WO2012152748A1 - Verfahren zum betreiben einer eisenbahnstrecke sowie diesbezügliche eisenbahnstrecke - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer eisenbahnstrecke sowie diesbezügliche eisenbahnstrecke Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/169—Diagnosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L7/06—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks using electrical transmission
    • B61L7/08—Circuitry

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a railway track with link elements , such as Signa ⁇ len, switches and Gleisokomelde wornen, each of a fail-safe computer, which cyclically performs a test routine, and an iron ⁇ web track for performing the method.
  • link elements such as Signa ⁇ len, switches and Gleisokomelde wornen
  • each of a fail-safe computer which cyclically performs a test routine
  • an iron ⁇ web track for performing the method.
  • Track elements are understood to mean all devices that serve the safety and control of rail traffic in the area of track systems. It may be, for example ⁇ play to axle counters, point machines, signals, or track-break detector. Usually, the route elements and the controlling computers are permanently energized, so that there is always operational readiness and the execution of test routines is possible. Axle counters and switch contacts, for example, permanently supplied with a quiescent current and safe signaling computers, for example in the form of electronic controls are constantly switched ⁇ tet. This consumes a lot of energy.
  • Signaling safety requirements are defined in the CENELEC standard EN50129 by SILO - not technically safe - up to SIL4 - highly reliable in signaling terms.
  • Signal-technically safe computers to SIL3 or SIL4 are generally designed multi-channel and carry out scholar ⁇ lines during the startup phase and after startup cyclically within a defined period of time. If the cyclic test is not successfully carried out within the defined period of time, safety-relevant operation is no longer possible and a safety-relevant shutdown is usually carried out.
  • the zyk ⁇ metallic test in the time windows in which the secure computer must perform any logic for the normal operation is carried out. Since the run-up times are very long by the test routine, for example, about 30s, the computer remains for safety's sake permanently switched on, whereby the driven
  • the invention has for its object to provide a generic method for operating a railway line and a suitable for carrying out the method railway track, which ⁇ a reduction in energy consumption possible.
  • the object is achieved in that the computer is operated dependent on demand in active mode or sleep mode, the computer in sleep mode for the duration of the
  • Check routine is switched by a fail-safe timer logic in the active mode.
  • the object is also achieved by a railway track for carrying out the method, wherein the computer formedoversab ⁇ pending operable in active mode and sleep mode and can be switched by means of a fail-safe timer logic during the sleep mode for the duration of the test routine to the active ⁇ mode is.
  • Low-load state can mean energy-saving mode in the manner of a stand-by mode or even completely de-energized, that is switched off, state.
  • Full load condition that is fully functional operating state of the stretch ⁇ element is provided only for actual needs, namely only if a rail vehicle, the respective
  • example ⁇ signals can be controlled by the fail-safe computer such that a current flow occurs only in the region of visibility of an approaching rail vehicle and the signal is darkened by the computer as soon as the visibility range is left.
  • the fail-safe computer is in active mode as well as in sleep mode in the tested state. In the active ⁇ mode, the cyclic test is similar to previously during the time window in which the secure computer does not have to perform logic for normal operation. In sleep mode, the
  • the timer logic is preferably designed with three channels in SIL4 safety level.
  • the operational readiness can be produced at any time, for example, by a train detection signal.
  • train detection systems for example based on axle counters, may their very safe generated output quasi misappropriated in this way or mitbe ⁇ uses.
  • the track elements are connected to facilities for decentralized power supply. In this way, in addition to the energy savings is a good starting point for future wireless concepts the railway safety technology.
  • decentralized that is local, energy supply of line elements, for example by means of battery or solar panel, can also
  • Track elements are operated in remote locations completely independent of fixed lines or permanently assigned radio channels.
  • Figure 1 shows the main components of a fail-safe computer
  • Figure 2 shows a multi-channel computer architecture.
  • the signal-technically secure computer 1 illustrated in FIG. 1 consists essentially of function blocks for the actual computer functionality 2, an active mode 3 and a sleep mode 4.
  • the active mode 3 contains a logic for the cyclical execution of a test routine 5, whereby safety requirements for a SIL3 or SIL4 status of the computer 1 are met. So that this test routine 5 can also be executed during the sleep mode 4, a timer logic 6 is provided in the sleep mode 4, which switches the computer 1 for the execution of the cyclic test routine 5 in the active mode 3 After completion of the test routine 5, the computer 1 switched back to the sleep mode 4.
