WO2019243341A1 - Flexibles zugsicherungssystem - Google Patents

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WO2019243341A1
WO2019243341A1 PCT/EP2019/066033 EP2019066033W WO2019243341A1 WO 2019243341 A1 WO2019243341 A1 WO 2019243341A1 EP 2019066033 W EP2019066033 W EP 2019066033W WO 2019243341 A1 WO2019243341 A1 WO 2019243341A1
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WO
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balise
train
balises
data content
protection system
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Application number
PCT/EP2019/066033
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English (en)
French (fr)
Inventor
André FELTZ
Original Assignee
Société Nationale Des Chemins De Fer Luxembourgeois
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Publication date
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Publication of WO2019243341A1 publication Critical patent/WO2019243341A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/125—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using short-range radio transmission

Definitions

  • the present invention relates to a train protection system.
  • the invention relates to a train protection system which has optical railway signals which can be controlled by an interlocking system and stationary, switchable balises.
  • balises also called beacons or information points
  • data telegrams can be transmitted between the balise and an antenna of the train in a passive or active way, spread by electromagnetic coupling, for example in the high frequency range.
  • the balise can perform the function of an electromagnetically coupled transponder (for example Eurobalise with a carrier frequency of 27.095 MHz), which transmits a data telegram when a train passes over.
  • an electromagnetically coupled transponder for example Eurobalise with a carrier frequency of 27.095 MHz
  • the remote station on the train is the Beautyse Transmission Module (BTM).
  • ETCS European Train Control System
  • GSM-R Global System for Mobile Communications-Rail (way)
  • ETCS is a standardized train protection system that is defined in three different versions: ETCS Level 1, ETCS Level 2 and ETCS Level 3.
  • FIG. 1 A possible exemplary embodiment of a train protection system 10 according to the ETCS Level 1 standard is shown schematically in FIG. 1.
  • the trackside ETCS system consists of balise groups that consist of Compose fixed data balises (passive balises) and switchable balises, the latter being controlled by route-side computer units (LEU for short, Lineside Electronic Unit) (active balises).
  • LEU route-side computer units
  • Each light signal is equipped with such a LEU, which taps the currently displayed signal term via a current measurement in the signal circuit and, depending on this, loads a specific telegram into the switchable balises.
  • the balise groups send an electronic output of the displayed signal term to a passing train in the form of a travel permit or a stop command.
  • communication from a route 11 to a train can take place in such a way that lamp currents from optical railway signals, which are designed as light signals and in this example as main signals 12 and which are controlled by an interlocking 15, from one line-side electronic computing unit (LEU) 13 are measured and the signal aspect displayed to the driver is determined.
  • the signal aspect could e.g. the signal term "stop” for a red signal and the signal term "travel” for a green signal.
  • the signal aspect is then converted by the LEU 13 into an electronic telegram and can be transmitted to the train when the switchable Eurobalises 14 are passed, a group of Eurobalises 14 being provided for each direction of travel. This is therefore a discontinuous communication from the route 1 1 to the train.
  • the train receives an "electronic version" of the signal image of the light signal and can trigger appropriate safety reactions in the event of a violation.
  • the external signals / light signals therefore no longer have to be observed.
  • the electronic telegrams transmitted by the Eurobalises 14 can have a permanently programmed data content (passive balise) or a variable data content (active or switchable balise).
  • the electronic telegram is based on the classic signal image, i.e. on the reproduction of the light signals, i.e. which are predefined by the signal box 15.
  • a reduction in outdoor facilities such as main signals 12 is not possible with ETCS Level 1.
  • ETCS Level 2 A possible exemplary embodiment of a train protection system 20 according to the ETCS Level 2 standard is shown schematically in FIG. 2.
  • ETCS Level 2 there is a permanent communication link between an interlocking 26 and one passing train (not shown), which is perceived by a station-stationary ETCS route center (Radio Block Center, RBC) 24.
  • the ETCS route center 24 receives the information required for guiding and monitoring the train in the corresponding route section from the signal box 26.
  • external or external signaling on the route 21 for example with complex and expensive main signals, can be partially or completely dispensed with (but not, however the track occupancy sensors), signals 23, for example simple light signals, being required for shunting movements.
  • the train After a secure transfer of the train into the route section, which requires an encrypted identification of the train, the train sends an odometrically determined train position to the ETCS route center 24 at regular time intervals via a return channel of the permanent communication link (GSM-R mobile radio 22).
  • GSM-R mobile radio 22 To support the determination of the train position, localization balises 25 with fixed data content are arranged stationary on the route 21.
  • the ETCS route center 24 may generate a travel command signal which is forwarded to the train via the permanent communication link 22 and authorizes the train to travel to the route section (Movement Authority MA).
