WO2011104194A1 - Kommunikationssystem für den schienengebundenen waren- oder personentransport in einem waggon - Google Patents

Kommunikationssystem für den schienengebundenen waren- oder personentransport in einem waggon Download PDF

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    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the invention relates to a communication system for the rail-bound goods or passenger transport in a wagon, in particular for goods and passenger transport and public transport.
  • Various logistics and communication systems are already known both for rail traffic and for road traffic.
  • Toll Collect for example, charges tolls for goods traffic on Germany's motorways, charges are based on the distance traveled, the number of axles and the class of emissions at the heart of the satellite-based toll collection system named "On Board Unit".
  • On Board Unit After registration, each user can have a vehicle device installed in their vehicle. With the help of GPS satellite signals and further locating sensors, the on-board unit recognizes the driven toll road sections and calculates the toll to be paid based on the set vehicle data and toll rates.
  • the toll information is encrypted by mobile phone to the Toll Collect data center.
  • the billing is then created in the data center.
  • a combination antenna is attached, via which the GPS signal is received and data is transmitted by mobile radio to the Toll Collect data center.
  • FAG publication WL 07 518 DA “FAG axlebox bearings with integrated generator” discloses a generator integrated in the wheel set, which enables freight wagons to be supplied with energy autonomously and by integrating a rechargeable battery even at standstill integrated generators can be used wherever railway wagons need electrical energy that is otherwise unavailable, eg telematics systems with additional functions such as axlebox diagnosis and dangerous goods monitoring can transmit their data at shorter intervals thanks to adequate and continuous power supply
  • Freight wagons are called monitoring equipment for special transports, location detection of wagons via GPS receivers, diagnosis of chassis components and braking and anti-slip devices When the wheel axle rotates, the attached magnets run as rotors in the axle cap m it, whereas the coils remain as a stator in the housing cover. The electricity thus generated is stored in a lead-gel accumulator and made available for different applications even when the train is at a standstill.
  • the object is achieved with a communication system according to claim 1.
  • a wagon is any rail car for goods or passenger transport (for example, a tram) to understand.
  • the power supply unit is a generator bearing, which is integrated in at least one wheel bearing of the wagon.
  • the power supply unit may for example also be formed by a fuel cell or another suitable energy source.
  • the on-board unit comprises a receiving unit for receiving in-house or condition-related data from the central computer or from the internal system.
  • the on-board unit further includes a GPS module that operates in a known manner.
  • the on-board unit comprises a transmission unit with which data transmitted or processed in the on-board unit are sent to the central computer.
  • the transmitting unit or the catching unit is preferably a mobile radio unit.
  • the data exchange is preferably encrypted via GSM or UMTS.
  • the control computer can be used to implement various functionalities in the communication system.
  • the host computer may include a diagnostic management system.
  • a diagnostic management system As e.g. With very high mileage of passenger and freight cars the diagnosis of the vehicle condition and the associated maintenance requirements are of great interest, can be done by such a diagnostic management system detailed maintenance and repair planning.
  • a toll system can be integrated in the master computer. This could, similar to Toll Collect, a toll in rail freight transport on certain sections of road to be implemented. Realizable here would be an "electronic ticket" for passenger transport.
  • the registration on the system could, for example, take place via a user interface that is linked to the receiving unit of the on-board unit. About the user interface user-related data (for example, reading a train card or the like) can be detected.
  • a logistics management system can be implemented in the master computer, with which logistical information about the booked routes, possibly persons, lengths of routes, dwell times and type of goods can be managed, optimized and evaluated.
  • a communication and control system for rail transport, which provides information via satellite-bound navigation and communication information - preferably via the Internet - for logistics, route, toll and diagnostic management.
  • a generator bearing 01 serves as a power supply unit for an energy storage 02, e.g. can be designed as a lead-gel accumulator.
  • an energy storage 02 e.g. can be designed as a lead-gel accumulator.
  • coils are housed (not shown), which induce a corresponding current by rotating permanent magnets on the wheel axle.
  • the recovered electrical energy is stored in the energy storage 02, e.g. to provide the energy for different application scenarios even when the train is at a standstill.
  • the generator bearing 01 a self-sufficient energy supply of the individual wagons or containers is possible. Standard components, such as housing, bearings and stub axles, remain unchanged.
  • the generator unit can be retrofitted and exchanged on the wheels of the wagon. The generator works as far as possible wear and maintenance free. In addition, a speed signal for anti-skid or other monitoring systems is available.
  • On board unit 03 different functionalities implemented. In the illustrated embodiment, these are: an electric automatic door opener 04, a separate energy management system 06, a sensor electronics 07, a GPS module 08 and a monitoring system 09.