  • the computer 1 is permanently, that is, even during sleep mode 4, in a tested state and can request its actual computer functionality 2, namely the control associated route elements, immediately from sleep mode 4 in active mode 3 are switched.
  • the requirement of the computer functionality 2 is carried out by a demand-dependent signal from the outside, for example by an activated communication signal 9 or by a supervisor ⁇ signal 10.
  • the timer logic 6, which the check routine. 5 in sleep mode 4 starts eliminating a real computer start-up, in which the test routine 5 would have to be performed and therefore would cause an inadmissibly long inoperability of the computer 1.
  • the computer 1 needs to be woken up to demand switching of sleep mode 4 in active mode 3 quasi only.
  • FIG. 2 shows a two-channel computer architecture in conjunction with a three-channel timer logic.
  • Each of the three functionally identical timer channels 6.1, 6.2 and 6.3 is connected to the first 1.1 and the second computer channel 1.2.
  • the computer channels 1.1 and 1.2 perform independently of each other ⁇ the test routine 5.1 and 5.2 and the demand-dependent computer functionality 2.1 and 2.2.
  • resistors 11.1, 11.2 and 11.3 are connected upstream of the second computer channel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke mit Streckenelementen, welche jeweils von einem signaltechnisch sicheren Rechner (1, 1.1, 1.2), der zyklisch eine Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) durchführt, angesteuert werden sowie eine zur Durchführung des Verfahrens ausgerüstete Eisenbahnstrecke. Um Energie und Kosten einzusparen, ist vorgesehen, dass der Rechner (1; 1.1, 1.2) bedarfsweise im Aktivmode (3) oder Sleepmode (4) betrieben wird, wobei der Rechner (1; 1.1, 1.2) im Sleepmode (5) für die Zeitdauer der Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik (6; 6.1, 6.2, 6.3) in den Aktivmode (3) geschaltet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke sowie diesbe¬ zügliche Eisenbahnstrecke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke mit Streckenelementen, beispielsweise Signa¬ len, Weichen und Gleisfreimeldeeinrichtungen, welche jeweils von einem signaltechnisch sicheren Rechner, der zyklisch eine Prüfroutine durchführt, angesteuert werden sowie eine Eisen¬ bahnstrecke zur Durchführung des Verfahrens.
Unter Streckenelementen werden alle Vorrichtungen verstanden, die im Bereich von Gleisanlagen der Sicherheit und der Steue- rung des Schienenverkehrs dienen. Dabei kann es sich bei¬ spielsweise um Achszähler, Weichenantriebe, Signale oder Gleisbruchmelder handeln. Üblicherweise werden die Streckenelemente und die ansteuernden Rechner dauerhaft bestromt, so dass jederzeit Betriebsbereitschaft besteht und die Durchfüh- rung von Prüfroutinen möglich ist. Achszähler und Weichenkontakte werden beispielsweise permanent mit einem Ruhestrom versorgt und signaltechnisch sichere Rechner, beispielsweise in Form elektronischer Stellteile, sind ständig eingeschal¬ tet. Dadurch wird sehr viel Energie verbraucht.
Die Anforderungen an die signaltechnische Sicherheit sind in der CENELEC-Norm EN50129 von SILO - signaltechnisch nicht sicher - bis SIL4 - signaltechnisch hochgradig sicher - definiert. Signaltechnisch sichere Rechner nach SIL3 oder SIL4 sind in der Regel mehrkanalig ausgebildet und führen Prüfrou¬ tinen während der Hochlaufphase und nach dem Hochlaufen zyklisch innerhalb einer definierten Zeitspanne durch. Wird die zyklische Prüfung nicht innerhalb der definierten Zeitspanne erfolgreich durchgeführt, ist ein sicherheitsrelevanter Be- trieb nicht mehr möglich und es erfolgt in der Regel eine sicherheitsrelevante Abschaltung. Durchgeführt wird die zyk¬ lische Prüfung in den Zeitfenstern, in denen der sichere Rechner keine Logik für den Normalbetrieb durchführen muss. Da die Hochlaufzeiten durch die Prüfroutine sehr lang sind, beispielsweise ca. 30s, bleibt der Rechner sicherheitshalber permanent eingeschaltet, wodurch auch die angesteuerten
Streckenelemente eingeschaltet bleiben und ein hoher Energie- bedarf resultiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Eisenbahnstrecke an- zugeben, welche eine Verringerung des Energieverbrauchs er¬ möglichen .