  • ETCS Level 2 has a high level of system complexity. For its operation, communication must be established between the train and the ETCS route center 24 (RBC) via a highly available GSM-R mobile radio network 22. So that all trains can be identified unambiguously and securely using data signals, cryptographic procedures with the appropriate key and certificate management must be used. A transition between radio cells of the GSM-R mobile radio network 22 requires the use of complex handover methods. A feedback of the train to the ETCS route center 24 is an essential requirement for the operation of the ETCS level 2. A failure of the communication return channel has serious consequences on the operational process. If the external signals are completely removed, there is no way of continuing to guarantee limited operation in the event of a system failure. The lifecycle times of train protection systems and telecommunications systems are very different. Due to the interdependency of the two technologies to maintain level 2 functionality, investments in the renewal of telecommunications technology during the system life are very likely.
  • the ETCS Level 3 compared to the ETCS Level 2 also includes that a track vacancy detection is no longer on the track side takes place, but is produced solely by the position report of the train to the ETCS route center (RBC).
  • the present invention is therefore based in particular on the object of providing a train protection system with which as many functions of ETCS Level 2 and / or ETCS Level 3 as possible can advantageously be achieved and which has a lower system complexity.
  • the train protection system includes a large number of optical railway signals which can be controlled by an interlocking system and a large number of switchable (active) balises arranged in a stationary manner on at least one route section of a route.
  • the balises can be directly connected to the signal box in terms of data signaling / function and can be controlled by it for the transmission of data content to the respective balise.
  • Each balise of the plurality of balises is equipped with at least one communication means for transmitting the data content from the balise to a train crossing the balise.
  • At least one balise of the plurality of balises is equipped with at least one communication means for the wireless reception of at least one data content from a train traveling over the balise to the balise.
  • the data signal connection of at least one balise of the plurality of balises to the signal box is designed bidirectionally and the at least one balise is provided for the transmission of data content via the data signal connection to the signal box.
  • the term “multitude” is intended in particular to mean a number of at least two are understood.
  • the term “intended for this” is to be understood to mean, in particular, specifically programmed, designed or arranged for it.
  • the data content which can be transmitted from the interlocking to the balises can be designed in particular as an electronic telegram.
  • the controllable optical railway signals can in particular be designed as light signals.
  • the train protection system according to the invention can be supplemented by a large number of non-switchable (passive) balises with fixed data content.
  • the proposed train protection system can achieve many functions of ETCS Level 2, whereby the complexity of the proposed train protection system can be considerably reduced compared to ETCS Level 2 and at least some of the disadvantages of ETCS Level 2 mentioned can be eliminated.
  • the signal box train signals ( train commands) data signal technology / function directly i.e. can transmit directly to the balises without having to rely on light signals or a line-side electronic computer unit (LEU) as a switching unit, the entire range of commands of ETCS Level 1 can be used to advantage and the design of the operation of the proposed train protection system in be made more flexible in many ways.
  • the data telegrams are created directly in / from the signal box and transmitted directly to the balises.
  • the bidirectional data signal connection can transmit data content of a train as feedback via the switchable balise to the signal box via a return channel of the data signal connection. Because the balises are connected directly to the signal box via the data signal connection, i.e. Without having to rely on light signals or a line-side electronic computer unit (LEU) as a switching unit, it is clear that this feedback can also be transmitted directly from the balise to the signal box.
  • LEU line-side electronic computer unit
  • the feedback can be used, for example, without being limited to locating the train and / or for track clearance purposes.
  • the return channel of the bidirectional data signal connection can be in suitable configurations can also be used for rapid and direct reporting of faults and / or errors within the train protection system to the signal box. This enables a rapid reaction of the signal box, for example in the form of an adaptation of the chaining of balises or a safety reaction. In contrast to the solutions proposed by the prior art, such feedback does not depend on error detection and reporting by the train.
  • cabin signaling on the train can be made more flexible, clearer and thus safer. Control and safe guarantee of the permitted train speed and the permitted journey length can be achieved in this way.
  • Examples include:
  • a direct transfer of temporary slow travel points, for example in the case of people on the track, construction site conditions and / or disrupted level crossings to the train may be possible.
  • Telegrams transmitted are route-specific and no longer restricted to the aspect of the light signal. This can optimize operations, especially with regard to
  • the external signaling can be limited, for example, to light signals which can be used advantageously, in contrast to the ETCS L2, both for train journeys and for maneuvering journeys.
  • the ETCS L1 standard does not provide or specify the transmission of data signals from a switchable balise to an interlocking. Via the so-called "Cable Interface" between the signal box or LEU and the switchable balise, the ETCS L1 standard provides for the transmission of data signals from the signal box or the LEU to the switchable balise.
  • the only feedback option provided by the balise to the interlocking or LEU is the status notification of the balise that a train is irradiating it with energy and thus reading it out.
  • the at least one communication means for receiving at least one data content from a train crossing the balise is designed to be comparable to the communication means for receiving at least one data content from a balise to a train crossing the balise. In this way, a return channel of the bidirectional data signal connection from the balise to the signal box can be provided in a particularly simple manner in terms of device technology.
