this is the failure of a traffic light at an intersection. In this case, it must be ensured that, for example, the traffic lights are set to black on the priority road, whereas at the crossing secondary roads all traffic lights are switched to yellow flashing light. That is, the failure of a single signaling device has an impact on the control strategy of all other signaling devices.
  • central control unit 102 ensures the implementation of the control strategy in the control of the individual signals in this traffic areas and also a ensures adequate safety even in the event of a failure of a signaling device or any other malfunction.
  • a controller must therefore meet special requirements for availability and security.
  • drivers 106a, 106b are accommodated with signal adaptation units 105a, 105b together with the control unit 102 and in each case individual control units 103a, 103b.
  • the individual control units 103a, 103b are connected to the control unit 102 via an internal communication bus 101.
  • a power supply 109a is additionally arranged, which supplies the drivers 106a, 106b and / or above with the individual signaling devices 107a, 107b arranged at the various traffic positions.
  • supply lines and possibly additional control lines to the individual signaling devices 107a, 107b or sensor lines run back from the drivers 106a, 106b in the control cabinet 110 from there.
  • This safety device 104 in the control cabinet 110, which is assigned to the control device 102 or for the most part is integrated in it.
  • This safety device 104 additionally comprises a plurality of safety detectors 104a, 104b, which receive a signaling status signal from the associated driver 106a, 106b in the event of failure of a signaling device 107a, 107b, so that the control device 102 is informed that the corresponding signaling device 107a, 107b has a malfunction. Accordingly, the control strategy for the other signaling devices 107a, 107b is then changed by the control device 102 and control commands adapted to the situation are output via the drive units 103a, 103b.
  • signaling devices 107c can be controlled, which has its own, for example, directly with the Signalgeberein- direction 107c in a common housing 108 integrated driver unit 106c, which is supplied locally by a supply unit 109c.
  • a signaling device 107c is then no in the cabinet 110 Driver unit needed. Instead, located in the housing 108 of the signaling device 107c and in the cabinet 110 corresponding interfaces 105c, 105c ', to drive the signaling device 107c and the associated driver unit 106c using a bidirectional communication and to obtain from there the status signals.
  • this signaling device 107c As with the other signaling devices 107a, 107b, within the control cabinet 110, a control unit 103c connected to the control unit 102 and a safety detector 104c, which is assigned to the safety device 104, are needed, thus the external signaling device 107c according to the safety regulations. It can easily be seen from FIG. 1 that, as a rule, the peripheral components of the system, ie the signaling devices 107a, 107b, 107c, are kept relatively simple, while the control box 110 with the central control device 102 has a very complex structure.
  • This object is achieved by a traffic signaling module according to claim 1, a traffic signaling system according to claim 9 and by a method for operating a traffic signaling system according to claim 12.
  • a traffic signaling module has, in addition to a signaling device, for example a light signal device, an acoustic signal transmitter or a display panel, a driver unit for the respective signaling device.
  • This driver unit is, for example, a driver electronics, which operates the signaling device according to the control signals obtained, with a connection to the required power supply.
  • the traffic signaling module has a network interface for communicating with a number of second traffic signaling modules over a communications network. This is preferably a bus interface.
  • This network interface can, for example, have a plug for a line connection to said communication network or, when using a wireless communication network, a suitable radio transmitter.
  • the network interface has a suitable coder / decoder for the network data traffic in order to code or decode data in accordance with the data transmission protocol provided for the respective communication network.
  • the traffic signaling module also has a security control unit in order to monitor the operation of at least one other traffic signaling module connected to the communication network, and ner given safety rule in response to a malfunction state of the other traffic signaling module for a specific operation of the own signaling device to provide.
  • a traffic signaling system has a plurality of traffic signaling modules of the type described above, which are designed in this way, that is to say d. H. be set up or configured accordingly and connected to each other via a communication network that at least a part of the traffic signaling modules in the operation of each other, d. H. directly without the interposition of a central control device, monitor and provide in each case according to a predetermined safety rule as a function of a malfunction state of at least one other traffic signaling module for a particular operation of their own signaling device.
  • a modularized state machine with the possible states of the overall system can be implemented distributed in the systems involved. The configuration of the state machine and thus the parameterization of the security modules in the signaling can be obtained from the conventional design software for intersection and signaling equipment.
  • Such a group of traffic signaling modules which monitor each other is also referred to as a "monitoring network.”
  • Such a surveillance network comprises at least two, preferably more than two, traffic signaling modules.
  • An inventive method for operating a traffic signaling system of the type mentioned is accordingly characterized in that by means of security control units, each of the signaling devices, for example, to form recountsignaltechnischsmodu- In the case of faulty operation of a second signaling device, at least one first signaling device operates in accordance with a predetermined safety rule as a function of the malfunctioning state of the second signaling device becomes.
  • An essential idea of the invention is therefore the decentralization of the backup tasks, away from the central control and towards the individual signaling devices by the signaling devices are each assigned locally corresponding security control units and these are interconnected in a network.
  • the central controller can therefore be designed significantly weaker in terms of their computing power and memory expansion, because the usually difficult to predict resource requirements for the backup tasks there completely eliminated.
  • a streamlined basic control device with a standardized, purely operational functionality can be used. In particular, because of the decoupling of the safety tasks from the actual control tasks, it is possible to shift the control tasks to other control devices or simply to add a second control device if the performance of a central control device is no longer sufficient for the control tasks in individual cases, for example because additional signaling devices are required become.
  • the traffic signaling module according to the invention can also be developed in accordance with the dependent claims of the respective other categories.
  • the security control unit has a function monitoring unit for monitoring the function of at least one other traffic signaling module and a control unit in order to control the driver unit of the own signaling device in accordance with the predetermined safety rule as a function of the malfunctioning state of the second traffic signaling module.
  • a traffic signaling module can preferably have a transmitting unit in order to repeatedly emit an operating status signal via the network over the network interface during operation.
  • This can be a regular "heartbeat signal” (also called “life beat” in the following).
  • it may also be a more complex operating state signal, which, if necessary, also indicates in faulty operation what has occurred for an error or in which precise operating state. was the respective traffic signaling module or the associated signaling device is located when more than one specific operating state is possible.
  • the traffic signaling module preferably has a self-test device in order to regularly monitor its own operation, in particular its own signaling device.
  • the security control unit then transmits, for example, an operating state signal corresponding to the result of a previously performed self-test.
  • the operating state signal is selected so that a safety control unit - and thus the complete traffic signaling module or the associated signaling device - on the operating state signal among all other security control units connected to the communication network is clearly identifiable. That is, each individual traffic signaling module outputs a unique operating state signal and is thus recognizable for the other traffic signaling modules or their security control units. If a traffic signaling module sends out an operating state signal that indicates a specific fault or sends it no longer an operating state signal, the other traffic signaling modules in the monitoring network know which traffic signaling module is affected and respond according to the given security rules and suitably control the respective driver units ,
  • the security control units of the traffic signaling modules preferably each have a memory in which, during operation, a number of security rules and information about a number of second traffic signaling modules to be monitored, ie via the traffic signaling modules in the surveillance network, are stored.
  • the various operating state signals of the other traffic signaling modules belonging to the monitoring network are stored here, so that The signaling module or the associated security control unit immediately detected by listening to the network traffic, whether another traffic signaling module of the monitoring network is in malfunction.
  • the security control units are each configured via the communication network.
  • a first download to the traffic signaling module can easily be made via the network, with which a specific data record with initial configuration data is transmitted.
  • This initial configuration data can contain, for example, the information about the other traffic signaling modules to be monitored as well as the security rules as to how the respective traffic signaling module is to be operated if another traffic signaling module to be monitored is in malfunction.
  • traffic signaling modules can be added to the traffic signaling system or in the monitoring network, be taken out of the system or network or it can also be an exchange of traffic signaling modules by simply with the individual security control units of the various traffic signaling modules in the surveillance association updates with new configuration data are sent.
  • a central control device for example, a hardware-based control device similar to the conventional control devices, or by a on a computer in the form of software emulated central control device can be perceived, which specifies when and in which clock which circuits are to be performed or which information is to be output via the traffic signaling modules in each case.
  • a central control device may preferably also be connected via the communication network with the traffic signaling modules. to be bound.
  • the network interfaces are also designed accordingly for communication with a central control device and that the control device is able to send data over the network with a suitable data protocol which can be read by the traffic signaling module.
  • the individual traffic signaling modules are preferably each assigned local power supplies. It is not necessary that each signaling device is assigned its own separate power supply, but in principle can be connected to a traffic light mast adjacent signal generator units with the same energy supply, for example. It is only essential that the energy supply is arranged locally on the traffic signaling module, ie. H. in close proximity or in the vicinity. Of course, it is also possible to integrate such a power supply unit directly in the traffic signaling module.
  • the energy supply unit can be a suitable circuit for tapping energy at a power network that is also used for other purposes and converting it into the voltages and current strengths that are suitable for the operation of the traffic signaling module. In principle, however, this can also be a self-sufficient energy supply unit, for example for the conversion of solar energy into electrical energy with suitable buffer storage etc. This also depends on the particular signaling device or its energy requirement.
  • the network interface, the security control unit, the driver unit and the signaling device can be arranged distributed locally in close proximity to each other.
  • the network interface, the security control unit, the driver unit and the signaling device can be arranged distributed locally in close proximity to each other.
  • either all the units are implemented in one device or one housing, or at least the network interface, the safety control unit and the driver unit are implemented in a common drive device for the signaling device. mentiert and this control device is located locally on the signaling device and is connected to this via an interface, such as a contact interface with a connector.
  • a traffic signaling module also additionally has a short-range interface for communication with another second traffic signaling module located in the vicinity of the traffic signaling module.