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rechner bedarfsabhängig in Aktivmode oder Sleepmode betrieben wird, wobei der Rechner im Sleepmode für die Zeitdauer der
Prüfroutine mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik in den Aktivmode geschaltet wird.
Die Aufgabe wird auch durch eine Eisenbahnstrecke zur Durch- führung des Verfahrens gelöst, bei der der Rechner bedarfsab¬ hängig in Aktivmode und Sleepmode betreibbar ausgebildet und mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik während des Sleepmode für die Zeitdauer der Prüfroutine in den Aktiv¬ mode schaltbar ist.
Durch im Sleepmode des ansteuernden Rechners weitestgehenden Betrieb der Streckenelemente in einen Niedriglastzustand er¬ gibt sich eine erhebliche Energie- und damit Kosteneinspa¬ rung. Niedriglastzustand kann dabei Energiesparmodus nach Art eines Stand-by-Betriebes oder auch vollständig stromloser, das heißt ausgeschalteter, Zustand bedeuten. Volllastzustand, das heißt voll funktionsfähiger Betriebszustand des Strecken¬ elementes, ist nur bei tatsächlichem Bedarf vorgesehen, nämlich nur dann, wenn ein Schienenfahrzeug das jeweilige
Streckenelement benötigt. Auf diese Weise können beispiels¬ weise Signale durch den signaltechnisch sicheren Rechner derart angesteuert werden, dass eine Bestromung nur im Sichtbarkeitsbereich eines herannahenden Schienenfahrzeuges erfolgt und das Signal, sobald der Sichtbarkeitsbereich verlassen ist, durch den Rechner dunkel geschaltet wird.
Da eine echte Rechnerhochlaufzeit entfällt und der Rechner quasi nur eingeschaltet werden muss und sich wegen der Prüf¬ routine im Sleepmode bereits im geprüften Zustand befindet, kann sichergestellt werden, dass der Rechner sofort nach einer Einschaltaufforderung einsatzfähig ist. Für das Einschalten des Rechners wird nur ein Zeitraum von ca. 30ms be- nötigt, während ein Rechnerhochlauf ca. 30s beansprucht. Der signaltechnisch sichere Rechner befindet sich sowohl im Aktivmode als auch im Sleepmode im geprüften Zustand. Im Aktiv¬ mode erfolgt die zyklische Prüfung ähnlich wie bisher während der Zeitfenster, in denen der sichere Rechner keine Logik für den Normalbetrieb durchführen muss. Im Sleepmode wird der
Rechner durch die signaltechnisch sichere Timer-Logik rechtzeitig wieder in den Aktivmode geschaltet, damit er die zyk¬ lischen Prüfungen noch vor Ablauf der definierten Zeitspanne ausführen kann. Die Timer-Logik ist vorzugsweise dreikanalig in SIL4-Sicherheitsniveau ausgebildet.
Durch Beschränkung der Betriebsbereitschaft des Rechners und der angesteuerten Streckenelemente auf die tatsächlich erforderlichen Zeiträume kann sich, insbesondere bei schwach be- fahrenden oder Nebenstrecken, eine erhebliche Energieeinspa¬ rung ergeben.
Die Betriebsbereitschaft kann dabei jederzeit beispielsweise von einem Gleisfreimeldesignal hergestellt werden. Bei vor- handenen Gleisfreimeldeanlagen, beispielsweise auf der Grundlage von Achszählern, kann deren sehr sicher erzeugtes Ausgangssignal auf diese Weise quasi zweckentfremdet oder mitbe¬ nutzt werden. Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die Streckenelemente mit Einrichtungen zur dezentralen Energieversorgung verbunden sind. Auf diese Weise ergibt sich neben der Energieeinsparung eine gute Einstiegsbasis für zukünftige kabellose Konzepte der Eisenbahnsicherungstechnik. Durch dezentrale, das heißt lokale, Energieversorgung von Streckenelementen, beispielsweise mittels Batterie oder Solarpaneel, können auch
Streckenelemente an entlegenen Orten vollständig unabhängig von Festleitungen oder fest zugewiesenen Funkkanälen betrieben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen verdeutlicht.
Es zeigen:
Figur 1 die wesentlichen Baugruppen eines signaltechnisch sicheren Rechners und
Figur 2 eine mehrkanalige Rechnerarchitektur.