  • the sensor electronics can serve, for example, the detection of temperature, forces and speed at the wheel bearing in order to provide data to a diagnostic functionality on the master computer.
  • the on-board unit 03 represents an electronic device which receives and processes in-house and satellite-based data and forwards them to a higher-level master computer 11.
  • the on-board unit 03 can trigger in-house functions, such as opening a door or acquiring information via a camera or other sensors or interfaces. They are designed so that they transmit information or data at the request of a higher-level control system, in an emergency but also independently, and have a certain local intelligence, i. to pre-process and filter data and information.
  • the control computer 1 1 comprises the information and control system of the entire communication system.
  • the on-board unit 03 communicates with the host computer 1 preferably via mobile radio. Satellite based data, such as GPS position data are realized via the GPS module 08.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon. Das Kommunikationssystem umfasst einen zentralen übergeordneten Leitrechner (11) und jedem Waggon separat zugeordnet: eine Energieversorgungseinheit (01), einen Energiespeicher (02) und eine Bordeinheit (03), welche betriebseigene und satellitengestützte Daten empfängt, verarbeitet und über eine Sendeinheit an den Leitrechner (11) sendet.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Kommunikationssystem für den schienengebundenen Warenoder Personentransport in einem Waggon
Beschreibung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon, insbesondere für Güter- und Personenverkehr sowie öffentlichen Nahverkehr. Verschiedene Logistik- und Kommunikationssysteme sind sowohl für den Schienenverkehr als auch für den Straßenverkehr bereits bekannt.
Beispielsweise werden mit„Toll Collect" Mautgebühren für den Güterverkehr auf Deutschlands Autobahnen erhoben. Die Gebühren werden abhängig von der zurückgelegten mautpflichtigen Strecke, der Achszahl und der Schad- stoffklasse erhoben. Das Herzstück des satellitengestützten Mautsystems ist die automatische Einbuchung mittels eines Fahrzeuggerätes, der so genannten„On Board Unit". Nach der Registrierung kann sich jeder Nutzer ein Fahrzeuggerät in sein Fahrzeug einbauen lassen. Mit Hilfe von GPS- Satellitensignalen und weiteren Ortungssensoren erkennt die On Board Unit die gefahrenen mautpflichtigen Streckenabschnitte und berechnet auf Basis der eingestellten Fahrzeugdaten und Mautsätze die zu entrichtende Maut. Die Informationen zur Maut werden per Mobilfunk verschlüsselt an das Toll- Collect-Rechenzentrum gesendet. Im Rechenzentrum wird dann die Abrech- nung erstellt. Auf dem Dach des Fahrzeuges wird eine Kombiantenne angebracht, über welche das GPS-Signal empfangen und Daten per Mobilfunk an das Toll-Collect-Rechenzentrum übermittelt werden. Aus der FAG-Publikation WL 07 518 DA„FAG-Radsatzlager mit integriertem Generator" ist ein Generator bekannt, der im Radsatz integriert ist. Auf diese Weise können Güterwagen autark und durch Integration eines Akkumulators auch bei Stillstand mit Energie versorgt werden. Diese Radsatzlager mit integriertem Generator können immer dort zum Einsatz kommen, wo Eisenbahnwaggons elektrische Energie benötigen, die sonst nicht zur Verfügung steht. So können z.B. Telematiksysteme mit Zusatzfunktionen wie Radsatzlagerdiagnose und Gefahrgutüberwachung dank ausreichender und kontinuierlicher Stromversorgung ihre Daten in kürzeren Intervallen übertragen. Als Beispiele für stromabhängige Systeme in Güterwagen sind Überwachungseinrichtungen für Spezialtransporte, Standorterfassung von Wagen über GPS-Empfänger, Diagnose von Fahrgestellkomponenten und Brems- und Gleitschutzeinrichtungen genannt. Bei Rotation der Radachse laufen die daran befestigten Magnete als Rotoren in der Achskappe mit, wohingegen die Spulen als Stator im Gehäusedeckel stehen bleiben. Der so generierte Strom wird in einem Blei-Gel-Akkumulator gespeichert und auch bei Stillstand des Zuges für verschiedene Anwendungen zur Verfügung gestellt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kommunikationssystem für den schie- nengebundenen Waren- oder Personenverkehr bereitzustellen, mit welchem es ermöglicht wird, von jedem einzelnen Waggon eines Zuges oder eines anderen schienengebundenen Fahrzeuges Daten - beispielsweise über den Zustand, den Aufenthaltsort oder die Ladung - zentral zu verarbeiten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon umfasst einen zent- ralen übergeordneten Leitrechner. Weiterhin sind jedem Waggon separat eine Energieversorgungseinheit, ein Energiespeicher und eine Bordeinheit zugeordnet. Die Bordeinheit empfängt zunächst betriebseigene und satelli- tengestützte Daten. Sie kann diese Daten entsprechend bestimmter Vorgaben verarbeiten und an den Leitrechner senden, wo eine weitere Verarbeitung und Auswertung möglich ist. Als Waggon ist dabei jeder schienengebundene Wagen zum Waren- oder Personentransport (beispielsweise auch ein Straßenbahnwagen) zu verstehen.
Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten sind in den Unteransprüchen angege- ben.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass nunmehr umfangreiche Planungs-, Auswerte- und Diagnosemöglichkeiten für den schienengebundenen Waren- und Personenverkehr zu Verfügung stehen, auf welche Bahnbetreiber, öffentliche Verkehrsverbände, Spediteure und andere zurückgreifen können, um den Waren- und ggf. auch Personentransport effizienter, überschaubarer sowie leichter abrechenbar zu gestalten In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Energieversorgungseinheit ein Generatorlager, das in mindestens einem Radlager des Waggons integriert ist. In anderen Ausführungsformen kann aber die Energieversorgungseinheit beispielsweise auch durch eine Brennstoffzelle oder eine andere geeignete Energiequelle gebildet sein.
Vorzugsweise umfasst die Bordeinheit eine Empfangseinheit, zum Empfangen betriebseigener oder zustandsbezogener Daten vom Zentralrechner oder vom internen System. Zum satellitengestützten Bestimmen der Position umfasst die Bordeinheit weiterhin ein GPS-Modul, das in bekannter Weise funktioniert. Vorteilhafterweise umfasst die Bordeinheit eine Sendeeinheit, mit der in der Bordeinheit empfangene, vermittelte oder verarbeitete Daten an den Zentralrechner gesendet werden. Die Sendeeinheit bzw. die Emp- fangseinheit ist vorzugsweise eine Mobilfunkeinheit. Der Datenaustausch erfolgt vorzugsweise verschlüsselt über GSM oder UMTS.
Durch den Leitrechner können verschiedene Funktionalitäten im Kommuni- kationssystem umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Leitrechner ein Diagnosemanagementsystem umfassen. Da z.B. bei sehr hohen Kilometerleistungen der Personen- und Güterwagons die Diagnose des Fahrzeugzustands und der damit verbundene Wartungsbedarf von großem Interesse sind, kann durch ein solches Diagnosemanagementsystem eine detaillierte Wartungs- und Instandhaltungsplanung erfolgen.
Als weitere oder andere Funktionalität kann im Leitrechner ein Mautsystem integriert sein. Damit könnte, ähnlich wie bei Toll Collect, eine Mautpflicht im schienengebundenen Güterverkehr auf bestimmten Streckenabschnitten umgesetzt werden. Realisierbar wäre hier auch eine "elektronische Fahrkarte" für den Personentransport. Die Anmeldung am System könnte zum Beispiel über eine Nutzerschnittstelle erfolgen, die mit der Empfangseinheit der Bordeinheit verknüpft ist. Über die Nutzerschnittstelle können benutzerbezogene Daten (beispielsweise Einlesen einer Bahn Card oder dergleichen) erfasst werden.
Außerdem kann im Leitrechner ein Logistikmanagementsystem umgesetzt werden, mit welchem logistische Informationen über die eingebuchten Strecken, ggf. Personen, Längen der Strecken, Verweildauern und Art der Güter verwaltet, optimiert und ausgewertet werden können.
Somit wird für den Schienenverkehr ein Kommunikations- und Leitsystem bereitgestellt, welches über satellitengebundene Navigation und Nachrichtenkommunikation Informationen - bevorzugt via Internet - für Logistik-, Trassen-, Maut- und Diagnosemanagement zur Verfügung stellt.