  • a traffic signaling module For example, two parallel side by side traffic signaling modules, for. B. two lights on a mast or two speakers or displays, only bidirectionally communicate with each other and only one of the two traffic signaling modules is connected via a network interfaces with the communication network.
  • a short-range interface should be understood to work only within a maximum range of a few 10 meters.
  • a simplified traffic signaling module having, for example, only one short-range interface and communicating with a nearby traffic signaling module with short-range interface and network interface can then transmit all data via this adjacent traffic signaling module to the network or receive it from the network and thus also participate in network traffic.
  • the traffic signaling module with short-range interface and network interface then acts as a proxy for u.
  • U several simple traffic signaling modules in a cascade of parallel signaling.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a traffic signaling system according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a traffic signaling module according to the invention
  • Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of a security control unit for a traffic signaling module according to the invention.
  • FIG. 1 The structure shown in FIG. 1 of a conventional traffic signaling system 100 and the associated ones
  • FIG. 2 shows an embodiment of an inventive structure of a traffic signaling system.
  • Essential components of this traffic signaling system 1 are in each case a plurality of traffic signaling modules 10a, 10b, 10c, which can be distributed, for example, at an intersection or at a route section, possibly also at several intersections or even in a larger geographical area.
  • These individual traffic signaling modules 10a, 10b, 10c can be distributed, for example, at an intersection or at a route section, possibly also at several intersections or even in a larger geographical area.
  • 10a, 10b, 10c are each connected to each other via a communication network 2 and to a central control device 3.
  • the central control device 3 can be a hardware control device similar to that used in the control boxes of conventional traffic signaling systems.
  • the central control device 3 can, however, in principle also be implemented in the form of software on a computer, for example in a traffic control center.
  • the traffic signaling modules 10a, 10b have, at least in part, network interfaces 14a, 14b in order to connect the traffic signaling modules 10a, 10b directly to the communication network 2 in terms of communication technology.
  • the central control device 3 has a corresponding network interface 4.
  • the network interfaces 4, 14a, 14b depends on the communication network 2 used.
  • it is a standardized communication network 2, which may be both a wired network and a wireless network.
  • a wireless communication network 2 has the advantage that the complexity of the wiring between the central control device 3 and between the various traffic signaling modules 10a, 10b of the traffic signaling system 1 is reduced to a minimum. This is of particular interest in the conversion of old plants, where, although supply lines are located in the roadbed and can continue to be used, network-suitable low-voltage cables would have to be re-laid at great expense.
  • the central control device 3 and the traffic signaling modules 10a, 10b of the traffic signaling system are in close proximity to one another, for example, if the traffic signaling system is a system for signaling at a large intersection with a plurality of traffic lights and its own If the area of the large intersection is arranged central control device, a short-range local network can also be used. Otherwise, long-range networks are required.
  • the following standards are possible: TCP / IP, LAN, WLAN, Carrying via GSM / UMTS.
  • the standardization has the advantage that even existing carriers can be used for data transmission.
  • the safeguarding of the process communication can be ensured by means of proven encryption techniques.
  • the network interfaces contain suitable coders / decoders so that the central control device 3 or the traffic signaling modules 10a, 10b can receive and send their data in the selected transmission protocol. Only two traffic signaling modules 10a, 10b with network interfaces 14a, 14b are shown in FIG. As a rule, however, a traffic signaling system 1 will comprise more than two traffic signaling modules. In principle, the number of traffic signaling modules within the network is arbitrary.
  • Each of the traffic signaling modules 10a, 10b has, in addition to the network interface 14a, 14b, its own security control unit 15a, 15b. These security control units 15a, 15b will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • a suitable driver unit 12a, 12b for example a driver circuit, with which the respective signaling device IIa, IIb is operated.
  • These driver units 12a, 12b are each connected to a local power supply 6a, 6b. That is, it is not necessary - as was the case with the previous structure according to FIG. 1 - to supply individual traffic signaling modules with energy from a central control device.
  • an external power supply z. B. in construction sites and a battery supply, if necessary in combination with photovoltaic modules into consideration.
  • the traffic signaling modules 10a, 10b here each have adaptation units 13a, 13b.
  • adaptation units 13a, 13b has the advantage that the same types of security control units 15a, 15b can be used for the various signaling devices IIa, IIb.
  • a suitable driver 12a can be selected in the signaling module 10a, 10b, and by a suitable adaptation unit 13a, 13b
  • the signals from the security control unit 15a, 15b are converted to the driver.
  • FIG. 2 shows a further traffic signaling module 10c, which itself has no network interface, but only a short-range interface 16c, for example an RFID or Bluetooth interface, which operates within a short range of a few tens of meters.
  • a further traffic signaling module 10b located in the vicinity is provided with a suitably constructed short-range interface 16b, via which the two traffic signaling modules 10b, 10c can communicate with each other.
  • This further traffic signaling module 10b is here provided with a network interface 14b which is connected to the communications network 2.
  • a data exchange with the communication network 2 can take place from the third traffic signaling module 10c via the proximity interfaces 16b, 16c and the network interface 14b, if necessary.
  • the two traffic signaling modules 10b, 10c connected via the short-range interfaces 16b, 16c are very close to each other, they can also use the same energy supply 6b, for example.
  • a typical example of such adjacent traffic signaling modules 10b, 10c are two traffic lights suspended from the same traffic light mast, a plurality of motorway displays on a common transverse boom or additional signals on a mast.
  • the third traffic signaling module 10c has the same structure as the other two traffic signaling modules 10a, 10b shown in FIG. Ie.
  • a signaling device 11c it also has a driver unit 12a, an adapter unit 13c and a security control unit 15c.
  • the traffic signaling modules 10a, 10b, 10c may also have other components not shown here, in particular detector systems, cameras, diagnostic systems, traffic and environmental detectors. Incidentally, such further components can also be arranged externally and connected to the communications network 2.
  • a connection of the communication network with the Internet would be possible, so that a closed or open user group can receive data concerning the traffic signaling system via the network or that a closed user group may also
  • the security control units 15a, 15b, 15c of the traffic signaling modules 10a, 10b, 10c are constructed here as shown in FIG. They each have a function monitoring unit 17 and a control unit 22 coupled thereto.
  • the function monitoring unit 17 has a self-test device 18 and a life-beat transmitter 19, which at regular intervals a the respective safety control unit 15a, 15b, 15c and thus the respective devissigna- ltechniksmodul 10a, 10b, 10c and the associated signaling device IIa, IIb, llc uniquely identifying operating state signal LBa, LBb, LBc (see FIG. 2).
  • the function monitoring unit 15a, 15b, 15c contains an external control unit 20, which in operation monitors the operating status signals LBa, LBb, LBc which are transmitted by other traffic signaling modules connected to the network 2 and to be monitored by this traffic signaling module.
  • the security control units 15a, 15b, 15c each contain a memory 21 in which certain security rules SR and information about the other traffic signaling modules to be monitored, hereinafter referred to as surveillance network information UVI, in particular the operating status signals of the other traffic signaling modules, are stored.
  • surveillance network information UVI surveillance network information
  • the security control unit 15a, 15b, 15c is connected to the network interface parts 14a, 14b or the short-range interface 16b, 16c of the relevant traffic signaling module and via a connection 24 with the adaptation unit 13a, 13b, 13c of the relevant traffic signaling module 10a, 10b, 10c.
  • the hardware implementation of the various components 14a, 14b, 15a, 15b, 15c, 13a, 13b, 13c, 12a, 12b, 12c can, for example, in the form of a drive device 7a, 7b, 7c with a Einplatinensystem or a platform in the form of a
  • the security control units 15a, 15b, 15c are already firmly implemented as the most important component.
  • the further components such as the network interfaces 14a, 14b, the Nah Schlswithstandstel- len 16b, 16c, the adaptation units 13a, 13b, 13c, the driver units 12a, 12b, 12c can then be plugged as modules on the motherboard.
  • the individual traffic signaling modules 10a, 10b, 10c are provided with a basic configuration that allows trouble-free installation and the connection of the individual traffic signaling modules 10a, 10b, 10c via the communication network 2.
  • a traffic signaling module 10a, 10b, 10c first tests itself with the aid of the self-test device 18 and checks whether the own signaling device 10a, 10b, 10c functions trouble-free. At this time, it does not participate in the mutual security via the communication network 2 within the surveillance network 5. It is therefore in safe condition.
  • the security control unit is then configured by downloading a data record via the communication network 2.
  • This data set contains in particular the safety rules SR and monitoring network information UVI via the other traffic signaling modules 10a, 10b, 10c, which are located within the surveillance network 5. hedged.
  • Such a surveillance network 5 is shown schematically in FIG. 2 by the dashed lines around the security control units 15a, 15b, 15c, which perform the self-security and mutual security.
  • the external monitoring is activated and the third-party control unit 20 within the function monitoring unit 17 of the security control unit 15a, 15b, 15c continuously listens on the communication traffic in the communication network 2 and pays attention to operating status signals LBa, LBb, LBc of the other traffic signaling modules 10a, 10b, 10c to be monitored.
  • the function monitoring unit 17 is activated so far that from the life-beat transmitter 19 from a regular
  • Operating state signal LBa, LBb, LBc is emitted, this operating state signal LBa, LBb, LBc depends on whether it was determined in the self-test device 18 that the operating condition is in order. If this is not the case, either no operating state signal LBa, LBb, LBc is sent out or a changed operating state signal LBa, LBb, LBc, which indicates the malfunction. This is recognized immediately by the foreign control units 20 of the other traffic signaling modules 10a, 10b.
  • the function monitoring unit 17 decides, in accordance with the stored security rules SR, how the own signaling device IIa, IIb, 11c is to operate. A corresponding signal is then sent to the control unit 22, which transmits the signal in a suitable form via the adaptation unit 13a, 13b, 13c to the driver 12a, 12b, 12c.