Der in Figur 1 veranschaulichte signaltechnisch sichere Rechner 1 besteht im Wesentlichen aus Funktionsblöcken für die eigentliche Rechnerfunktionalität 2, einen Aktivmode 3 und einen Sleepmode 4. Der Aktivmode 3 beinhaltet eine Logik zur zyklischen Durchführung einer Prüfroutine 5, wodurch Sicherheitsanforderungen für einen SIL3 oder SIL4-Status des Rechners 1 erfüllt werden. Damit diese Prüfroutine 5 auch während des Sleepmodes 4 ausgeführt werden kann, ist im Sleepmode 4 eine Timer-Logik 6 vorgesehen, welche den Rechner 1 für die Durchführung der zyklischen Prüfroutine 5 in den Aktivmode 3 umschaltet 7. Nach Beendigung der Prüfroutine 5 wird der Rechner 1 in den Sleepmode 4 zurückgeschaltet 8. Auf diese Weise befindet sich der Rechner 1 permanent, das heißt auch während des Sleemodes 4, in geprüftem Zustand und kann bei Anforderung seiner eigentlichen Rechnerfunktionalität 2, nämlich der Ansteuerung zugeordneter Streckenelemente, sofort von Sleepmode 4 in Aktivmode 3 umgeschaltet werden. Die An- forderung der Rechnerfunktionalität 2 erfolgt dabei durch ein bedarfsabhängiges Signal von außen, beispielsweise durch ein aktiviertes Kommunikationssignal 9 oder durch ein Überwacher¬ signal 10. Durch die Timer-Logik 6, welche die Prüfroutine 5 im Sleepmode 4 startet, entfällt ein echter Rechnerhochlauf, bei dem die Prüfroutine 5 durchgeführt werden müsste und der deshalb eine unzulässig lange Funktionsuntüchtigkeit des Rechners 1 verursachen würde. Stattdessen muss der Rechner 1 zur bedarfsabhängigen Umschaltung von Sleepmode 4 in Aktivmode 3 quasi lediglich geweckt werden.
Figur 2 zeigt eine zweikanalige Rechnerarchitektur in Verbindung mit einer dreikanaligen Timer-Logik. Jeder der drei funktionsgleichen Timer-Kanäle 6.1, 6.2 und 6.3 ist dabei mit dem ersten 1.1 und dem zweiten Rechnerkanal 1.2 verbunden. Die Rechnerkanäle 1.1 und 1.2 führen dabei unabhängig vonein¬ ander die Prüfroutine 5.1 und 5.2 und die bedarfsabhängige Rechnerfunktionalität 2.1 und 2.2 aus. Zur eindeutigen Kanal- trennung sind dem zweiten Rechnerkanal 1.2 Widerstände 11.1, 11.2 und 11.3 vorgeschaltet.
Erst die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Rechnerarchitektur gewährleistet ausreichende signaltechnische Sicherheit, um einen Sleepmode 4 einzuführen und damit den Energiebedarf des Rechners 1 und der angesteuerten Streckenelemente erheb¬ lich zu verringern. Letztlich ergibt sich dadurch auch die Möglichkeit einer Dezentralisierung, insbesondere bezüglich der Energieversorgung, die beispielsweise auf Solarenergie basieren kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Eisenbahnstrecke mit
Streckenelementen, beispielsweise Signalen, Weichen und
Gleisfreimeldeeinrichtungen, welche jeweils von einem signaltechnisch sicheren Rechner (1, 1.1, 1.2), der zyklisch eine Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) durchführt, angesteuert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Rechner (1; 1.1, 1.2) bedarfsweise im Aktivmode (3) oder Sleepmode (4) betrieben wird, wobei der Rechner (1; 1.1, 1.2) im Sleepmode (5) für die Zeitdauer der Prüfroutine (5; 5.1, 5.2) mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik (6; 6.1, 6.2, 6.3) in den Aktivmode (3) geschaltet wird. 2. Eisenbahnstrecke zur Durchführung des Verfahrens nach An¬ spruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Rechner (1; 1.1, 1.2) bedarfsabhängig im Aktivmode (3) und Sleepmode (4) betreibbar ausgebildet und mittels einer signaltechnisch sicheren Timer-Logik (6; 6.1, 6.2, 6.3) während des Sleepmode (4) für die Zeitdauer der Prüfroutine (5; 5.1, 5.
2) in den Aktivmode (3) schaltbar ist.
3. Eisenbahnstrecke nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Streckenelemente mit Einrichtungen zur dezentralen Energieversorgung verbunden sind.
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