AUFBAU EINES AD-HOC-KOMMUNIKATIONSNETZWERKS UND PRIORITÄTSGESTEUERTE
DATENÜBERTRAGUNG IN EINEM SCHIENENFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einem Kommunikations¬ aufbau und zu einer Datenübertragung zwischen Sensoreinheiten in einem Schienenfahrzeug.
Schienenfahrzeuge sind üblicherweise mit Sensoreinheiten zur Überwachung der Betriebssicherheit und mit Sensoreinheiten zur Überwachung des generellen Betriebsablaufs ausgerüstet.
Diese Sensoreinheiten dienen der Erfassung von betriebssicherheitsrelevanten Messgrößen, wie beispielsweise Temperaturen, Schwingungen oder dergleichen, bzw. der Erfassung von - lediglich betriebsrelevanten - Betriebsparametern, wie beispielsweise dem Schaltzustand eines Schalters, dem Betriebs¬ zustand eines Aggregats oder dergleichen.
Die von den Sensoreinheiten erfassten Messgrößen und/oder Betriebsparameter werden üblicherweise an eine oder an mehrere Steuereinheiten oder dergleichen als Daten übertragen, gegebenenfalls verarbeitet und letztlich dem Betriebspersonal an Bord des Schienenfahrzeuges und/oder einer zentralen Verkehrsleitstelle als Informationen zur Verfügung gestellt.
Zum Zweck dieser Datenübertragung ist eine Anbindung der Sensoreinheiten an einen Bus, ein Netzwerk, einen Kommunikationskanal oder dergleichen erforderlich.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Kommuni¬ kationsnetzwerk zwischen den Sensoreinheiten vorzuschlagen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine vorteil¬ hafte Datenübertragung zwischen den Sensoreinheiten zu ermöglichen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die Sensoreinheiten selbstständig ein Ad-hoc-Netzwerk mit einer Netzwerktopologie zur Datenübertragung in einem Schienenfahrzeug ausbilden und konfigurieren und die Netzwerktopologie im Laufe der Daten¬ übertragung verändern.
Eine Sensoreinheit kann zu einer Erfassung einer physikali¬ schen Messgröße, wie beispielsweise einer Temperatur, einer Kraft und/oder einer Verschiebung oder dergleichen vorbereitet sein. Eine Sensoreinheit kann zu einer Erfassung eines Betriebsparameters des Schienenfahrzeuges, beispielsweise einem Schaltzustand eines Schalters, einem Betriebszustand eines Aggregates, einem Füllstand eines Betriebsmittels oder dergleichen vorbereitet sein. Vorteilhafterweise weisen zu¬ mindest einige der Sensoreinheiten jeweils eine Kommunikati¬ onseinheit zum Ausbilden eines, insbesondere drahtlosen, Kom¬ munikationskanals zu einer weiteren der Sensoreinheiten auf. Unter einem Ad-hoc-Netzwerk im Sinne der Erfindung kann ein Kommunikationsnetzwerk verstanden werden, dass zwischen zumindest zwei der Sensoreinheiten, vorzugsweise zwischen einer Vielzahl der Sensoreinheiten, ausgebildet ist. Das Ad-hoc- Netzwerk kann eine vermaschte Netzwerktopologie aufweisen, wobei die Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den einzelnen
Sensoreinheiten des Ad-hoc-Netzwerks derart ausgestaltet sein können, dass zumindest einige der Sensoreinheiten mit mehr als einer Sensoreinheit über jeweils einen Kommunikations¬ kanal verbunden sind. Das Ad-hoc-Netzwerk kann durch die Sen- soreinheiten selbstständig ausgebildet werden, indem die Sen¬ soreinheiten ihre jeweiligen Nachbarschaftsbeziehungen zu weiteren Sensoreinheiten durch das Senden und/oder Empfangen von Signalen ermitteln und in Abhängigkeit der gesendeten und/oder empfangenen Signale einen und/oder mehrere Kommuni- kationskanäle zu einer benachbarten Sensoreinheit und/oder zu mehreren benachbarten Sensoreinheiten ausbilden.