  • the traffic signaling modules which form different traffic lights at an intersection, could all initially be set to yellow flashing if a relevant signaling device fails. On the- This ensures that dangerous malfunctions can not occur, for example green signals on intersecting roads.
  • the data SI, UVI is updated in the memory 21, which can also be sent via the communication network 2.
  • security rules SR can also be changed by the central control device 3 or via a control center for other reasons.
  • a stop sequence is initially provided in the safety rules SR, so that all signals of a monitoring network 5 remain in their state for a short time or on yellow light or the like. be put. Subsequently, a transition into the safe state takes place with a reset sequence in which all traffic signaling modules are reset to their original state in order to again carry out a smooth operation. In the event of a remaining fault, a fault sequence may be provided, for example the yellow flashing light.
  • a start signal can also be sent from the central control device or another central plane via the communication network 2 to all participating traffic signaling modules in order to enable synchronization and orderly recording of the control operation to care. This always happens when something changes within the monitoring network, for example, traffic signaling modules are added or removed.
  • a rule specification and / or synchronization can also take place with the aid of a master traffic signaling module within the surveillance network 5 itself.
  • the other traffic signaling modules are then "client modules" waiting for a control or start command of the master module.
  • client modules waiting for a control or start command of the master module.
  • client modules waiting for a control or start command of the master module.
  • the example described above shows very well how the decentralization of the safety tasks for monitoring the individual signaling devices frees the central controller from these tasks.
  • the required hardware for signal monitoring and signal control is shifted from the central control device to the signaling devices, so that a standard control device can be used without special requirements.
  • the installation space in a control cabinet required for this central control device is thereby considerably reduced and standardized.
  • a decoupling of the security monitoring of non-secure software components takes place, with the result that security proofs are easier to obtain even during construction and the security-critical application software can be changed relatively flexibly and adapted to specific customer requirements.
  • the control function is implemented in a computer of a traffic control center, it is possible to rely on the hardware for the control unit. tion altogether, which saves further costs. As a result, any additional costs at the individual signaling devices are more than made up for.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verkehrssignalisierungsmodul (10a, 10b) mit einer Signalgebereinrichtung (11a, 11b), einer Treibereinheit (12a, 12b) für die Signalgebereinrichtung (11a, 11b) und einer Netz-Schnittstelle (14a, 14b) zur Kommunikation mit einer Anzahl von weiteren Verkehrssignalisierungsmodulen (10b, 10a) über ein Kommunikationsnetz (2). Das Verkehrssignalisierungsmodul (10a, 10b) weist außerdem eine Sicherheitskontrolleinheit (15a, 15b) auf, um den Betrieb zumindest eines anderen an das Kommunikationsnetz (2) angeschlossenen Verkehrssignalisierungsmoduls (10b, 10a) zu überwachen und gemäß einer vorgegebenen Sicherheitsregel (SR) in Abhängigkeit von einem Fehlbetriebszustand des anderen Verkehrssignalisierungsmoduls (10b, 10a) für einen bestimmten Betrieb der eigenen Signalgebereinrichtung (11a, 11b) zu sorgen. Darüber hinaus werden ein Verkehrssignalisierungssystem (1) mit mehreren derartigen an verschiedenen Verkehrspositionen angeordneten Verkehrssignalisierungsmodulen (10a, 10b) sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssignalisierungssystems (1) beschrieben.

Description

Beschreibung
Verkehrssignalisierungsmodul, VerkehrssignalisierungsSystem und Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssignalisierungssys- tems
Die Erfindung betrifft ein Verkehrssignalisierungsmodul mit einer Signalgebereinrichtung. Typische im Verkehr verwendete und u. a. im Rahmen der Erfindung nutzbare optische und/oder akustische Signalgebereinrichtungen sind z. B. Lichtzeichen, Hupen und Glocken an Bahnübergängen, Lichtzeichen bzw. Ampeln an Tunneln, an Kreuzungen oder an sonstigen Positionen im Straßenverkehr, Fahrbahnsignalisierungen oder Informationsausgaben wie beispielsweise ansteuerbare Verkehrsleit- und/oder Informationstafeln. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verkehrssignalisierungssystem mit mehreren Ver- kehrssignalisierungsmodulen, die an verschiedenen Positionen angeordnet sind, d. h. an verschiedenen geographischen Positionen innerhalb eines Bereichs, für den das Verkehrssignali- sierungssystem ausgebildet ist, wie z. B. an unterschiedlichen Kreuzungen, an gegenüberliegenden Verkehrspositionen eines Straßen- oder Schienenabschnitts oder Tunnels, an verschiedenen Einfahrten einer Kreuzung bzw. an Weichen oder auch nebeneinander an einem einzelnen Signalmast. Die Erfin- düng betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Ver- kehrssignalisierungssystems mit mehreren, an verschiedenen Positionen angeordneten Signalgebereinrichtungen, wobei der Betrieb der Signalgebereinrichtungen überwacht wird und im Falle eines Fehlbetriebs einer ersten Signalgebereinrichtung zumindest eine zweite Signalgebereinrichtung in Abhängigkeit von dem Fehlbetriebszustand nach einer vorgegebenen Sicherheitsregel betrieben wird.
Verkehrssignalisierungen müssen in der Regel ganz spezielle Sicherheitsanforderungen erfüllen und entsprechende Sicherheitsmerkmale aufweisen. Hierzu gehören u. a. die Verhinderung von Fehlsignalisierungen und die Vermeidung von Konflikten bei einer Signalisierung von mehreren Signalen in einem Zusammenhang, wie sie beispielsweise an sich kreuzenden Straßen oder Einmündungen von Gleisen und Straßen auftreten. Ein typisches Beispiel für besonders kritische Fehlsignalisierun- gen wäre der Ausfall jeder Signalisierung an einem Bahnüber- gang oder eine gleichzeitige Grünsignalisierung an sich kreuzenden Straßen oder bei Einwegverkehren. Ebenso gefährlich können auch Fehlsignalisierungen im Informationsbereich sein, wie beispielsweise die Angabe einer falschen Entfernung zum Ende eines Staus oder eine falsche Geschwindigkeitsbegren- zung.
Eine Überwachung der grundsätzlichen Anzeigebereitschaft sowie des tatsächlichen Anzeigestatus als Messgrößen muss daher im Betrieb sicher erfasst werden, und bei einem Fehlbetrieb müssen sehr schnell besondere Maßnahmen ergriffen werden, um zumindest in einen sicheren Notbetrieb umzuschalten. Ein Beispiel hierfür ist der Ausfall einer Ampel an einer Kreuzungsanlage. In diesem Fall muss dafür gesorgt werden, dass beispielsweise an der Vorfahrtsstraße die Ampeln auf Schwarz ge- stellt werden, wogegen an den kreuzenden Nebenstraßen alle Ampeln auf gelbes Blinklicht umgestellt werden. Das heißt, der Ausfall einer einzelnen Signalgebereinrichtung hat einen Einfluss auf die Steuerstrategie sämtlicher anderer Signalgebereinrichtungen .
Um dies zu gewährleisten, werden die Signalisierungsaufgaben in bestimmten Verkehrsbereichen, z. B. in einem Kreuzungsbereich, auf einem Fernstraßenabschnitt oder in einem Tunnel, bisher üblicherweise jeweils mit einem in der Nähe befindli- chen, zentralen Steuerungsgerät 102 gelöst, das für die Umsetzung der Steuerungsstrategie bei der Steuerung der einzelnen Signale in diesem Verkehrsbereichen sorgt und zudem eine angemessene Sicherheit auch bei einem Ausfall einer Signalgebereinrichtung oder einem sonstigen Fehlbetrieb gewährleis- tet. Eine solche Steuerung muss deswegen besondere Anforderungen an Verfügbarkeit und Sicherheit erfüllen. Einen schematischen Überblick über die Architektur eines herkömmlichen Verkehrssignalisierungssystems für einen bestimmten Verkehrs- bereich gibt Figur 1. In einem Schaltschrank 110 eines solchen Verkehrssignalisierungssystems 100 werden Treiber 106a, 106b mit Signaladaptionseinheiten 105a, 105b gemeinsam mit dem Steuerungsgerät 102 sowie jeweils einzelnen Ansteuerungs- einheiten 103a, 103b untergebracht. Die einzelnen Ansteue- rungseinheiten 103a, 103b sind dabei über einen internen Kommunikationsbus 101 mit dem Steuerungsgerät 102 verbunden. Im oder am Schaltschrank 110 ist außerdem eine Energieversorgung 109a angeordnet, welche die Treiber 106a, 106b bzw. darüber die an den verschiedenen Verkehrspositionen angeordneten einzelnen Signalgebereinrichtungen 107a, 107b mit Strom versorgt. Von den Treibern 106a, 106b im Schaltschrank 110 verlaufen hierzu jeweils Versorgungsleitungen und gegebenenfalls zusätzliche Steuerleitungen zu den einzelnen Signalgeberein- richtungen 107a, 107b bzw. Sensorleitungen von dort zurück.
Um die oben genannten Sicherheitsvoraussetzungen zu erfüllen, befindet sich im Schaltschrank 110 außerdem eine Sicherheitseinrichtung 104, welche dem Steuerungsgerät 102 zugeordnet ist bzw. zum überwiegenden Teil in diese integriert ist. Die- se Sicherheitseinrichtung 104 umfasst zudem mehrere Sicherheitsmelder 104a, 104b, welche bei einem Ausfall einer Signalgebereinrichtung 107a, 107b vom zugehörigen Treiber 106a, 106b ein Signalisierungsstatussignal erhalten, so dass das Steuerungsgerät 102 darüber informiert wird, dass die ent- sprechende Signalgebereinrichtung 107a, 107b eine Fehlfunktion aufweist. Dementsprechend wird dann die Steuerstrategie für die anderen Signalgebereinrichtungen 107a, 107b vom Steuerungsgerät 102 geändert und an die Situation angepasste Steuerbefehle über die Ansteuereinheiten 103a, 103b ausgege- ben.