Eine der Schlüsselkomponenten für das Gesamtsystem der Informations- und Leitsystemtechnik ist das unterhaltssichere Generatorlager. Erst mit der Verkopplung und Vernetzung von Akku und/oder den jeweiligen Bordeinheiten und/oder einem übergeordneten Leitsystem wird die Möglichkeit einer durchgehenden Kette von Informationserfassung, -Verarbeitung und -bereitstellung, insbesondere für den Schienenverkehr, realisierbar. Umfassende Informationssysteme inklusive Risiko- und Prozessmanagement sind somit durch die vorliegende Erfindung realisierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 : eine Wirkkette eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems In Fig. 1 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Wirkkette dargestellt. Ein Generatorlager 01 dient als Energieversorgungseinheit für einen Energiespeicher 02, der z.B. als Blei-Gel-Akkumulator ausgeführt sein kann. In den Achskappen der Radlagersätze sind Spulen untergebracht (nicht dargestellt), die durch umlaufende Permanentmagnete auf der Radachse einen entsprechenden Strom induzieren. Die gewonnene e- lektrische Energie wird im Energiespeicher 02 gespeichert, um z.B. auch bei Stillstand des Zuges die Energie für verschiedene Anwendungsszenarien bereitzustellen. Durch das Generatorlager 01 wird eine autarke Energieversorgung der einzelnen Waggons bzw. Container ermöglicht. Standardkom- ponenten, wie Gehäuse, Lager und Achsschenkel, bleiben unverändert. Die Generatoreinheit ist am Radlager des Waggons nachrüst- und austauschbar. Der Generator arbeitet weitestgehend verschleiß- und wartungsfrei. Außerdem ist ein Geschwindigkeitssignal für Gleitschutz oder andere Überwachungssysteme verfügbar.
Vom Energiespeicher 02 wird elektrische Energie für eine Bordeinheit 03 zur Verfügung gestellt. Auf der Bordeinheit 03 sind verschiedene Funktionalitä- ten umgesetzt. In der dargestellten Ausführungsform sind dies: ein elektrischer automatischer Türöffner 04, ein eigenes Energiemanagementsystem 06, eine Sensorelektronik 07, ein GPS-Modul 08 sowie ein Überwachungssystem 09.
Die Sensorelektronik kann beispielsweise der Erfassung von Temperatur, Kräften und Drehzahl am Radlager dienen, um einer Diagnosefunktionalität auf dem Leitrechner Daten zu liefern. Die genannten Funktionalitäten und deren technische Realisierung sind dem Fachmann prinzipiell bekannt, des- halb wird hier auf eine nähere Erläuterung verzichtet.
Die Bordeinheit 03 stellt ein elektronisches Gerät dar, welches betriebseigene und satellitengestützte Daten empfängt, verarbeitet und an einen übergeordneten Leitrechner 1 1 weitergibt. Die Bordeinheit 03 kann betriebseige- ne Funktionen auslösen, wie beispielsweise das Öffnen einer Tür oder das Erfassen von Informationen über eine Kamera oder andere Sensoren oder Schnittstellen. Sie sind so konzipiert, dass sie auf Anfrage eines übergeordneten Leitsystems, im Notfall aber auch eigenständig, Informationen bzw. Daten übermitteln und eine gewisse Lokalintelligenz aufweisen, d.h. die Vor- Verarbeitung und Filterung von Daten und Informationen vornehmen.
Der Leitrechner 1 1 umfasst das Informations- und Leitsystem des gesamten Kommunikationssystems. Die Bordeinheit 03 kommuniziert mit dem Leitrechner 1 1 vorzugsweise über Mobilfunk. Satellitengestützte Daten, wie z.B. GPS-Positionsdaten, werden über das GPS-Modul 08 verwirklicht.
Die Ausgestaltungsvarianten des Kommunikationssystems sind sehr vielfältig und nicht durch die Darstellung der bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Bezugszeichenliste
01 Generatorlager
02 Energiespeicher
03 Bordeinheit
04 - Türöffner
05 - -
06 - Energiemanagementsystem
07 - Sensorbox
08 - G PS-Modul
09 - Überwachungssystem
10 - -
1 1 - Leitrechner

Claims

Patentansprüche
Konnnnunikationssystenn für den schienengebundenen Waren- oder
Personentransport in einem Waggon, umfassend
einen zentralen übergeordneten Leitrechner (1 1 );
eine Energieversorgungseinheit (01 ), einen Energiespeicher (02) und eine Bordeinheit (03), welche jedem Waggon separat zugeordnet sind, wobei die Bordeinheit (03) betriebseigene und satellitengestützte Daten empfängt, verarbeitet und über eine Sendeinheit an den Leitrechner (1 1 ) sendet.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ein Generatorlager (01 ) ist, das in mindestens einem Radlager des Waggons integriert ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (03) eine Empfangseinheit zum Empfang der betriebseigenen Daten umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit durch eine Mobilfunkeinheit gebildet sind/ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (1 1 ) ein Diagnosemanagementsystem umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (1 1 ) ein Mautsystem umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (1 1 ) ein Logistik- Managementsystem umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (1 1 ) ein Informationsportal umfasst, das alle relevanten Daten zu jedem Waggon in einem Intranet oder im Internet zur Verfügung stellt.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordeinheit (03) eine Sensorelektronik (07) zur Erfassung der betriebseigenen Daten umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrechner (1 1 ) eine Sendeeinheit umfasst, mit der relevante Daten an die Bordeinheit (03) gesendet werden.
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