Unter einer Konfiguration beziehungsweise einem Konfigurieren
des Ad-hoc-Netzwerks kann eine Einstellung von Netzwerkpara¬ metern, ein Einrichten, ein Anpassen, insbesondere an zeitlich veränderliche Gegebenheiten, des Ad-hoc-Netzwerks ver¬ standen werden.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Schienenfahrzeuge mit einer Vielzahl von, insbesondere verschiedenarti¬ gen, Sensoreinheiten ausgestattet sein können und dass deren Verbindung beziehungsweise Anbindung zu einem beziehungsweise an ein Netzwerk aufwändig sein kann. Insbesondere der Aus¬ tausch einzelner Sensoreinheiten und/oder der Einbau zusätzlicher Sensoreinheiten kann mit einem nicht unwesentlichen Verkabelungsaufwand und/oder mit einem nicht unwesentlichen manuellen Einrichtungsaufwand verbunden sein. Zudem kann bei einer herkömmlichen Anbindung der Sensoreinheiten an ein
Netzwerk mit einer statischen, d. h. zeitlich nicht ohne Weiteres veränderlichen, Netzwerktopologie nur unzureichend auf den Ausfall einzelner Sensoreinheiten reagiert werden, sodass es gegebenenfalls zu Datenverlusten und folglich zu einer Be- einträchtigung der Betriebssicherheit und/oder des Betrieb¬ ablaufs kommen kann. Die Erfindung ermöglicht eine Verringe¬ rung des Aufwands zur Verkabelung und/oder zur Einrichtung des Netzwerks, denn die Kommunikation zwischen den Sensoreinheiten erfolgt drahtlos, wobei die Einrichtung selbstständig durch die vorgenannte Art und Weise des Sendens und/oder Emp¬ fangens von Signalen erfolgen kann. Durch das Ausbilden einer vermaschten, zeitlich veränderlichen Netzwerktopologie, können Daten bei Ausfall einer Sensoreinheit durch eine ange- passte Umleitung der Datenübertragung beziehungsweise durch eine Veränderung der Netzwerktopologie vermieden werden. Derart kann ein besonders hohes Betriebssicherheitsniveau des Schienenfahrzeuges erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Ad-hoc-Netzwerk zwischen betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten und lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten ausgebildet .
Eine betriebssicherheitsrelevante Sensoreinheit kann eine Sensoreinheit sein, die zu einer messtechnischen Erfassung einer betriebssicherheitsrelevanten Messgröße vorbereitet ist .
Eine betriebssicherheitsrelevante Messgröße kann eine Tempe¬ ratur, eine Schwingung, eine Kraft, eine Verschiebung oder dergleichen sein, insbesondere eine Schwingungsgröße an einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs, eine Temperatur im An- triebssystem des Schienenfahrzeugs, eine Oberleitungsspannung, eine Achslagertemperatur, eine Betriebsflüssigkeitstemperatur, die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges oder der¬ gleichen . Eine Messgröße kann dann betriebssicherheitsrelevant sein, wenn bei einem Unter- beziehungsweise Überschreiten eines zulässigen Zahlenwertes dieser Messgröße eine Bedienhandlung des Schienenfahrzeugführers und/oder eine Zugbeeinflussung durch eine Schienenverkehrsleitstelle vorzunehmen ist.
Eine lediglich betriebsrelevante Sensoreinheit kann eine Sen¬ soreinheit sein, die zu einer Erfassung eines Betriebsparame¬ ters des Schienenfahrzeugs vorbereitet ist. Ein solcher Be¬ triebsparameter kann der Schaltzustand eines Schalters im Schienenfahrzeug, eine Temperatur in einem Fahrgastraum des
Schienenfahrzeuges, eine Außentemperatur, ein Betriebszustand eines Aggregates des Schienenfahrzeugs oder dergleichen sein.
Ein Betriebsparameter kann dann lediglich betriebsrelevant sein, wenn bei einer Abweichung des Betriebsparameters von einem wünschenswerten Zustand nicht notwendigerweise eine Be¬ dienhandlung zur Beeinflussung des Schienenfahrzeugs auszuführen ist. Insbesondere kann eine lediglich betriebsrele¬ vante Sensoreinheit zur Erfassung von Messgrößen vorbereitet sein, die zu einer bloßen Information von Fahrgästen des
Schienenfahrzeugs und/oder des Bedienpersonals des Schienen¬ fahrzeuges bestimmt sein können.
Durch die Ausbildung des Ad-hoc-Netzwerks zwischen betriebs¬ sicherheitsrelevanten und lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten kann ein besonders eng vermaschtes Ad-hoc-Netz- werk mit einer Vielzahl von Nachbarschaftsbeziehungen zwi- sehen den Sensoreinheiten gebildet werden. Somit kann auch bei einem Ausfall einer oder mehrerer Sensoreinheiten eine sichere Datenübertragung durch die Nutzung alternativer
Datenübertragungswege in dem derart eng vermaschten Ad-hoc- Netzwerk erreicht werden.