  • the detection of the electromagnetic energy can preferably take place in a predetermined frequency range and / or a predetermined modulation frequency of the electromagnetic energy, as a result of which a particularly interference-insensitive detection is achieved and the two communication directions can be distinguished.
  • the at least one communication means for wireless reception of at least one data content from a train traveling over the balise to the balise is designed as a radio receiver with automatic forwarding, and the balise is provided for transmitting the at least one received data content to the signal box via the data signal connection , In this way, direct and rapid transmission of feedback from a train to the signal box can be made possible.
  • the at least one communication means for the wireless reception of at least one data content from a train crossing the balise to the balise corresponds to the standardized feedback channel specified in the ETCS standard, the feedback described also being able to be used for purposes other than those provided in the standard, For example, as a location report or train termination report. This information can be used to report the track freely.
  • the communication means for transferring data content from the balise to a moving train and the communication means for transferring at least one data content from a passing train to the balise are preferably designed as an integrated, single, bidirectional communication means.
  • This means of communication can connect the communication partners physically, indirectly or directly, as well as via a network or a point-to-point connection. In this way, particularly fast and trouble-free transmission of feedback from a train via the balise to the signal box and a compact construction of the balise can be achieved.
  • the railroad signals of the plurality of optical railroad signals are preferably all of the same type and each equipped with at most two light points. Such railway signals are sufficient for the operation of the proposed train protection system, can be used both exclusively for train journeys, exclusively for shunting movements and as a combined signal for train journeys and shunting journeys, and enable restricted operation even if the proposed train protection system fails. Compared to the known main signals, the use of optical railway signals with a maximum of two light points in the proposed train protection system can result in considerable material and cost savings.
  • the plurality of switchable balises arranged in a stationary manner on at least one route section of the route are preferably switchable for both directions of travel of the route.
  • the balises can thus be used in both directions, so that their number can be reduced in the proposed train protection system.
  • a switchable balise can be valid for one or both directions of travel at a given point in time
  • the data content transmitted from the interlocking to one of the switchable balises represents at least one of a stop command, a driving license for train travel, a driving license for shunting, a temporary slow travel position, a construction site condition and a level crossing protection.
  • the signal box can Avoiding a mobile phone connection
  • Train signals ( train commands) transmitted directly to the balises and via the balises to a train, whereby the entire range of commands of ETCS Level 1 can be used to advantage and the design of the operation of the proposed train protection system can be made more flexible in a variety of ways.
  • that of at least one of the balises represents a passing train Received at least one data content from at least one of a location report and a train termination message.
  • the signal box can receive feedback from the train in this regard, avoiding the use of a mobile radio connection, and can use this information if necessary to report the track freely.
  • At least one of the data contents transmitted from at least one of the balises via the bidirectional data signal connection to the signal box is issued
  • the function of the balise can also be monitored in addition to the transmission of the data content transmitted from a train traveling to the balise.
  • the balise can send a confirmation signal to the signal box every time a train crosses it.
  • switchable balises are functionally connected directly to the signal box logic.
  • the content of the Beauty telegrams is determined / programmed directly by the signal box and controlled by it.
  • the interface via signal tapping and LEU can thus be dispensed with.
  • the ETCS messages are a representation of the displayed signal term.
  • a LEU contains the same number of possible telegrams as the corresponding signal can display terms. The range of possible commands is therefore limited by the existing signal system. In addition, a tapped signal aspect cannot always be clearly assigned to a route.
  • the ETCS telegrams are decoupled from the displayed signal term and can thus contain any commands. This offers greater freedom and more flexibility to transfer the trip and route data depending on the situation. In the system according to the invention, this can be used, for example, to clearly inform a train of the route.
  • the “repositioning” function can therefore be dispensed with, which significantly reduces the complexity of the ETCS configuration and improves interoperability with different types of rolling stock.
  • a clear-cut speed and incline profile can also be transmitted via the clear route information.
  • the speed can only be reduced from the first switch that is actually used in the branching line and can be increased again immediately after passing the last one.
  • balises can be loaded into or removed from the balises using the operator's actions on the signal box. This can e.g. are used to blind slow driving points during operation via a driving license and / or to switch signals to construction site mode.
  • the switchable balises can be used to provide a moving train with information about slow travel points.
  • the slow travel points are activated by the dispatcher on the operator interface of the signal box at runtime and transmitted to the switchable balises.
  • Predefined slow speed points are part of the fixed ETCS project planning and enable the dispatcher to reduce the speed of routes at any time via track markers. This speed flag tells the ETCS system to reduce the speed profile of all routes that use the affected section of track.
  • projected slow-speed points are commissioned in advance by the construction site or safety supervision and projected by the planning office. Projected slow-speed points offer greater flexibility with regard to the beginning and end of the slow-speed point and can map more complex situations.