Zusätzlich können von einem solchen Schaltschrank 110 aus auch Signalgebereinrichtungen 107c angesteuert werden, die eine eigene, beispielsweise direkt mit der Signalgeberein- richtung 107c in einem gemeinsamen Gehäuse 108 integrierte Treibereinheit 106c aufweist, die lokal von einer Versorgungseinheit 109c versorgt wird. Für eine solche Signalgebereinrichtung 107c wird dann im Schaltschrank 110 keine Treibereinheit benötigt. Stattdessen befinden sich im Gehäuse 108 der Signalgebereinrichtung 107c sowie im Schaltschrank 110 entsprechende Schnittstellen 105c, 105c' , um die Signalgebereinrichtung 107c bzw. die dazugehörige Treibereinheit 106c mit Hilfe einer bidirektionalen Kommunikation anzusteuern und von dort die Statussignale zu erhalten. Auch bei dieser Signalgebereinrichtung 107c werden aber, wie bei den übrigen Signalgebereinrichtungen 107a, 107b, innerhalb des Schaltschranks 110 eine mit dem Steuerungsgerät 102 verbunde- ne Steuereinheit 103c und ein Sicherheitsmelder 104c benötigt, welcher der Sicherheitseinrichtung 104 zugeordnet ist, um so die externe Signalgebereinrichtung 107c entsprechend den Sicherheitsvorschriften anzusteuern. Aus Figur 1 ist leicht zu ersehen, dass in der Regel die peripheren Komponen- ten der Anlage, d. h. die Signalgebereinrichtungen 107a, 107b, 107c, relativ einfach gehalten sind, während der Schaltkasten 110 mit dem zentralen Steuerungsgerät 102 sehr komplex aufgebaut ist. Bei den heutzutage üblichen Signalgebereinrichtungen 107a, 107b, welche vom Schaltschrank 110 aus mit Leistungssignalen versorgt werden, steigt mit dem Abstand zwischen dem zentralen Steuerungsgerät 102 und den einzelnen Signalgebereinrichtungen 107a, 107b, 107c entsprechend der Aufwand für die Verkabelung und die Signalverstärkung. Abgesehen davon nimmt bei einer solchen Architektur der Platzbe- darf im Schaltschrank 110 für die Baugruppen und die Energieversorgung mit der Größe der Anlage zu. Standards in der Elektrokonstruktion, beispielsweise die Vorgabe, dass ein Steuerungsgerät immer für 8, 16, 24, ... Signalgebereinrichtungen vorgesehen sein sollte, bedingen zusätzliche Mehrkosten, wenn beispielsweise an einer Kreuzung nur eine Anzahl von
Signalgebereinrichtungen benötigt wird, die eben nicht dieser Norm entspricht, beispielsweise wenn nur fünf Ampeln benötigt werden. In vielen Fällen sind daher individuelle Einzelfertigungen kostengünstiger als standardisierte Lösungen. Zudem sind derartige Architekturen relativ komplex, so dass entsprechend hohe Kosten für eine Stabilisierung und Produktpflege während der Laufzeit einer solchen Anlage entstehen, was insbesondere auch durch die erforderliche Sicherheitstechnik bedingt ist.
Es ist daher eine Aufgabe, eine Alternative zu dem bisherigen Stand der Technik zu schaffen, bei der die Verkehrssignali- sierungssysteme auf einfache Weise auf den jeweiligen Bedarf zugeschnitten werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verkehrssignalisierungsmodul ge- maß Patentanspruch 1, ein Verkehrssignalisierungssystem gemäß Patentanspruch 9 und durch ein Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssignalisierungssystems gemäß Patentanspruch 12 gelöst .
Ein erfindungsgemäßes Verkehrssignalisierungsmodul weist neben einer Signalgebereinrichtung, beispielsweise einer Lichtsignaleinrichtung, einem akustischen Signalgeber oder einer Anzeigetafel, eine Treibereinheit für die jeweilige Signalgebereinrichtung auf. Bei dieser Treibereinheit handelt es sich beispielsweise um eine Treiberelektronik, welche die Signalgebereinrichtung entsprechend erhaltener Steuersignale betreibt, mit einem Anschluss an die benötigte Energieversorgung. Darüber hinaus weist das Verkehrssignalisierungsmodul eine Netzschnittstelle zur Kommunikation mit einer Anzahl von zweiten Verkehrssignalisierungsmodulen über ein Kommunikationsnetz auf. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Busschnittstelle. Diese Netzschnittstelle kann beispielsweise einen Stecker für eine Leitungsverbindung zu dem besagten Kommunikationsnetz oder, bei Verwendung eines drahtlosen Kom- munikationsnetzes, einen geeigneten Funktransmitter aufweisen. Weiterhin weist die Netzschnittstelle einen geeigneten Kodierer/Dekodierer für den Netzwerkdatenverkehr auf, um Daten gemäß dem für das jeweilige Kommunikationsnetz vorgesehenen Datenübermittlungsprotokoll zu kodieren bzw. dekodieren. Erfindungsgemäß weist das Verkehrssignalisierungsmodul außerdem eine Sicherheitskontrolleinheit auf, um den Betrieb zumindest eines anderen an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Verkehrssignalisierungsmoduls zu überwachen und gemäß ei- ner vorgegebenen Sicherheitsregel in Abhängigkeit von einem Fehlbetriebszustand des anderen Verkehrssignalisierungsmoduls für einen bestimmten Betrieb der eigenen Signalgebereinrichtung zu sorgen.
Ein erfindungsgemäßes Verkehrssignalisierungssystem weist mehrere an verschiedenen Positionen angeordnete Verkehrssig- nalisierungsmodule der zuvor beschriebenen Art auf, die dabei so ausgebildet, d. h. entsprechend eingerichtet bzw. konfigu- riert und über ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind, dass sich zumindest ein Teil der Verkehrssignalisie- rungsmodule im Betrieb gegenseitig, d. h. direkt ohne Zwischenschaltung einer zentralen Steuereinrichtung, überwachen und jeweils gemäß einer vorgegebenen Sicherheitsregel in Ab- hängigkeit von einem Fehlbetriebszustand zumindest eines anderen Verkehrssignalisierungsmoduls für einen bestimmten Betrieb der jeweils eigenen Signalgebereinrichtung sorgen. Hierbei kann ein modularisierter Zustandsautomat mit den möglichen Zuständen des Gesamtsystems verteilt in den beteilig- ten Systemen implementiert werden. Die Projektierung des Zustandsautomaten und damit die Parametrierung der Sicherheitsmodule in den Signalisierungen kann aus der herkömmlichen Entwurfs-Software für Kreuzungs- und Signalisierungsanlagen gewonnen werden.
Im Folgenden wird eine solche Gruppe von Verkehrssignalisie- rungsmodulen, die sich gegenseitig überwachen, auch als „Überwachungsverbund" bezeichnet. Ein solcher Überwachungsverbund umfasst mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Verkehrssignalisierungsmodule . Grundsätzlich können auch alle an das Kommunikationsnetzwerk angeschlossenen Verkehrssignalisierungsmodule zum Überwachungsverbund gehören.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Verkehrs- signalisierungssystems der eingangs genannten Art ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sicherheitskontrolleinheiten, die jeweils den Signalgebereinrichtungen, beispielsweise unter Bildung von Verkehrssignalisierungsmodu- len, lokal zugeordnet sind und die über ein Kommunikationswerk miteinander signaltechnisch verbunden sind, eine dezentrale gegenseitige Betriebsüberwachung der Signalgebereinrichtungen erfolgt, so dass zumindest eine erste Signalge- bereinrichtung bei einem Fehlbetrieb einer zweiten Signalgebereinrichtung in Abhängigkeit von dem Fehlbetriebszustand der zweiten Signalgebereinrichtung nach einer vorgegebenen Sicherheitsregel betrieben wird.
Eine wesentliche Idee der Erfindung ist also die Dezentralisierung der Sicherungsaufgaben, von der zentralen Steuerung weg und hin zu den einzelnen Signalgebereinrichtungen, indem den Signalgebereinrichtungen jeweils lokal entsprechende Sicherheitskontrolleinheiten zugeordnet sind und diese in einem Netzwerk untereinander verbunden sind. Die zentrale Steuerung kann daher in Bezug auf ihre Rechenleistung und den Speicherausbau deutlich schwächer ausgelegt werden, weil der üblicherweise ja schwer vorhersehbare Ressourcenbedarf für die Sicherungsaufgaben dort vollkommen entfällt. Es kann ein verschlanktes Basis-Steuerungsgerät mit einer standardisierten, rein operativen Funktionalität verwendet werden. Insbesondere ist es wegen der Entkopplung der Sicherheitsaufgaben von den eigentlichen Steuerungsaufgaben möglich, die Steuerungsaufgaben auf andere Steuerungsgeräte zu verschieben oder in einfacher Weise ein zweites Steuerungsgerät hinzuzugeben, wenn die Performance eines zentralen Steuerungsgeräts im Einzelfall nicht mehr für die Steuerungsaufgaben ausreicht, weil beispielsweise zusätzliche Signalgeber benötigt werden. Umgekehrt ist es auch möglich, die operative Funktionalität meh- rerer bisher nur schwach belasteter Steuerungsgeräte nun auf ein einziges zentrales Steuerungsgerät zu konzentrieren. Insbesondere ist es auch möglich, zentrale Steuerungsgeräte von Signalisierungssystemen an bestimmten Kreuzungen, Verkehrsabschnitten o. Ä., die bisher wie oben beschrieben in Form von Hardware mit den zugehörigen Schaltkästen aufgebaut sind, ganz durch geeignete Software auf einem Rechner in einer entfernten Verkehrszentrale zu ersetzen. Dadurch wird der gesamte Aufbau erheblich flexibler und Anpassungen und Optimierun- gen auch zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere auf der Verkehrsleitebene, werden erheblich erleichtert. Die einzelnen Signalgebereinrichtungen sind durch die Kopplung mit eigenen Treibern und Sicherheitskontrolleinheiten in Form von Verkehrssignalisierungsmodulen ohne Präsenz einer zentralen Steuereinrichtung in geringem Umfang eigenständig funktionstüchtig. Das heißt, sie können einen bestimmten Status für eine gewisse Dauer halten und können auch geordnet in einen akzeptablen Störzustand übergehen.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können das erfindungsgemäße Verkehrssignalisierungsmodul, das erfindungsgemä- ße Verkehrssignalisierungssystem und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssignalisierungssystems auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen der jeweils anderen Kategorien weitergebildet sein.