Eine besonders vorteilhaft strukturierte Datenübertragung und/oder ein einfach aufgebautes Netzwerk kann erreicht werden, wenn über das Ad-hoc-Netzwerk betriebssicherheitsrele¬ vante Daten und lediglich betriebsrelevante Daten übertragen werden. Diese betriebssicherheitsrelevanten Daten können insbesondere Steuerdaten und/oder Sensordaten sein. Diese lediglich betriebsrelevanten Daten können insbesondere Platzreservierungsdaten, Infotainmentdaten und/oder Abrechnungsdaten sein. Durch diese Art und Weise der konsolidierten Datenüber- tragung von verschiedenartigen Daten in ein und demselben
Netzwerk kann Aufwand eingespart werden, da eine Einrichtung mehrerer einzelzweckgebundener Netzwerke vermieden werden kann . In einer weiteren Ausgestaltung werden betriebssicherheitsrelevante Daten über eine Netzwerkteiltopologie geleitet, welche durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten ausgebildet ist. Unter einer Netzwerkteiltopologie im Sinne der Erfindung kann ein Teil des gesamten Ad-hoc-Netzwerks verstanden werden, der insbesondere durch eine Untergruppe der Sensoreinheiten aus¬ gebildet sein kann. In einem einfachst anzunehmenden Fall kann diese Netzwerkteiltopologie zwischen zwei lediglich be- triebsrelevanten Sensoreinheiten ausgebildet sein. Die Netz- werkteiltopologie kann beispielsweise ein, zwei oder mehrere der Maschen des gesamten Ad-hoc-Netzwerkes umfassen. Vorteil¬ hafterweise werden die betriebssicherheitsrelevanten Daten
zusätzlich über die durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten ausgebildete Netzwerkteiltopologie geleitet. Auf diese Weise wird eine redundante Datenübertragung erreicht, wodurch ein nochmals erhöhtes Betriebssicherheitsniveau des Schienenfahrzeuges erreicht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Zugangspunkt zu einem übergeordneten Netzwerk an das Ad-hoc-Netzwerk angebunden .
Der Zugangspunkt kann ein sogenannter Wireless Access Point, ein Netzwerkendgerät als Endanbindung an eine feste Netz¬ infrastruktur oder dergleichen sein. Das übergeordnete Netzwerk kann ein kabelgebundenes Netzwerk, beispielsweise ein LAN-Netzwerk, ein Ethernet-Netzwerk, ein Bus-System oder dergleichen sein. Durch die derartige Verbindung zwischen dem Ad-hoc-Netzwerk und dem übergeordneten, insbesondere kabelgebundenen, Netzwerk kann eine einfache Übertragung der durch die Sensoreinheiten erfassten Messgrößen und/oder Betriebs- parameter in eine weitere Netzwerkstruktur des Schienenfahrzeuges erreicht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Netzwerktopolo- gie in Abhängigkeit einer Priorisierung der Sensoreinheiten ausgebildet und/oder konfiguriert.
Die Sensoreinheiten können durch eine Untergliederung in eine Anzahl von Kategorien priorisiert sein. Beispielsweise kann eine Sensoreinheit, die zur Erfassung einer betriebssicher- heitsrelevanten Messgröße vorbereitet ist, eine hohe Priori¬ sierung aufweisen. Dementsprechend kann eine Sensoreinheit, die zu einer Ermittlung eines lediglich betriebsrelevanten Parameters vorbereitet ist, eine im Vergleich niedrigere Priorisierung aufweisen. Beispielsweise kann die Netzwerk- topologie in Abhängigkeit der Priorisierung derart ausgebil¬ det werden, dass zunächst die Sensoreinheiten mit einer höchsten Priorisierung eine Netzwerkteiltopologie ausbilden, darauf folgend die Sensoreinheiten mit einer hohen Priorisie-
rung eine Netzwerkteiltopologie ausbilden und abschließend die Sensoreinheiten mit einer mittleren Priorisierung eine weitere Netzwerkteiltopologie ausbilden. Für den Fall, dass das Ad-hoc-Netzwerk bereits zumindest zu einem Teil ausgebildet ist, kann die weitere Netzwerktopolo- gie derart in Abhängigkeit der Priorisierung der Sensoreinheiten ausgebildet werden, dass zunächst die Sensoreinheiten mit einer höchsten Priorisierung, darauf folgend die Sensor- einheiten mit einer hohen Priorisierung und abschließend die Sensoreinheiten mit einer mittleren Priorisierung eingebunden werden. Durch die derart an die Priorisierung der Sensoreinheiten angepasste Ausbildung und/oder Konfiguration der Netz- werktopologie kann sichergestellt werden, dass betriebs- sicherheitsrelevanter Daten bevorzugt übertragen werden, so dass deren Verlust und letztlich eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit vermieden werden können.
Insbesondere für den Fall, dass lediglich begrenzte Netzwerk- ressourcen - eine Datenübertragungsbandbreite, eine Prozes¬ sorkapazität, eine Speicherkapazität oder dergleichen - vor¬ liegen kann die Netzwerktopologie derart konfiguriert werden, dass Sensoreinheiten mit einer vergleichsweise niedrigen Priorisierung aus der Netzwerktopologie entfernt werden.