  • both types of slow speed points are integrated into the speed profile of the routes by the ETCS system and are completely transparent to the driver.
  • the release signals can be put into a so-called construction site mode within a work track.
  • the signal shows "construction site operation” and the switchable balises at the foot of the signal are switched inactive. This means that work vehicles can pass the signal unhindered even without a previous driving position.
  • the ETCS configuration is advantageously stored in the interlocking security module and telegrams are loaded into the corresponding balises depending on the situation and needs.
  • the ETCS configuration is therefore part of the signal box configuration and is preferably delivered together on the same data carrier. This ensures, firstly, that the configurations of ETCS and signal box are always coordinated. Secondly, this eliminates the time-consuming and personnel-intensive programming of individual LEUs in the field, which results in particular from the geographical distribution of the LEUs and the high degree of chaining between the balise groups. Only the fixed data balises have to be programmed manually in the field.
  • the direct connection between the signal box and balise preferably has a return channel from the ETCS system to the signal box, which does not exist in a classic Level 1 system, or only to a limited extent in some cases.
  • this possibility can be used to report errors or malfunctions and to trigger corresponding security reactions.
  • failures in the Beauty driver or connection problems at the C interface can be recognized by the signal box and passed on to the dispatcher and maintenance.
  • the signal box can also carry out an automatic safety reaction, for example by stopping the affected signals. In ETCS Level 1, such errors and faults can only be revealed by a passing train, which then receives emergency braking depending on the case.
  • the central control of the switchable balises eliminates the dependency of the ETCS messages on the external signaling. All relevant train commands are already mapped in the current ETCS system by cabin signals on the so-called Driver Machine Interface (DMI). Signaling on the route is therefore only necessary in certain operational situations in which the cabin signaling is not effective.
  • DMI Driver Machine Interface
  • Fig. 2 is a schematic representation of a conventional train protection system according to the ETCS level 2 standard.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a train protection system according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a train protection system 30 according to the invention, which contains a plurality of optical railway signals 34 which can be controlled by an interlocking device 50 and which are each equipped with two light points along a route 32.
  • the signal box 50 and the optical railroad signals 34 are connected to one another by electrical lines 36, which can be designed, for example, as data lines.
  • FIG. 3 shows a route section of route 32, which can be part of a free route, a train station or another railway operating point.
  • two optical railway signals 34 are arranged in a stationary manner, which are designed as light signals and are equipped with two light points.
  • a further optical railway signal which is designed as a light signal and is equipped with two light points, is arranged in a stationary manner as a shunting signal 38.
  • the train protection system 30 contains a multiplicity of switchable balises 40 which are arranged in a stationary manner on the route section.
  • the balises 40 are connected directly to the signal box 50 by means of electrical or fiber-optic lines 42 and are connected to the interlocking 50 via the electrical or fiber-optic lines 42 for the transmission of data content the respective balise 40 can be controlled.
  • the data content transmitted from the signal box 50 to the plurality of switchable balises 40 can relate, for example, to a stop command, a driving license for a train journey or shunting trip, a temporary slow speed point, a construction site condition and / or a level crossing protection.
  • Each balise 40 of the plurality of balises 40 is equipped with a communication means 44 (shown by way of example on only one of the balises) for the wireless transmission of the data content from the balise 40 to a train (not shown) passing over the balise 40.
  • the communication means 44 can be designed, for example, as an electromagnetically coupled transponder, which transmits the data content from the balise 40 to the train by radio when a specially provided antenna of a train crossing the balise 40 approaches.
  • Such a transfer of data content is known per se from conventional train protection systems, for example through Eurobalises in a train protection system according to the ETCS standard.
  • Each of the balises 40 is equipped with a communication means 46 (shown by way of example on only one of the other balises) for the wireless reception of data content from a train traveling over the respective balise 40 to the balise 40.
  • the data content received by the multitude of balises 40 from a passing train can, for example, represent a locating report of the train and / or a train closing report. This information can be used to report the track freely.
  • the communication means 46 of each balise 40 is designed to receive the data content wirelessly from a train traveling over the respective balise 40 to the balise 40 as a radio receiver with automatic forwarding, and the respective balise 40 is provided to transmit the received data content via the data signal technology Transfer connection 42 to the signal box 50.
  • the data signal connection 42 of each of the balises 40 with the signal box 50 is designed bidirectionally. In this way, both a communication return channel of the data signal connection 42 from the balise 40 to the signal box 50 and a communication return channel from the train traveling over the balise 40 via the balise 40 to the signal box 50 are set up.
  • the communication means of each balise can receive the data content wirelessly from a train traveling over the respective balise to the balise as a sensor element for detecting electromagnetic energy which is emitted by the train traveling over the balise onto the relevant balise will be trained.