Bei einem besonders bevorzugten Verkehrssignalisierungsmodul weist die Sicherheitskontrolleinheit eine Funktionsüberwachungseinheit zur Funktionsüberwachung zumindest eines anderen Verkehrssignalisierungsmoduls sowie eine Steuereinheit auf, um gemäß der vorgegebenen Sicherheitsregel in Abhängig- keit von dem Fehlbetriebszustand des zweiten Verkehrssignalisierungsmoduls die Treibereinheit der eigenen Signalgebereinrichtung anzusteuern.
Um eine einfache Überwachung durch andere Verkehrssignalisie- rungsmodule zu ermöglichen, kann ein Verkehrssignalisierungsmodul vorzugsweise eine Sendeeinheit aufweisen, um im Betrieb wiederholt über die Netzwerkschnittstelle ein Betriebszu- standssignal über das Kommunikationsnetzwerk auszusenden. Hierbei kann es sich um ein regelmäßiges „Herzschlag-Signal" handeln (im Folgenden auch „Life-Beat" genannt) . Insbesondere kann es sich auch um ein komplexeres Betriebszustandssignal handeln, welches ggf. im Fehlbetrieb auch angibt, was für ein Fehler aufgetreten ist bzw. in welchem genauen Betriebszu- stand sich das jeweilige Verkehrssignalisierungsmodul bzw. die zugehörige Signalgebereinrichtung befindet, wenn mehr als ein bestimmter Betriebszustand möglich ist.
Hierzu weist das Verkehrssignalisierungsmodul vorzugsweise eine Selbsttesteinrichtung auf, um den eigenen Betrieb, insbesondere der eigenen Signalgebereinrichtung, regelmäßig zu überwachen. Die Sicherheitskontrolleinheit sendet dann beispielsweise ein Betriebszustandssignal entsprechend dem Er- gebnis eines zuvor durchgeführten Selbsttests aus.
Besonders bevorzugt ist das Betriebszustandssignal so gewählt, dass eine Sicherheitskontrolleinheit - und somit das komplette Verkehrssignalisierungsmodul bzw. die zugeordnete Signalgebereinrichtung - über das Betriebszustandssignal unter allen am Kommunikationsnetzwerk angeschlossenen anderen Sicherheitskontrolleinheiten eindeutig identifizierbar ist. Das heißt, jedes einzelne Verkehrssignalisierungsmodul gibt ein eindeutiges Betriebszustandssignal aus und ist somit für die anderen Verkehrssignalisierungsmodule bzw. deren Sicherheitskontrolleinheiten erkennbar. Sendet ein Verkehrssignalisierungsmodul ein Betriebszustandssignal aus, das auf einen bestimmten Fehler hinweist, oder sendet es kein Betriebszustandssignal mehr aus, so wissen die anderen Verkehrssignali- sierungsmodule im Überwachungsverbund, welches Verkehrssignalisierungsmodul betroffen ist, und reagieren entsprechend den vorgegebenen Sicherheitsregeln und steuern die jeweiligen Treibereinheiten passend an.
Hierzu weisen die Sicherheitskontrolleinheiten der Verkehrssignalisierungsmodule vorzugsweise jeweils einen Speicher auf, in welchem im Betrieb eine Anzahl von Sicherheitsregeln und Informationen über eine Anzahl von zu überwachenden zweiten Verkehrssignalisierungsmodulen, d. h. über die Verkehrs- signalisierungsmodule im Überwachungsverbund, hinterlegt sind. Beispielsweise sind hier die verschiedenen Betriebszu- standssignale der zum Überwachungsverbund gehörigen weiteren Verkehrssignalisierungsmodule hinterlegt, so dass jedes Ver- kehrssignalisierungsmodul bzw. die zugehörige Sicherheitskontrolleinheit sofort durch Abhören des Netzwerkverkehrs detek- tiert, ob ein anderes Verkehrssignalisierungsmodul des Überwachungsverbunds im Fehlbetrieb ist.
Vorzugsweise werden die Sicherheitskontrolleinheiten jeweils über das Kommunikationsnetzwerk konfiguriert. Dabei kann nach Installation eines neuen Verkehrssignalisierungsmoduls einfach über das Netzwerk ein erster Download zum Verkehrssigna- lisierungsmodul erfolgen, mit dem ein bestimmter Datensatz mit Erstkonfigurationsdaten übermittelt wird. Diese Erstkon- figurationsdaten können beispielsweise die Informationen über die zu überwachenden anderen Verkehrssignalisierungsmodule sowie die Sicherheitsregeln enthalten, wie das jeweilige Ver- kehrssignalisierungsmodul zu betreiben ist, wenn ein anderes zu überwachendes Verkehrssignalisierungsmodul sich im Fehlbetrieb befindet. Auf diese Weise können auch jederzeit Verkehrssignalisierungsmodule zum Verkehrssignalisierungssystem bzw. in den Überwachungsverbund hinzugenommen werden, aus dem System bzw. Verbund herausgenommen werden oder es kann auch ein Austausch von Verkehrssignalisierungsmodulen erfolgen, indem einfach an die einzelnen Sicherheitskontrolleinheiten der verschiedenen Verkehrssignalisierungsmodule im Überwachs- verband Updates mit neuen Konfigurationsdaten gesendet wer- den.
Wie bereits weiter oben erläutert, soll die operative Funktionalität, d. h. die Steuerung des Verkehrssignalisierungssys- tems, nach wie vor durch eine zentrale Steuereinrichtung, beispielsweise ein in Form von Hardware aufgebautes Steuerungsgerät ähnlich den herkömmlichen Steuerungsgeräten, oder durch eine auf einem Rechner in Form von Software emulierte zentrale Steuereinrichtung wahrgenommen werden, welche vorgibt, wann und in welchem Takt welche Schaltungen durchzufüh- ren sind bzw. welche Informationen über die Verkehrssignalisierungsmodule jeweils auszugeben sind. Eine solche zentrale Steuereinrichtung kann vorzugsweise ebenfalls über das Kommunikationsnetzwerk mit den Verkehrssignalisierungsmodulen ver- bunden sein. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass die Netzschnittstellen auch entsprechend zur Kommunikation mit einer zentralen Steuereinrichtung ausgebildet sind und dass die Steuereinrichtung in der Lage ist, über das Netzwerk mit einem geeigneten Datenprotokoll, das von dem Verkehrssignali- sierungsmodul gelesen werden kann, Daten auszusenden.
Um insbesondere die Leistungsverkabelung so kurz wie möglich zu halten, sind den einzelnen Verkehrssignalisierungsmodulen vorzugsweise jeweils lokale Energieversorgungen zugeordnet. Dabei ist es nicht erforderlich, dass jeder Signalgebereinrichtung eine eigene separate Energieversorgung zugeordnet ist, sondern prinzipiell können beispielsweise auch an einem Ampelmast nebeneinander hängende Signalgebereinheiten mit der gleichen Energieversorgung verbunden sein. Wesentlich ist nur, dass die Energieversorgung lokal am Verkehrssignalisie- rungsmodul angeordnet ist, d. h. in enger Nähe bzw. im Nahbereich. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine solche Energieversorgungseinheit direkt im Verkehrssignalisierungs- modul zu integrieren. Die Energieversorgungseinheit kann beispielsweise eine geeignete Schaltung sein, um an einem auch für andere Zwecke verwendeten Stromnetz Energie abzuzapfen und in die für den Betrieb des Verkehrssignalisierungsmoduls geeignete Spannungen und Stromstärken umzusetzen. Prinzipiell kann es sich hierbei aber auch um eine autarke Energieversorgungseinheit handeln, beispielsweise zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie mit geeigneten Pufferspeichern etc. Dies hängt auch von der jeweiligen Signalgebereinrichtung bzw. deren Energiebedarf ab.
Je nach lokalen Bedürfnissen können die Netzschnittstelle, die Sicherheitskontrolleinheit, die Treibereinheit sowie die Signalgebereinrichtung lokal in enger Nähe zueinander verteilt angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind aber entweder sämtliche Einheiten in einem Gerät bzw. einem Gehäuse implementiert, oder zumindest die Netzschnittstelle, die Sicherheitskontrolleinheit und die Treibereinheit sind in einem gemeinsamen Ansteuergerät für die Signalgebereinrichtung imple- mentiert und dieses Ansteuergerät befindet sich lokal an der Signalgebereinrichtung und ist mit dieser über eine Schnittstelle, beispielsweise eine Kontaktschnittstelle mit einer Steckverbindung, verbunden.