Durch die derart an die Priorisierung der Sensoreinheiten angepasste Ausbildung und/oder Konfiguration der Netzwerktopologie kann sichergestellt werden, dass auch bei begrenzten Netzwerkressourcen stets eine sichere Übertragung betriebssicherheitsrelevanter Daten sichergestellt ist.
Vorzugsweise ist das Ad-hoc-Netzwerk als sogenanntes multi- hop-wireless-Netzwerk ausgebildet. Bei einer derartigen Ausbildung des Ad-hoc-Netzwerks werden die Daten von einer Sensoreinheit zu einer nächsten Sensoreinheit und/oder über eine Reihe weiterer Sensoreinheiten übertragen - wobei die Daten hierbei zunächst nicht über eine zwischengeschaltete Infra¬ struktur geleitet werden - und einem Zugangspunkt zu einem übergeordneten Netzwerk abgeleitet. Dabei kann eine Laufzeit
der Datenübertragung bis zu dem Zugangspunkt davon abhängen, ob die Daten über eine kurze Route zwischen einigen wenigen Sensoreinheiten oder eine längere Route zwischen einer Vielzahl von Sensoreinheiten zu dem Zugangspunkt geleitet werden.
Um eine wirksame Überwachung der Betriebssicherheit des
Schienenfahrzeuges gewährleisten zu können, kann es erforderlich sein, dass eine Laufzeit der Datenübertragung ausgehend von betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten eine vor- gegebene maximal zulässige Laufzeit nicht überschreitet.
Insbesondere deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Netzwerk- topologie in Abhängigkeit von einer vorgegebenen maximalen Laufzeit einer von einer der Sensoreinheiten ausgehenden Datenübertragung ausgebildet und/oder konfiguriert wird. Die vorgegebene maximale Laufzeit kann eine Laufzeit der Daten¬ übertragung zwischen einer bestimmten Sensoreinheit und einer Führerstandleitstelle des Schienenfahrzeuges sein. Vorteilhafterweise beträgt die maximal zulässige Laufzeit nicht mehr als 35 Millisekunden. Derart werden Zeitverzöge¬ rungen in der Datenübertragung innerhalb des Ad-hoc-Netzwerks vermieden, wodurch eine besonders wirksame Überwachung der Betriebssicherheit erreicht werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Warnsignal über das Ad-hoc-Netzwerk geleitet, wenn eine vorgegebene maximale Laufzeit einer von einer der Sensoreinheiten ausgehenden Datenübertragung überschritten wird.
Das Warnsignal kann an eine Führerstandleitstelle des Schie¬ nenfahrzeuges, an eine Schienenverkehrsleitzentrale, ein Stellwerk oder dergleichen geleitet werden. Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit des Warnsignals eine Bedienhandlung zur Beeinflussung des Schienenfahrzeuges, beispielsweise eine Verringerung der Geschwindigkeit des Schie¬ nenfahrzeuges durch den Schienenfahrzeugführer und/oder einen
Stellwerkbediener eingeleitet.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn bei einer Überschreitung der maximal vorgegebenen Laufzeit der Datenübertragung eine Neu- konfiguration der Netzwerktopologie vorgenommen wird, sodass durch geänderte Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Sensoreinheiten eine vorteilhaft verkürzte Route für die Daten¬ übertragung erreicht werden kann. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit des Schienenfahrzeu- ges durch übermäßig lange Laufzeiten der Datenübertragung vermieden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Warnsignal über das zumindest teilweise ausgebildete Ad-hoc-Netz- werk geleitet, wenn eine vorgegebene maximale Zeitdauer bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netzwerkes überschritten wird.
Das Ad-hoc-Netzwerk kann dann vollständig ausgebildet sein, wenn sämtliche erforderlichen Sensoreinheiten in die Netz- werktopologie eingebunden sind. Die vorgegebene maximale Zeitdauer bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc- Netzwerks kann vom Betriebszustand des Schienenfahrzeuges ab¬ hängig sein. Vorzugsweise beträgt die vorgegebene maximale Zeitdauer bei einer Inbetriebnahme des Schienenfahrzeuges mehrere Sekunden bis mehrere Minuten. Bei einer bereits er¬ folgten vollständigen Ausbildung des Ad-hoc-Netzwerkes gefolgt von einem Verbindungsverlust zumindest einer der Sen¬ soreinheiten mit dem Ad-hoc-Netzwerk kann diese maximale Zeitdauer lediglich einige Zehntelsekunden bis mehrere Sekunden betragen. Derart kann mit einfachen Mitteln registriert werden, ob sämtliche notwendigen Sensoreinheiten mit der Netzwerktopologie verbunden sind, wodurch ein nochmals erhöh¬ tes Niveau der Betriebssicherheit erreicht werden kann.
Außerdem ist die Erfindung auf ein Schienenfahrzeug mit einem Kommunikationsnetzwerk aufweisend mehrere Netzwerkknoten gerichtet .