  • the electromagnetic energy emitted by the train traveling over the balise onto the balise can be modulated, for example phase or amplitude modulated.
  • data content in the form of a pulse sequence can be transmitted from a signal of the sensor element.
  • the communication means 44 for transferring data content from the balise 40 to a moving train and the communication means 46 for transferring data content from a passing train to the respective balise 40 are embodied as an integrated single, bidirectional communication means, as a result of which fast and trouble-free processing the data content is guaranteed.
  • a data content transmitted from at least one of the balises 40 to the interlocking 50 via the bidirectional data signal connection 42 can include represent a data content received by the at least one balise 40 from a passing train, an error message regarding the function of the communication between the at least one balise 40 and a passing train and / or a check message regarding the function of the balise 40.
  • each of the switchable balises 40 Via the bidirectional data signal connection 42 of each of the switchable balises 40 with the signal box 50, it is possible from the signal box 50 to switch the balises 40 for both directions of travel. In this way, the multitude of balises 40 can be used for both directions of travel.
  • bidirectional data signal connection signal box-balise 44 means of communication balise train

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Ein Zugsicherungssystem (30) beinhaltet mit einem Stellwerk (50) steuerbare, optische Eisenbahnsignale (34) und stationär an einer Fahrstrecke (32) angeordnete, schaltbare Balisen (40), die datensignaltechnisch unmittelbar mit dem Stellwerk (50) verbindbar und von diesem ansteuerbar sind, wobei jede der Balisen (40) mit zumindest einem Kommunikationsmittel (44) zur Übertragung der Dateninhalte von der Balise (40) zu einem die Balise (40) überfahrenden Zug ausgestattet ist. Zumindest eine Balise (40) ist mit zumindest einem Kommunikationsmittel (46) zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise (40) überfahrenden Zug zur Balise (40) ausgestattet. Die datensignaltechnische Verbindung (42) der zumindest einen Balise (40) der Vielzahl von Balisen (40) mit dem Stellwerk (50) ist bidirektional ausgebildet, und die zumindest eine Balise (40) ist zur Übertragung von Dateninhalten über die datensignaltechnische Verbindung (42) an das Stellwerk (50) vorgesehen.

Description

Flexibles Zugsicherungssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zugsicherungssystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zugsicherungssystem, das durch ein Stellwerk steuerbare optische Eisenbahnsignale und stationäre, schaltbare Balisen aufweist.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der schienengebundenen Verkehrssysteme, insbesondere der Eisenbahn, ist es bekannt, Systeme zur Zugbeeinflussung oder Zugsicherung einzusetzen, um die Fahrt von Zügen zu kontrollieren und beispielsweise bei zu hoher Geschwindigkeit selbsttätig den Zug zu bremsen (Zwangsbremsung). In heutigen Zugsicherungssystemen kommen neben optischen Streckensignalen (als Form- oder Lichtsignal) u.a. auch sogenannte Balisen (auch Bake oder Informationspunkt genannt) zum Einsatz, die einzeln oder in Gruppierungen stationär entlang der Strecke angeordnet sein können. Mittels Balisen können auf passive oder aktive Weise, verbreitet durch elektromagnetische Kopplung beispielsweise im Hochfrequenzbereich, zwischen der Balise und einer Antenne des Zugs sogenannte Datentelegramme übertragen werden. Beispielsweise kann die Balise dabei die Funktion eines elektromagnetisch gekoppelten Transponders ausüben (beispielsweise Eurobalise mit Trägerfrequenz 27,095 MHz), der bei einer Überfahrt eines Zugs ein Datentelegramm aussendet. Die Gegenstelle im Zug ist in diesem Fall das Balise Transmission Module (BTM).
Ein bekanntes standardisiertes Zugsicherungssystem für den europäischen Raum ist durch das European Train Control System (Europäisches Zugbeeinflussungssystem, ETCS) gegeben, das langfristig die unterschiedlichen Zugbeeinflussungssysteme in Europa ablösen soll. ETCS ist ein grundlegender Bestandteil des einheitlichen europäischen Eisenbahnverkehrsleitsystems ERTMS (European Rail Traffic Management System). Der andere wesentliche Bestandteil des ERTMS ist das digitale Mobilfunksystem GSM-R (Global System for Mobile Communications-Rail(way)).
ETCS ist ein standardisiertes Zugsicherungssystem, das in drei unterschiedlichen Ausprägungen ETCS Level 1 , ETCS Level 2 und ETCS Level 3 festgelegt ist.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Zugsicherungssystems 10 nach dem Standard ETCS Level 1 ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt.