Besonders bevorzugt weist ein Verkehrssignalisierungsmodul auch zusätzlich eine Nahbereichsschnittstelle zur Kommunikation mit einem weiteren im Nahbereich des Verkehrssignalisie- rungsmoduls befindlichen zweiten Verkehrssignalisierungsmo- duls auf. Beispielsweise können zwei parallel nebeneinander arbeitende Verkehrssignalisierungsmodule, z. B. zwei Ampeln an einem Mast oder zwei Lautsprecher bzw. Anzeigen, lediglich bidirektional miteinander kommunizieren und nur eines der beiden Verkehrssignalisierungsmodule ist über eine Netzwerk- schnittsteile mit dem Kommunikationsnetz verbunden. Eine Nahbereichsschnittstelle ist dabei so zu verstehen, dass diese nur in einem Bereich von maximal wenigen 10 Metern arbeitet. Ein vereinfachtes Verkehrssignalisierungsmodul, welches beispielsweise nur eine Nahbereichsschnittstelle aufweist und mit einem in der Nähe befindlichen Verkehrssignalisierungsmodul mit Nahbereichsschnittstelle und Netzwerkschnittstelle kommuniziert, kann dann sämtliche Daten über dieses benachbarte Verkehrssignalisierungsmodul an das Netzwerk übergeben oder vom Netzwerk empfangen und somit auch am Netzwerkverkehr teilnehmen. Das Verkehrssignalisierungsmodul mit Nahbereichsschnittstelle und Netzwerkschnittstelle agiert dann als Stellvertreter für u. U. mehrere einfache Verkehrssignalisierungsmodule in einer Kaskade von parallel laufenden Signalisierungen .
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Verkehrssignali- sierungssystems gemäß dem Stand der Technik, Figur 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkehrssignalisie- rungsmoduls,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sicherheitskontrolleinheit für ein erfindungsgemäßes Verkehrssignalisierungsmodul .
Der in Figur 1 dargestellte Aufbau eines herkömmlichen Ver- kehrssignalisierungssystems 100 und die damit verbundene
Problematik wurden bereits eingangs ausführlich erläutert.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Verkehrssignalisierungssystems . Wesentli- che Komponenten dieses Verkehrssignalisierungssystems 1 sind jeweils mehrere Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c, welche beispielsweise an einer Kreuzung oder an einem Streckenabschnitt, ggf. auch an mehreren Kreuzungen oder sogar in einem größeren geographischen Gebiet, verteilt angeordnet sein können. Diese einzelnen Verkehrssignalisierungsmodule
10a, 10b, 10c sind jeweils über ein Kommunikationsnetzwerk 2 untereinander und mit einer zentralen Steuereinrichtung 3 verbunden .
Bei der zentralen Steuereinrichtung 3 kann es sich um eine Hardware-Steuereinrichtung handeln, ähnlich wie sie in den Schaltkästen von herkömmlichen Verkehrssignalisierungssyste- men genutzt werden. Die zentrale Steuereinrichtung 3 kann prinzipiell aber auch in Form von Software auf einem Rechner, beispielsweise in einer Verkehrsleitzentrale, realisiert sein .
Die Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b weisen zumindest zum Teil Netzschnittstellen 14a, 14b auf, um die Verkehrssig- nalisierungsmodule 10a, 10b direkt kommunikationstechnisch mit dem Kommunikationsnetz 2 zu verbinden. Ebenso weist die zentrale Steuereinrichtung 3 eine entsprechende Netzschnittstelle 4 auf. In welcher Form die Netzschnittstellen 4, 14a, 14b ausgestaltet sind, hängt von dem verwendeten Kommunikationsnetz 2 ab. Vorzugsweise handelt es sich um ein standardisiertes Kommunikationsnetz 2, wobei es sich sowohl um ein kabelgebundenes Netz als auch um ein drahtloses Netz handeln kann .
Die Nutzung eines drahtlos arbeitenden Kommunikationsnetzes 2 hat den Vorteil, dass der Aufwand der Verkabelung zwischen der zentralen Steuereinrichtung 3 sowie zwischen den ver- schiedenen Verkehrssignalisierungsmodulen 10a, 10b des Ver- kehrssignalisierungssystems 1 auf ein Minimum reduziert wird. Dies ist insbesondere bei einem Umbau von Altanlagen interessant, wo zwar Versorgungsleitungen im Straßenbett liegen und weiterverwendet werden können, jedoch netzwerkgeeignete Nie- derspannungskabel mit hohem Aufwand neu verlegt werden müssten .
Sofern sich die zentrale Steuereinrichtung 3 und die Ver- kehrssignalisierungsmodule 10a, 10b des Verkehrssignalisie- rungssystems in einem Nahbereich zueinander befinden, beispielsweise, wenn es sich bei dem Verkehrssignalisierungssys- tem um ein System zur Signalisierung an einer Großkreuzung mit mehreren Ampelanlagen und einer eigenen, im Bereich der Großkreuzung angeordneten zentralen Steuereinrichtung han- delt, kann auch ein kurzreichweitiges lokales Netzwerk verwendet werden. Andernfalls sind langreichweitige Netzwerke erforderlich.
Beispielsweise kommen folgende Standards in Frage: TCP/IP, LAN, WLAN, Carrying über GSM/UMTS. Die Standardisierung hat den Vorteil, dass auch bereits vorhandene Träger für die Datenübertragung genutzt werden können. Die Sicherung der Prozesskommunikation kann mit Hilfe erprobter Verschlüsselungstechniken gewährleistet werden. Die Netzschnittstellen ent- halten hierzu geeignete Kodierer/Dekodierer, damit die zentrale Steuereinrichtung 3 bzw. die Verkehrssignalisierungsmo- dule 10a, 10b in dem gewählten Übertragungsprotokoll ihre Daten empfangen und versenden können. In Figur 2 sind nur zwei Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b mit Netzschnittstellen 14a, 14b dargestellt. In der Regel wird ein Verkehrssignalisierungssystem 1 aber mehr als zwei Verkehrssignalisierungsmodule umfassen. Im Prinzip ist die Anzahl der Verkehrssignalisierungsmodule innerhalb des Netzwerks beliebig.
Jedes der Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b weist neben der Netzschnittstelle 14a, 14b eine eigene Sicherheitskon- trolleinheit 15a, 15b auf. Diese Sicherheitskontrolleinheiten 15a, 15b werden nachfolgend noch anhand von Figur 3 näher erläutert .
Weitere Komponenten der Verkehrssignalisierungsmodule sind neben den eigentlichen Signalgebereinrichtungen IIa, IIb, beispielsweise einer Ampel mit drei Lichtzeichen - Rot, Gelb, Grün - oder dgl . eine geeignete Treibereinheit 12a, 12b, beispielsweise eine Treiberschaltung, mit denen die jeweilige Signalgebereinrichtung IIa, IIb betrieben wird. Diese Trei- bereinheiten 12a, 12b sind jeweils mit einer lokalen Energieversorgung 6a, 6b verbunden. Das heißt, es ist nicht notwendig - wie dies bei dem bisherigen Aufbau gemäß Figur 1 der Fall war - einzelne Verkehrssignalisierungsmodule von einer zentralen Steuereinrichtung aus mit Energie zu versorgen. Als externe Energieversorgung kommt z. B. bei Baustellen auch eine Batterieversorgung ggf. in Kombination mit Photovoltaikmo- dulen in Betracht.
Um die über das Netzwerk 2 kommenden Signale in die passenden Signale für die Treibereinheiten 12a, 12b umzuwandeln, weisen die Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b hier jeweils Adaptionseinheiten 13a, 13b auf. Die Verwendung von Adaptionseinheiten 13a, 13b hat den Vorteil, dass die gleichen Arten von Sicherheitskontrolleinheiten 15a, 15b für die verschiedensten Signalgebereinrichtungen IIa, IIb verwendet werden können.
Das heißt, es kann dann je nach Signalgebereinheit im Signa- lisierungsmodul 10a, 10b ein passender Treiber 12a ausgewählt werden, und durch eine geeignete Adaptionseinheit 13a, 13b wird für eine Umsetzung der Signale von der Sicherheitskontrolleinheit 15a, 15b zum Treiber gesorgt. Insbesondere ist auf diese Weise auch eine Verwendung von bisher schon genutzten Signalgebereinheiten mit zugehörigen Treibern möglich.
In Figur 2 ist ein weiteres Verkehrssignalisierungsmodul 10c gezeigt, welches selbst keine Netzwerkschnittstelle aufweist, sondern lediglich eine Nahbereichsschnittstelle 16c, beispielsweise eine RFID- oder Bluetooth-Schnittstelle, die in einem Nahbereich innerhalb von maximal wenigen 10 m arbeitet. Dementsprechend ist ein in dem Nahbereich befindliches weiteres Verkehrssignalisierungsmodul 10b mit einer passend aufgebauten Nahbereichsschnittstelle 16b ausgestattet, über die die beiden Verkehrssignalisierungsmodule 10b, 10c miteinander kommunizieren können. Dieses weitere Verkehrssignalisierungsmodul 10b ist hier mit einer Netzschnittstelle 14b versehen, welche mit dem Kommunikationsnetz 2 verbunden ist. So kann ein Datenaustausch mit dem Kommunikationsnetz 2 von dem dritten Verkehrssignalisierungsmodul 10c aus über die Nahbe- reichsschnittstellen 16b, 16c und die Netzschnittstelle 14b erfolgen, sofern dies notwendig ist. Da sich die beiden über die Nahbereichsschnittstellen 16b, 16c verbundenen Verkehrssignalisierungsmodule 10b, 10c sehr nah aneinander befinden, können diese beispielsweise auch die gleiche Energieversor- gung 6b nutzen. Ein typisches Beispiel für solche benachbarten Verkehrssignalisierungsmodule 10b, 10c sind zwei am selben Ampelmast hängende Ampeln, mehrere Autobahnanzeigen an einem gemeinsamen Querausleger oder Zusatzsignale an einem Mast.