Bei dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug ist das Kommunika¬ tionsnetzwerk ein Ad-hoc-Netzwerk und die Netzwerkknoten sind Sensoreinheiten. Durch die derartige Ausstattung des Schie- nenfahrzeuges mit einem Ad-hoc-Netzwerk kann insbesondere Aufwand zur Verkabelung der Sensoreinheiten und Aufwand zur Einrichtung des Netzwerkes vermieden werden, da die Netzwerkknoten des Ad-hoc-Netzwerkes drahtlos miteinander verbundene Sensoreinheiten sind, die zudem dazu vorbereitet sind, die Netzwerktopologie des Ad-hoc-Netzwerkes selbstständig auszu¬ bilden und/oder zu konfigurieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest mehrere der Sensoreinheiten in einem Drehgestell des Schienenfahrzeu- ges angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Sensoreinheiten dazu vorbereitet, eine Schwingungsgröße des Drehgestells und/oder eine Achslagertemperatur messtechnisch zu erfassen. Auf diese Weise kann Verkabelungsaufwand zur Anbindung der Sensoreinheiten an eine übergeordnete Steuereinheit und/oder an ein übergeordnetes Netzwerk vermieden werden, da die Sensoreinheiten eine drahtlose Netzwerktopologie ausbilden.
In einer bevorzugten Ausbildungsform ist das Ad-hoc-Netzwerk an einen Zugangspunkt zu einem übergeordneten Netzwerk ange- bunden. Das übergeordnete Netzwerk kann ein kabelgebundenes Netzwerk, insbesondere ein LAN-Netzwerk, ein Ethernet-Netz- werk, ein Bus-System oder dergleichen sein. Derart kann mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Anbindung der Sensoreinheiten des Drehgestelles an eine, insbesondere zentrale, Netzwerkinfrastruktur des Schienenfahrzeuges erreicht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Zugangspunkt zu einem übergeord¬ neten Netzwerk oberhalb eines Drehgestelles des Schienenfahr¬ zeuges angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der Zugangspunkt derart angeordnet, dass eine zuverlässige drahtlose Kommuni¬ kationsanbindung der Sensoreinheiten an den Zugangspunkt mit einer ausreichenden Signalstärke zu Datenübertragung erreicht werden kann.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unter¬ ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergege- ben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale je¬ weils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, dass im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht im Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können geeignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus dem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein weiteres Ausfüh¬ rungsbeispiel eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahr- zeugs mit einem Kommunikationsnetzwerk.
Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 2 mit einem Kommunikati¬ onsnetzwerk 4 aufweisend mehrere Netzwerkknoten 6. Das Kommunikationsnetzwerk 4 ist ein Ad-hoc-Netzwerk 8 und die Netzwerkknoten 6 sind Sensoreinheiten lOa-j, 12a-c, 14a- e, 16a-e.
Gleiche Merkmale, die jedoch geringfügige Unterschiede auf¬ weisen können, beispielsweise in einem Betrag beziehungsweise einem Zahlenwert, in einer Abmessung, einer Position und/oder einer Funktion oder dergleichen sind mit der gleichen Bezugs- ziffer und einem beziehungsweise einem anderen Bezugsbuchsta¬ ben gekennzeichnet. Wird die Bezugsziffer alleine ohne einen Bezugsbuchstaben erwähnt, so ist die Gesamtheit der entspre¬ chenden Merkmale angesprochen. Zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 ist eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsverbindungen, die eine ver- maschte Netzwerktopologie N bilden, ausgebildet bzw. einge¬ richtet. Aus Gründen der vereinfachten Darstellbarkeit sind diese vorgenannten drahtlosen Kommunikationsverbindungen nicht explizit mit Bezugszeichen versehen.
Aus Gründen der besseren Darstellbarkeit ist lediglich ein Triebfahrzeug 18 des Schienenfahrzeuges 2 dargestellt, wobei sich das dargestellte Ad-hoc-Netzwerk 8 selbstverständlich nicht auf das Triebfahrzeug 18 beschränken muss, sondern auch in hier nicht dargestellten Schienenfahrzeugwagen des Schienenfahrzeugs 2 eingerichtet sein kann.
Das Triebfahrzeug 18 weist zwei Drehgestelle 20a, 20b auf. Die Drehgestelle 20 weisen Radsätze 22 auf, wobei das Trieb¬ fahrzeug 18 über die Radsätze 22 auf einen Gleiskörper 24 ab¬ stützt ist.