Das streckenseitige ETCS-System besteht aus Balisengruppen, die sich aus Festdatenbalisen (passive Balisen) und schaltbaren Balisen zusammensetzen, wobei letztere durch streckenseitige Rechnereinheiten (kurz LEU, engl. Lineside Electronic Unit) angesteuert werden (aktive Balisen). Jedes Lichtsignal ist mit einer solchen LEU ausgerüstet, welche über eine Strommessung im Signalstromkreis den aktuell angezeigten Signalbegriff abgreift und abhängig davon ein bestimmtes Telegramm in die schaltbaren Balisen lädt. Die Balisengruppen senden so einem überfahrenden Zug eine elektronische Ausgabe des angezeigten Signalbegriffes in Form einer Fahrterlaubnis oder eines Haltbefehls.
Beim ETCS Level 1 kann also eine Kommunikation von einer Strecke 1 1 zu einem Zug (nicht dargestellt) derart erfolgen, dass Lampenströme von optischen, als Lichtsignal und in diesem Beispiel als Hauptsignal 12 ausgebildeten Eisenbahnsignalen, die von einem Stellwerk 15 gesteuert werden, von einer streckenseitigen elektronischen Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) 13 gemessen werden und der dem Fahrzeugführer angezeigte Signalaspekt ermittelt wird. Der Signalaspekt könnte z.B. der Signalbegriff „Halt“ bei einem roten Signal und der Signalbegriff „Fahrt“ bei einem grünen Signal sein. Der Signalaspekt wird dann von der LEU 13 in ein elektronisches Telegramm umgewandelt und kann über die schaltbaren Eurobalisen 14 bei einer Überfahrt an den Zug übermittelt werden, wobei je eine Gruppe von Eurobalisen 14 für eine Fahrtrichtung vorgesehen ist. Es handelt sich hierbei also um eine diskontinuierliche Kommunikation von der Strecke 1 1 zum Zug. Der Zug erhält eine "elektronische Version" des Signalbildes des Lichtsignals und kann bei Verstoß entsprechende Sicherheitsreaktionen auslösen. Die Außensignale/Lichtsignale müssen demnach nicht mehr beachten werden.
Die von den Eurobalisen 14 übermittelten elektronischen Telegramme können, wie schon erwähnt, einen fest programmierten Dateninhalt (passive Balise) oder einen veränderlichen Dateninhalt (aktive oder schaltbare Balise) aufweisen.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 ersichtlich, ist beim Zugsicherungssystem 10 gemäß ETCS Level 1 das elektronische Telegramm auf die durch das klassische Signalbild, d.h. auf die Wiedergabe der Lichtsignale, d.h. die vom Stellwerk 15 vorgegeben sind, beschränkt. Eine Reduzierung von Außenanlagen wie beispielsweise den Hauptsignalen 12 ist mit dem ETCS Level 1 nicht möglich. Zudem besteht ein sehr hoher Aufstellungs- bzw. Änderungsaufwand, da die Eurobalisen 14 und die LEUs 13 im Feld von Hand programmiert werden müssen.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Zugsicherungssystems 20 nach dem Standard ETCS Level 2 ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Beim ETCS Level 2 besteht eine ständige Kommunikationsverbindung zwischen einem Stellwerk 26 und einem überfahrenden Zug (nicht dargestellt), die von einer streckenstationären ETCS- Streckenzentrale (Radio Block Center, RBC) 24 wahrgenommen wird. Die ETCS- Streckenzentrale 24 erhält die für Führung und Überwachung des Zugs in dem entsprechenden Streckenabschnitt notwendigen Informationen vom Stellwerk 26. Auf eine Außensignalisierung an der Strecke 21 , beispielsweise mit aufwändigen und teuren Hauptsignalen, kann im Regelfall teilweise oder vollständig verzichtet werden (nicht jedoch auf die Gleisbelegungssensoren), wobei für Rangierfahrten weiterhin Signale 23, beispielsweise einfache Lichtsignale, benötigt werden. Nach einer gesicherten Übernahme des Zugs in den Streckenabschnitt, die eine verschlüsselte Identifizierung des Zugs erfordert, sendet der Zug in regelmäßigen zeitlichen Abständen über einen Rückkanal der ständigen Kommunikationsverbindung (GSM-R Mobilfunk 22) eine beispielsweise odometrisch ermittelte Zugposition an die ETCS-Streckenzentrale 24. Zur Unterstützung der Ermittlung der Zugposition sind Lokalisierungs-Balisen 25 mit festem Dateninhalt stationär an der Strecke 21 angeordnet. In Abhängigkeit von den Informationen des Stellwerks 26 und der gesendeten Zugposition erzeugt die ETCS-Streckenzentrale 24 ggfs ein Fahrbefehlssignal, das über die ständige Kommunikationsverbindung 22 an den Zug weitergeleitet wird und den Zug zur Fahrt in den Streckenabschnitt berechtigt (Movement Authority MA).