Abgesehen von der fehlenden Netzschnittstelle und der dafür eingesetzten Nahbereichsschnittstelle 16c ist das dritte Verkehrssignalisierungsmodul 10c gleichartig aufgebaut wie die beiden anderen in Figur 2 gezeigten Verkehrssignalisierungs- module 10a, 10b. D. h. es weist ebenfalls neben einer Signa- lisierungseinrichtung 11c eine Treibereinheit 12a, eine Adap- tierungseinheit 13c und eine Sicherheitskontrolleinheit 15c auf . Weiterhin können die Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c auch andere, hier nicht dargestellte Komponenten aufweisen, insbesondere Detektorsysteme, Kameras, Diagnosesysteme, Verkehrs- und Umweltdetektoren. Derartige weitere Komponenten können im Übrigen auch extern angeordnet und an das Kommunikationsnetz 2 angeschlossen sein. Ebenso wäre eine Verbindung des Kommunikationsnetzes mit dem Internet möglich, so dass ein geschlossener oder offener Anwenderkreis über das Netz Daten betreffend das Verkehrssignalisierungssystem erhalten kann oder dass ein geschlossener Anwenderkreis evtl. auch
Einfluss auf das Verkehrssignalisierungssystem nehmen kann.
Die Sicherheitskontrolleinheiten 15a, 15b, 15c der Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c sind hier wie in Figur 3 dargestellt aufgebaut. Sie weisen jeweils eine Funktionsüberwachungseinheit 17 und eine damit gekoppelte Steuereinheit 22 auf. Die Funktionsüberwachungseinheit 17 besitzt eine Selbsttesteinrichtung 18 und einen Life-Beat-Sender 19, welcher in regelmäßigen Abständen ein die jeweilige Sicherheitskontroll- einheit 15a, 15b, 15c und somit das jeweilige Verkehrssigna- lisierungsmodul 10a, 10b, 10c bzw. die dazugehörige Signalgebereinrichtung IIa, IIb, llc eindeutig identifizierendes Be- triebszustandssignal LBa, LBb, LBc (siehe Figur 2) aussendet. Außerdem enthält die Funktionsüberwachungseinheit 15a, 15b, 15c eine Fremdkontrolleinheit 20, welche im Betrieb die Be- triebszustandssignale LBa, LBb, LBc, die von anderen am Netzwerk 2 angeschlossenen und von diesem Verkehrssignalisie- rungsmodul zu überwachenden Verkehrssignalisierungsmodulen ausgesendet werden, überwacht.
Weiterhin enthalten die Sicherheitskontrolleinheiten 15a, 15b, 15c jeweils einen Speicher 21, in dem bestimmte Sicherheitsregeln SR sowie Informationen über die anderen zu überwachenden Verkehrssignalisierungsmodule, im Folgenden Überwa- chungsverbundinformationen UVI genannt, insbesondere die Be- triebszustandssignale der anderen Verkehrssignalisierungsmodule, hinterlegt sind. Über einen Anschluss 23 ist die Sicherheitskontrolleinheit 15a, 15b, 15c mit der Netzwerk- schnittsteile 14a, 14b oder der Nahbereichsschnittstelle 16b, 16c des betreffenden Verkehrssignalisierungsmoduls verbunden und über einen Anschluss 24 mit der Adaptionseinheit 13a, 13b, 13c des betreffenden Verkehrssignalisierungsmoduls 10a, 10b, 10c.
Die hardwaremäßige Realisierung der verschiedenen Komponenten 14a, 14b, 15a, 15b, 15c, 13a, 13b, 13c, 12a, 12b, 12c, kann beispielsweise in Form eines Ansteuergeräts 7a, 7b, 7c mit einem Einplatinensystem bzw. einer Plattform in Form einer
Basisplatine erfolgen, auf der z. B. die Sicherheitskontrolleinheiten 15a, 15b, 15c als wichtigste Komponente bereits fest implementiert sind. Die weiteren Komponenten wie die Netzwerkschnittstellen 14a, 14b, die Nahbereichsschnittstel- len 16b, 16c, die Adaptionseinheiten 13a, 13b, 13c, die Treibereinheiten 12a, 12b, 12c können dann als Module auf die Basisplatine gesteckt werden.
Die Funktionsweise dieses Verkehrssignalisierungssystems 1 ist wie folgt:
Die einzelnen Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c sind mit einer Basisprojektierung versehen, die ein störungsfreies Aufstellen und die Verbindung der einzelnen Verkehrs- signalisierungsmodule 10a, 10b, 10c über das Kommunikationsnetz 2 erlaubt. Ein solches Verkehrssignalisierungsmodul 10a, 10b, 10c testet zunächst mit Hilfe der Selbsttesteinrichtung 18 sich selbst und prüft, ob die eigene Signalgebereinrichtung 10a, 10b, 10c störungsfrei funktioniert. Zu diesem Zeit- punkt nimmt sie noch nicht an der gegenseitigen Absicherung über das Kommunikationsnetz 2 innerhalb des Überwachungsverbunds 5 teil. Sie befindet sich deshalb im sicheren Zustand. Es wird dann die Sicherheitskontrolleinheit konfiguriert, indem ein Download eines Datensatzes über das Kommunikations- netzwerk 2 erfolgt. Dieser Datensatz enthält insbesondere die Sicherheitsregeln SR sowie Überwachungsverbundinformationen UVI über die anderen Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c, die sich innerhalb des Überwachungsverbunds 5 gegensei- tig absichern sollen. Ein solcher Überwachungsverbund 5 ist in Figur 2 durch die gestrichelten Linien um die Sicherheitskontrolleinheiten 15a, 15b, 15c, welche die Selbstsicherung und die gegenseitige Absicherung durchführen, schematisch eingezeichnet.
Damit wird die Fremdüberwachung aktiviert und die Fremdkontrolleinheit 20 innerhalb der Funktionsüberwachungseinheit 17 der Sicherheitskontrolleinheit 15a, 15b, 15c hört ständig den Kommunikationsverkehr im Kommunikationsnetz 2 ab und achtet auf Betriebszustandssignale LBa, LBb, LBc der zu überwachenden anderen Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c.
Gleichzeitig wird die Funktionsüberwachungseinheit 17 so weit aktiviert, dass vom Life-Beat-Sender 19 aus regelmäßig ein
Betriebszustandssignal LBa, LBb, LBc ausgesendet wird, wobei dieses Betriebszustandssignal LBa, LBb, LBc davon abhängt, ob in der Selbsttesteinrichtung 18 festgestellt wurde, dass der Betriebszustand in Ordnung ist. Ist dies nicht der Fall, wird entweder kein Betriebszustandssignal LBa, LBb, LBc mehr ausgesendet oder ein verändertes Betriebszustandssignal LBa, LBb, LBc, welches auf den Fehlbetrieb hinweist. Dies wird von den Fremdkontrolleinheiten 20 der anderen Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b sofort erkannt.
Je nachdem, welcher Fehler auftritt, d. h. welches der Verkehrssignalisierungsmodule 10a, 10b, 10c im Überwachungsverbund 5 ausfällt, und wenn ja, welcher Fehlbetrieb eintritt, wird dann entsprechend der hinterlegten Sicherheitsregeln SR von der Funktionsüberwachungseinheit 17 entschieden, wie die eigene Signalgebereinrichtung IIa, IIb, 11c zu betreiben ist. Es wird dann ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 22 gesendet, welche das Signal in geeigneter Form über die Adaptionseinheit 13a, 13b, 13c an den Treiber 12a, 12b, 12c weitergibt. Beispielsweise könnten die Verkehrssignalisierungsmodule, welche verschiedene Ampeln an einer Kreuzung bilden, alle zunächst auf gelbes Blinklicht gestellt werden, wenn eine relevante Signalgebereinrichtung ausfällt. Auf die- se Weise wird sichergestellt, dass es nicht zu gefährlichen Fehlfunktionen kommen kann, beispielsweise zu Grünsignalen an sich kreuzenden Straßen.
Wird ein Verkehrssignalisierungsmodul aus dem Überwachungsverband 5 entfernt oder ein neues Verkehrssignalisierungsmodul hinzugefügt, so erfolgt ein Update der Daten SI, UVI im Speicher 21, welches ebenfalls über das Kommunikationsnetz 2 gesendet werden kann. Ebenso können durch die zentrale Steu- ereinrichtung 3 oder über eine Leitzentrale auch aus anderen Gründen Sicherheitsregeln SR geändert werden.
Vorzugsweise ist in den Sicherheitsregeln SR zunächst eine Stopp-Sequenz vorgesehen, so dass alle Signale eines Überwa- chungsverbunds 5 für eine kurze Zeit in ihrem Zustand verharren oder auf Gelblicht oder dgl . gestellt werden. Anschließend erfolgt dann ein Übergang in den sicheren Zustand mit einer Reset-Sequenz, in der sämtliche Verkehrssignalisie- rungsmodule wieder auf ihren Ursprungszustand zurückgesetzt werden, um wieder einen reibungslosen Betrieb durchzuführen. Bei einem verbleibenden Störfall kann eine Störsequenz vorgesehen sein, beispielsweise das besagte gelbe Blinklicht. Am Ende einer Reset-Sequenz oder bei einer Erstaufnahme des Betriebs kann auch von der zentralen Steuereinrichtung oder ei- ner sonstigen zentralen Ebene über das Kommunikationsnetzwerk 2 an alle beteiligten Verkehrssignalisierungsmodule ein Start-Signal gesendet werden, um für eine Synchronisierung und geordnete Aufnahme des Regelbetriebs zu sorgen. Dies geschieht auch immer dann, wenn sich innerhalb des Überwa- chungsverbunds etwas ändert, beispielsweise Verkehrssignalisierungsmodule hinzugenommen oder herausgenommen werden.