Die Sensoreinheiten 14a-e sind im Drehgestell 20a, die Sen- soreinheiten 16a-e im Drehgestell 20b des Triebfahrzeugs 18 beziehungsweise des Schienenfahrzeugs 2 angeordnet. Die wei¬ teren Sensoreinheiten 12a-c und lOa-j sind im Triebfahrzeug 18 beziehungsweise im Schienenfahrzeug 2 örtlich verteilt an verschiedenen Stellen, beispielsweise in einem Fahrgastraum, an einem Traktionssystem, an Aggregaten, an einer Installationstechnik oder dergleichen angeordnet. Generell können die Sensoreinheiten 12 und 10 an beliebigen Stellen des Schienenfahrzeuges 2 zur Erfassung von Messgrößen und/oder Betriebs-
Parametern angebracht sein.
Die in den Drehgestellen 20 angeordneten Sensoreinheiten 14 und 16 sind dazu vorbereitet, Schwingungsgrößen der Radsätze und/oder eine Achslagertemperatur messtechnisch zu erfassen.
Das Ad-hoc-Netzwerk 8 ist über mehrere Zugangspunkte 26a, 26b, 26c, 26d, 26e und 26f an ein übergeordnetes kabelgebun¬ denes Netzwerk 28 angebunden. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist das kabelgebundene Netzwerk 28 ein Bus-System 30, das an eine Führerstandleitstelle 32 angeschlossen ist. Die Zugangspunkte 26a, 26c, 26d und 26f sind in relativer Nähe zu den Drehgestellen oberhalb der Sensoreinheiten 14 beziehungsweise 16 angeordnet, sodass eine zuverlässige drahtlose An- bindung der Sensoreinheiten 14 und 16 an die Zugangspunkte 26a, 26c, 26d und 26f mit einer ausreichenden Signalstärke erreicht wird.
Die Sensoreinheiten 14a-e und 16a-e sind betriebssicherheits- relevante Sensoreinheiten, die zur messtechnischen Erfassung von betriebssicherheitsrelevanten Messgrößen beziehungsweise Daten vorbereitet sind.
Die Sensoreinheiten 12a-c und lOa-j sind lediglich betriebs- relevante Sensoreinheiten, die zur Erfassung von Betriebsparametern des Schienenfahrzeugs 2, beispielsweise einer Innenraumtemperatur, einer Sitzplatzbelegung oder dergleichen, vorbereitet sind. Die Netzwerktopologie N des Ad-hoc-Netzwerks 8 ist in Netz- werkteiltopologien Ni, N2, N3 und N4 untergliedert. Die Netz- werkteiltopologie i ist zwischen den betriebssicherheits¬ relevanten Sensoreinheiten 14a-e ausgebildet. Die Netzwerk- teiltopologie N2 ist zwischen den betriebssicherheitsrelevan- ten Sensoreinheiten 16a-e ausgebildet. Die Netzwerkteiltopo- logie N3 ist zwischen den lediglich betriebsrelevanten Sensoreinheiten 12a, 12b und 12c ausgebildet. Die Netzwerkteil- topologie N4 ist zwischen den lediglich betriebsrelevanten
Sensoreinheiten 10a-j ausgebildet. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine Net zwerkteiltopologie sowohl durch betriebssicherheitsrelevante Sensoreinheiten als auch durch lediglich betriebsrelevante Sensoreinheiten, d. h. durch Sensoreinheiten verschiedener Kategorien ausgebildet ist.
Zu einem Kommunikationsaufbau und zu einer Datenübertragung zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 in dem Schienenfahrzeug 2 beziehungsweise mit der Führerstandleitstelle 32 bilden die Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 das Ad-hoc- Netzwerk 8 mit der Net zwerktopologie N selbstständig, d.h. insbesondere unter Vermeidung von manuellen Eingriffen durch ein Bedienpersonal, aus. Dabei wird die Net zwerktopologie N beziehungsweise sind die Net zwerkteiltopologien Ni, N2, N3 und N4 über der Zeit, insbesondere im Laufe der Datenübertragung und/oder im Laufe des Kommunikationsaufbaus , verändert.
Zum Ausbilden der Net zwerktopologie N beziehungsweise zum Kommunikationsaufbau innerhalb des Ad-hoc-Net zwerks 8 - nach einer Inbetriebnahme des Schienenfahrzeugs 2 und/oder nach einem Verlust einer Kommunikationsverbindung - senden die Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 Suchsignale und/oder empfangen solche Suchsignale von benachbarten Sensoreinheiten. Die Art und Weise, auf welche die Net zwerktopologie N bezie- hungsweise die drahtlosen Kommunikationskanäle zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 ausgebildet wird, kann von einer Vielzahl von Kriterien abhängen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Net zwerktopolo- gie N in Abhängigkeit von Priorisierungen Pi, P2, P3 und P4 der Sensoreinheiten 14, 16, 12 beziehungsweise 10 ausgebildet und/oder konfiguriert, das heißt an sich ändernde Gegebenhei¬ ten angepasst, zeitlich verändert, eingerichtet, modifiziert oder dergleichen. Genauer wird zunächst die drahtlose Kommu- nikationsverbindung beziehungsweise die Net zwerkteiltopologie Ni zwischen den Sensoreinheiten 14 mit der Priorität Pi, welche vorliegend die vergleichsweise höchste Priorität ist, ausgebildet .