Das ETCS Level 2 weist eine hohe Systemkomplexität auf. Für seinen Betrieb muss eine Kommunikation über ein hoch verfügbares GSM-R-Mobilfunknetz 22 zwischen dem Zug und der ETCS-Streckenzentrale 24 (RBC) aufgebaut sein. Damit alle Züge eindeutig und datensignaltechnisch sicher identifiziert werden können, müssen kryptographische Verfahren mit einer entsprechenden Schlüssel- und Zertifikatsverwaltung angewendet werden. Ein Übergang zwischen Funkzellen des GSM-R-Mobilfunknetzes 22 erfordert die Anwendung aufwändiger Übergabeverfahren. Eine Rückmeldung des Zuges zur ETCS- Streckenzentrale 24 ist eine unabdingbare Voraussetzung zum Betrieb des ETCS Level 2. Ein Ausfall des Kommunikations-Rückkanals hat schwerwiegende Folgen auf den betrieblichen Ablauf. Bei einer vollständigen Entfernung der Außensignale besteht bei einem Systemausfall keine Möglichkeit, den Betrieb eingeschränkt weiter zu gewährleisten. Die Lebenszyklusdauern von Zugsicherungsanlagen und Telekommunikationsanlagen sind sehr unterschiedlich. Durch die gegenseitige Abhängigkeit beider Technologien zum Erhalt der Level 2 Funktionalität sind Investitionen zur Erneuerung der Telekommunikationstechnik während der Anlagenlebensdauer sehr wahrscheinlich.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das ETCS Level 3 im Vergleich zum ETCS Level 2 u.a. zusätzlich beinhaltet, dass eine Gleisfreimeldung nicht mehr streckenseitig erfolgt, sondern allein durch die Positionsmeldung des Zuges an die ETCS-Streckenzentrale (RBC) hergestellt wird.
Obwohl das bekannte Zugsicherungssystem gemäß ETCS Level 2 bereits Vorteile aufweist, bietet der technische Bereich der Zugsicherungssysteme noch Raum für Verbesserungen.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt daher insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Zugsicherungssystem bereitzustellen, mit dem vorteilhaft möglichst viele Funktionen des ETCS Level 2 und/oder des ETCS Level 3 erreicht werden können, und das dabei eine geringere Systemkomplexität aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Zugsicherungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Merkmale, die in dieser Beschreibung aufgeführt sind, auch in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sein können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung darstellen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Das erfindungsgemäße Zugsicherungssystem beinhaltet eine Vielzahl von durch ein Stellwerk steuerbaren optischen Eisenbahnsignalen und eine Vielzahl von stationär an zumindest einem Fahrstreckenabschnitt einer Fahrstrecke angeordneten, schaltbaren (aktiven) Balisen. Die Balisen sind datensignaltechnisch/funktional unmittelbar mit dem Stellwerk verbindbar und von diesem zur Übertragung von Dateninhalten auf die jeweilige Balise ansteuerbar. Jede Balise der Vielzahl von Balisen ist mit zumindest einem Kommunikationsmittel zur Übertragung der Dateninhalte von der Balise zu einem die Balise überfahrenden Zug ausgestattet.
Dabei ist zumindest eine Balise der Vielzahl von Balisen mit zumindest einem Kommunikationsmittel zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise ausgestattet.
Die datensignaltechnische Verbindung zumindest einer Balise der Vielzahl von Balisen mit dem Stellwerk ist bidirektional ausgebildet und die zumindest eine Balise ist zur Übertragung von Dateninhalten über die datensignaltechnische Verbindung an das Stellwerk vorgesehen.
Unter dem Begriff „Vielzahl“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Anzahl von zumindest zwei verstanden werden. Unter dem Begriff„dazu vorgesehen“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere speziell dafür programmiert, ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.
Die vom Stellwerk auf die Balisen übertragbaren Dateninhalte können insbesondere als elektronisches Telegramm ausgebildet sein.
Die steuerbaren optischen Eisenbahnsignale können insbesondere als Lichtsignale ausgebildet sein.
Zusätzlich zu den schaltbaren Balisen kann das erfindungsgemäße Zugsicherungssystem durch eine Vielzahl von nicht schaltbaren (passiven) Balisen mit festem Dateninhalt ergänzt werden.
Durch das vorgeschlagene Zugsicherungssystem können viele Funktionen des ETCS Level 2 erreicht werden, wobei die Komplexität des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems gegenüber dem ETCS Level 2 erheblich verringert werden kann und zumindest einige der genannten Nachteile des ETCS Level 2 beseitigt werden können.
Dadurch, dass das Stellwerk Zugsignale (= Zugbefehle) datensignaltechnisch/funktional unmittelbar d.h. direkt an die Balisen übertragen kann, ohne dabei auf Lichtsignale oder eine streckenseitige elektronische Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) als Vermittlungseinheit zurückgreifen zu müssen, kann die gesamte Bandbreite der Befehle des ETCS Level 1 vorteilhaft genutzt und die Gestaltung des Betriebs des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems in vielfältiger Weise flexibler gestaltet werden. Anders als bei einer klassischen ETCS Level 1 Anlage, werden also hier die Datentelegramme direkt im/vom Stellwerk erstellt und unmittelbar an die Balisen übermittelt.