Grundsätzlich kann eine Regelvorgabe und/oder Synchronisierung auch mit Hilfe eines Master-Verkehrssignalisierungs- moduls innerhalb des Überwachungsverbunds 5 selbst geschehen. Die anderen Verkehrssignalisierungsmodule sind dann „Client- Module", welche auf einen Steuer- oder Startbefehl des Master-Moduls warten. Dabei ist es auch möglich, dass die Mas- ter-Funktion unter den Verkehrssignalisierungsmodulen eines Überwachungsverbunds wechselt. Beispielsweise kann vereinbart sein, dass immer das Verkehrssignalisierungsmodul die Master- Rolle übernimmt, welches als letztes in einen bestimmten Sig- nalisierungszustand, beispielsweise auf Grün, geschaltet wurde.
Durch die beschriebene gegenseitige mehrfache Überwachung durch die Sicherheitskontrolleinheiten innerhalb eines Ver- kehrssignalisierungssystems sowie den zyklischen Selbsttest der jeweiligen Verkehrssignalisierungsmodule und der Verwendung von permanent, beispielsweise in genau festgelegten regelmäßigen Abständen, ausgesendeten Betriebszustandssignalen kann innerhalb des Überwachungsverbundes für das Gesamtsystem problemlos ein Sicherheitslevel „2", d. h. die vorgeschriebene Fehlersicherheit, erreicht werden. Hierzu müssen lediglich die Betriebszustandssignale in einem ausreichend engen zeitlichen Abstand, beispielsweise in einem Abstand von 100 ms bis 300 ms, versandt werden.
Das oben beschriebene Beispiel zeigt sehr gut, wie durch die Dezentralisierung der Sicherheitsaufgaben zur Überwachung der einzelnen Signalgebereinrichtungen die zentrale Steuerung von diesen Aufgaben befreit wird. Die erforderliche Hardware zur Signalüberwachung und Signalansteuerung wird von der zentralen Steuereinrichtung hin zu den Signalgebereinrichtungen verschoben, so dass eine Standardsteuereinrichtung ohne besondere Anforderung zum Einsatz kommen kann. Der Bauraum in einem für diese zentrale Steuereinrichtung benötigten Schalt- schrank wird dadurch erheblich verringert und vereinheitlicht. Es findet insbesondere eine Entkopplung der Sicherheitsüberwachung von sicherheitsunkritischen Softwareanteilen statt, mit der Folge, dass auch beim Aufbau Sicherheitsnachweise einfacher zu erlangen sind und die sicherheitsunkriti- sehe Applikationssoftware relativ gut flexibel verändert und an spezielle Kundenwünsche angepasst werden kann. Sofern die Steuerungsfunktion in einem Rechner einer Verkehrszentrale realisiert wird, kann auf die Hardware für die Steuereinrich- tung gänzlich verzichtet werden, was weitere Kosten einspart. Dadurch werden eventuelle Mehrkosten an den einzelnen Signalgebereinrichtungen mehr als wettgemacht.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend beschriebenen Verfahrensabläufen, Verkehrssignalisierungsmodulen und Verkehrssignalisierungs- systemen um Ausführungsbeispiele handelt, welche von Experten des Fachgebiets in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können, und dass die Verwendung der Begriffe „Einheit" oder „Modul" nicht bedeutet, dass diese auch aus mehreren zusammenwirkenden, ggf. auch räumlich getrennten, Komponenten besteht.

Claims

Patentansprüche
1. Verkehrssignalisierungsmodul (10a, 10b) mit
- einer Signalgebereinrichtung (IIa, IIb), - einer Treibereinheit (12a, 12b) für die Signalgebereinrichtung (IIa, IIb),
- einer Netz-Schnittstelle (14a, 14b) zur Kommunikation mit einer Anzahl von weiteren Verkehrssignalisierungsmodulen
(10b, 10a) über ein Kommunikationsnetz (2), - und einer Sicherheitskontrolleinheit (15a, 15b), um den Betrieb zumindest eines anderen an das Kommunikationsnetz (2) angeschlossenen Verkehrssignalisierungsmoduls (10b, 10a) zu überwachen und gemäß einer vorgegebenen Sicherheitsregel (SR) in Abhängigkeit von einem Fehlbetriebszustand des an- deren Verkehrssignalisierungsmoduls (10b, 10a) für einen bestimmten Betrieb der eigenen Signalgebereinrichtung (IIa, IIb) zu sorgen.
2. Verkehrssignalisierungsmodul nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Sicherheitskontrolleinheit (15a, 15b) eine Funktionsüberwachungseinheit (17) zur Funktionsüberwachung zumindest eines anderen Verkehrssignalisierungsmoduls (10b, 10a) und eine Steuereinheit (22) aufweist, um gemäß der vorgegebenen Sicherheitsregel (SR) in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des anderen Verkehrssignalisierungsmoduls
(10b, 10a) die Treibereinheit (12a, 12b) der eigenen Signalgebereinrichtung (IIa, IIb) anzusteuern.
3. Verkehrssignalisierungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass die Sicherheitskontrolleinheit
(15a, 15b) einen Speicher (21) aufweist, in welchem im Betrieb eine Anzahl von Sicherheitsregeln (SR) und Informationen (SI) über eine Anzahl von zu überwachenden zweiten Verkehrssignalisierungsmodulen (10b, 10a) hinterlegt sind.
4. Verkehrssignalisierungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Nahbereichs-Schnitt- stelle (16b) zur Kommunikation mit einem im Nahbereich des Verkehrssignalisierungsmoduls (15b) befindlichen zweiten Ver- kehrssignalisierungsmodul (15c) .
5. Verkehrssignalisierungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Netz- Schnittstelle (14a, 14b), die Sicherheitskontrolleinheit (15a, 15b) und die Treibereinheit (12a, 12b) in einem Ansteuergerät (7a, 7b, 7c) implementiert sind, welches lokal an der Signalgebereinrichtung (IIa, IIb) angeordnet ist und mit die- ser über eine Schnittstelle verbunden ist.
6. Verkehrssignalisierungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine lokal am oder im Verkehrssignalisierungsmodul (10a, 10b) angeordnete Energiever- sorgung (6a, 6b) .
7. Verkehrssignalisierungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Selbsttesteinrichtung
(18), um den eigenen Betrieb zu überwachen.
8. Verkehrssignalisierungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sendeeinheit (19), welche im Betrieb wiederholt über die Netzwerk-Schnittstelle (14a, 14b) ein Betriebszustandssignal (LBa, LBb) aussendet.
9. Verkehrssignalisierungssystem (1) mit mehreren an verschiedenen Positionen angeordneten Verkehrssignalisierungsmo- dulen (10a, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche so ausgebildet und über ein Kommunikationsnetzwerk (2) miteinan- der verbunden sind, dass sich zumindest ein Teil der Ver- kehrssignalisierungsmodule (10a, 10b) im Betrieb gegenseitig überwachen und jeweils gemäß einer vorgegebenen Sicherheitsregel (SR) in Abhängigkeit von einem Fehlbetriebszustand zumindest eines anderen Verkehrssignalisierungsmoduls (10b, 10a) für einen bestimmten Betrieb der jeweils eigenen Signalgebereinrichtung (IIa, IIb) sorgen.
10. Verkehrssignalisierungssystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuereinrichtung (3), welche über das Kommunikationsnetzwerk (2) mit den Verkehrssignali- sierungsmodulen (10a, 10b) verbunden ist.
11. Verkehrssignalisierungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Verkehrssignalisierungsmodu- len (10a, 10b) lokale Energieversorgungen zugeordnet sind.
12. Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssignalisierungssys- tems (1) mit mehreren, an verschiedenen Positionen angeordneten Signalgebereinrichtungen (IIa, IIb, llc), wobei der Betrieb der Signalgebereinrichtungen (IIa, IIb, llc) überwacht wird und im Falle eines Fehlbetriebs einer ersten Signalge- bereinrichtung (IIa, IIb, llc) zumindest eine zweite Signalgebereinrichtung (IIa, IIb, llc) in Abhängigkeit von dem Fehlbetriebszustand nach einer vorgegebenen Sicherheitsregel (SR) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Signalgebereinrichtungen (IIa, IIb, llc) je- weils lokal zugeordneter, über ein Kommunikationsnetzwerk (2) miteinander verbundener Sicherheitskontrolleinheiten (15a, 15b, 15c) eine dezentrale gegenseitige Betriebsüberwachung der Signalgebereinrichtungen (IIa, IIb, llc) erfolgt, so dass zumindest eine erste Signalgebereinrichtung (IIa, IIb, llc) bei einem Fehlbetrieb einer zweiten Signalgebereinrichtung (IIa, IIb, llc) in Abhängigkeit von dem Fehlbetriebszustand der zweiten Signalgebereinrichtung (IIa, IIb, llc) nach einer vorgegebenen Sicherheitsregel betrieben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Sicherheitskontrolleinheiten (15a, 15b, 15c) im Betrieb wiederholt ein Betriebszustandssignal (LBa, LBb, LBc) über das Kommunikationsnetzwerk (2) ausgesendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebszustandssignal (LBa, LBb, LBc) so gewählt wird, dass eine Sicherheitskontrolleinheit (15a, 15b, 15c) über ihr Betriebszustandssignal (LBa, LBb, LBc) unter allen am Kommunikationsnetzwerk (2) angeschlossenen Sicherheitskontrolleinheiten (15a, 15b, 15c) eindeutig identifizierbar ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitskontrolleinheiten (15a, 15b, 15c) jeweils über das Kommunikationsnetzwerk (2) konfiguriert werden.
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