Darauf folgend wird die Netzwerkteiltopologie N2 zwischen den Sensoreinheiten 16 mit der nächsthöheren Priorisierung P2 ausgebildet. Weiter wird die Netzwerteiltopologie N3 zwischen den Sensoreinheiten 12a, 12b und 12c mit der nächsthöheren Priorisierung P3 und abschließend die Netzwerkteiltopologie N4 zwischen den Sensoreinheiten lOa-j mit der vorliegend ge¬ ringsten Priorisierung P4 ausgebildet. Die Priorisierungen Pi, P2, P3 und P4 richten sich danach, ob die betreffenden Sensoreinheiten betriebssicherheitsrelevante Messgrößen erfassen oder lediglich betriebsrelevante Betriebsparameter des Schienenfahrzeuges 2 ermitteln. Es sind aber auch eine Vielzahl weiterer Priorisierungen anhand wei- terer Kriterien möglich.
Insbesondere, wenn begrenzte Ressourcen innerhalb des Ad-hoc- Netzwerks 8 und/oder innerhalb des übergeordneten Netzwerks 28 beziehungsweise des Bus-Systems 30 vorliegen, erfolgt eine zeitlich gestaffelte Verbindung der Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 in Abhängigkeit deren Priorisierungen Pi bis P4, sodass die am höchsten priorisierten Sensoreinheiten bevorzugt in das Ad-hoc-Netzwerk 8 eingebunden beziehungsweise an das übergeordnete kabelgebundene Netzwerk 28 über die Zu- gangspunkte 26 angebunden werden.
Die Datenübertragung zwischen den Sensoreinheiten 10, 12, 14 und 16 beziehungsweise von den Sensoreinheiten zu der Führer- standleitstelle 32 erfolgt durch eine multi-hop-Verbindung, bei der die Daten von einer Sensoreinheit über eine und/oder mehrere weitere Sensoreinheiten bis hin zu einem der Zugangs¬ punkte 26 in das übergeordnete Netzwerk 28 bis hin zu der Führerstandleitstelle 32 geleitet werden. Eine sich einstel¬ lende Laufzeit der Datenübertragung ausgehend von einer Sen- soreinheit bis hin zu der Führerstandleitstelle 32 hängt da¬ bei im Wesentlichen von einer Anzahl von hops, das heißt von der Anzahl von Sensoreinheiten, über welche die Daten abgeleitet werden, ab. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist
die Führerstandleitstelle 32 eine Speichereinheit 34 mit einem in dieser gespeicherten Datensatz 36 bezüglich einer vorgegebenen maximalen Laufzeit tmauf. Die Netzwerktopologie N wird in Abhängigkeit der vorgegebenen maximalen Laufzeit tm zur Führerstandleitstelle einer von einer der Sensoreinheiten 10, 12, 14 und/oder 16 ausgehenden Datenübertragung ausgebildet und/oder konfiguriert. Vorliegend wird die Netzwerktopologie N in Abhängigkeit der
Laufzeiten von Datenübertragungen ausgehend von den betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten 14 und 16 konfiguriert und/oder ausgebildet. Hierfür notwendige Verfahrensschritte werden im Folgenden exemplarisch für die Sensoreinheit 16a erläutert:
Zum Ausbilden der Netzwerktopologie N, beispielsweise nach einer in Betriebnahme des Schienenfahrzeuges 2 oder nach einem Verlust einer Kommunikationsanbindung einer einzelnen oder mehrerer Sensoreinheiten, sendet die Sensoreinheit 16a ein Suchsignal S.
Das Suchsignal S wird von den benachbarten Sensoreinheiten lOi, 16b und 16c empfangen.
Das Suchsignal S wird von der benachbarten Sensoreinheit lOi über die Sensoreinheit lOj und den Zugangspunkt 26e in das kabelgebundene Netzwerk 28 ein- und über letzteres zur Füh¬ rerstandleitstelle 32 weitergeleitet. Die hierfür benötigte Laufzeit des Suchsignals ausgehend von Sensoreinheit 16a be¬ trägt ti.
Das von der Sensoreinheit 16b empfangene Suchsignal S wird über den Zugangspunkt 26d in das kabelgebundene Netzwerk 28 eingeleitet und über letzteres an die Führerstandleitstelle
32 weitergeleitet. Dabei beträgt die Laufzeit des Suchsignals t2.
Das von der Sensoreinheit 16c empfangene Suchsignal S wird über die Sensoreinheit 16d und den Zugangspunkt 26f in das kabelgebundene Netzwerk 28 eingeleitet und durch dieses an die Führerstandleitstelle 32 weitergeleitet. Dabei beträgt die Laufzeit der Datenübertragung t3.
Die Laufzeiten ti, t2 und t3 werden mit der zulässigen maxima¬ len Laufzeit tm verglichen. Überschreitet eine der Laufzeiten ti, t2 und/oder t3 die maximale Laufzeit tm, so wird der der entsprechenden Laufzeit zugrunde liegende Datenübertragungs¬ weg für eine zukünftige Datenübertragung ausgehend von der Sensoreinheit 16a verworfen. Vorliegend werden die Daten¬ übertragungswege ausgehend von der Sensoreinheit 16a über die Sensoreinheiten lOi und 16c verworfen.
Stattdessen wird der Datenübertragungsweg, welcher die ge¬ ringsten Laufzeit erlaubt, vorliegend die Laufzeit t2, für zukünftige Datenübertragungen ausgehend von der Sensoreinheit 16a bevorzugt - hier über die Sensoreinheit 16b - verwendet. Die Netzwerktopologie N wir dementsprechend ausgebildet und/oder konfiguriert.
Es sind Betriebszustände des Ad-hoc-Netzwerks 8 denkbar, in denen eine laufzeitminimale Datenübertragung auf eine Daten- übertragungsroute ausgehend von einer Sensoreinheit über mög¬ lichst wenigen weitere Sensoreinheiten zur Führerstandleit¬ stelle 32 nicht ohne Weiteres erreicht wird.
Kommt es beispielsweise zu einem Verlust der drahtlosen Kom- munikation zwischen den Sensoreinheiten 16a und 16d und können deshalb von der Sensoreinheit 16a erfasste betriebs¬ sicherheitsrelevante Messwerte beziehungsweise Daten nicht auf der Route mit der kürzest möglichen Laufzeit übertragen werden, so wird ein Warnsignal W über das Ad-hoc-Netzwerk 8, genauer ausgehend von der Sensoreinheit 16a über die Sensor¬ einheit lOi, die Sensoreinheit lOj, den Zugangspunkt 26e über das kabelgebundene Netzwerk 28 bis hin zu der Führerstand¬ leitstelle 32 geleitet. In Abhängigkeit dieses Warnsignals W
kann eine entsprechende Bedienhandlung durch den Schienenfahrzeugführer, beispielsweise eine Verringerung der Schienenfahrzeuggeschwindigkeit, vorgenommen werden. In der Speichereinheit 34 der Führerstandleitstelle 32 ist ein Datensatz 38 bezüglich einer maximalen Zeitdauer zm bis zu einem vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netzwerks 8 gespeichert. Das Ad-hoc-Netzwerk 8 kann dann vollständig ausge¬ bildet sein, wenn sämtliche erforderlichen Sensoreinheiten in die Netzwerktopologie N eingebunden sind und deren Daten von der Führerstandleitstelle empfangbar sind. Wird die maximale Zeitdauer zm bis zum vollständigen Ausbilden des Ad-hoc-Netz- werks 8 überschritten, so wird ein Warnsignal W über das zu¬ mindest teilweise ausgebildete Ad-hoc-Netzwerk geleitet.
Die betriebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten 14 und 16 erfassen jeweils betriebssicherheitsrelevante Daten Ds, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Gründen der vereinfachten Darstellbarkeit lediglich die durch die Sensoreinheit 14b erfassten betriebssicherheitsrelevanten Daten Ds schematisch dargestellt sind. Die Sensoreinheiten 12 und 10 erfas¬ sen jeweils lediglich betriebsrelevante Daten Db, wobei aus Gründe der vereinfachten Darstellbarkeit lediglich die be¬ triebsrelevanten Daten Db, welche durch die Sensoreinheit 12a erfasst werden, schematisch dargestellt sind. Über das Ad- hoc-Netzwerk 8 werden sowohl betriebssicherheitsrelevante Daten Ds als auch lediglich betriebsrelevante Daten Db übertragen . Die betriebssicherheitsrelevanten Daten Ds werden zum einen über die Netzwerkteiltopologie Ni , welche zwischen den be¬ triebssicherheitsrelevanten Sensoreinheiten 14a-e ausgebildet ist, übertragen. Zusätzlich werden die betriebssicherheits¬ relevanten Daten Ds über die Kommunikationsverbindung zwi- sehen den Sensoreinheiten 14b und 12a übertragen und somit in die Netzwerkteiltopologie N3, welche aus lediglich betriebs¬ relevanten Sensoreinheiten 12a, 12b und 12c ausgebildet ist, eingeleitet. Derart wird eine redundante Datenübertragung der
betriebssicherheitsrelevanten Daten Ds und folglich ein hohes Betriebssicherheitsniveau des Schienenfahrzeuges 2 erreicht.