Zudem können durch die bidirektional ausgebildete datensignaltechnische Verbindung über einen Rückkanal der datensignaltechnischen Verbindung Dateninhalte eines Zuges als Rückmeldung über die schaltbare Balise zum Stellwerk übertragen werden. Dadurch dass die Balisen über die datensignaltechnische Verbindung direkt mit dem Stellwerk verbunden sind, d.h. ohne dabei auf Lichtsignale oder eine streckenseitige elektronische Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) als Vermittlungseinheit zurückgreifen zu müssen, ist es klar dass auch diese Rückmeldungen direkt von der Balise an das Stellwerk übermittelt werden können.
Die Rückmeldungen können beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, zur Ortung des Zugs und/oder zu Gleisfreimeldungszwecken verwendet werden.
Der Rückkanal der bidirektional ausgebildeten datensignaltechnischen Verbindung kann in geeigneten Ausgestaltungen auch für eine schnelle und direkte Meldung von Störungen und/oder Fehlern innerhalb des Zugsicherungssystems an das Stellwerk genutzt werden. Dadurch kann eine rasche Reaktion des Stellwerks, beispielsweise in Form einer Anpassung der Verkettung von Balisen oder eine Sicherheitsreaktion, ermöglicht werden. Eine solche Rückmeldung ist also, im Gegensatz zu den vom Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen, nicht auf eine Fehlererkennung und Meldung durch den Zug angewiesen.
Als eine weitere Folge kann eine Kabinensignalisierung im Zug flexibler, deutlicher und damit sicherer gestaltet werden. Eine Kontrolle und sichere Gewährleistung der erlaubten Zuggeschwindigkeit sowie der erlaubten Fahrtlänge kann auf diese Weise erreicht werden.
Da die zu übertragenden Dateninhalte bzw. elektronischen Telegramme vom Stellwerk erstellt und verwaltet werden und unmittelbar d.h. ohne dabei auf Lichtsignale oder eine streckenseitige elektronische Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) zurückzugreifen, entfällt zudem zumindest größtenteils eine Programmierung im Feld.
Als Beispiele seien genannt:
Eine direkte Übertragung temporärer Langsamfahrstellen, beispielsweise bei Personen im Gleis, Baustellenzustände und/oder gestörte Bahnübergänge an den Zug können ermöglicht sein.
Übertragene Telegramme sind fahrstraßenspezifisch und nicht mehr auf den Aspekt des Lichtsignals beschränkt. Dies kann Betriebsoptimierungen vor allem bezüglich der
Geschwindigkeit und Systemrobustheit erlauben.
Da die Telegramme vom Stellwerk verwaltet werden, kann zumindest größtenteils eine Programmierung im Feld entfallen.
Die beim ETCS L2 existierende Kombination mit bzw. Abhängigkeit von der Mobilfunktechnik (GSM-R-Funksystem) entfällt.
Mit dem vorgeschlagenen Zugsicherungssystem kann ferner eine drastische Reduzierung der noch erforderlichen Außensignalgebung erreicht werden, die bei einem Ausfall des Zugsicherungssystems weiterhin einen eingeschränkten Betrieb ermöglicht. Die Außensignalgebung kann sich in geeigneten Ausgestaltungen beispielsweise auf Lichtsignale beschränken, die vorteilhaft und im Gegensatz zum ETCS L2 sowohl für Zugfahrten als auch für Rangierfahrten genutzt werden können.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im ETCS L1 -Standard eine Übertragung von Datensignalen von einer schaltbaren Balise an ein Stellwerk nicht vorgesehen oder spezifiziert ist. Über das sogenannte„Cable Interface“ zwischen Stellwerk bzw. LEU und der schaltbaren Balise ist im ETCS L1 -Standard eine Übertragung von Datensignalen vom Stellwerk bzw. der LEU an die schaltbare Balise vorgesehen. Die einzige, im Standard vorgesehene Rückmeldemöglichkeit der Balise an das Stellwerk bzw. LEU ist die Statusmeldung der Balise, dass diese von einem Zug mit Energie bestrahlt und somit ausgelesen wird.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das zumindest eine Kommunikationsmittel zum Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise vergleichbar ausgebildet, wie das Kommunikationsmittel zum Empfang zumindest eines Dateninhaltes von einer Balise zu einem die Balise überfahrenden Zug. Auf diese Weise kann ein Rückkanal der bidirektional ausgebildeten datensignaltechnischen Verbindung von der Balise zum Stellwerk auf gerätetechnisch besonders einfache Weise bereitgestellt werden.
Bevorzugt kann die Detektion der elektromagnetischen Energie in einem vorbestimmten Frequenzbereich und/oder einer vorbestimmten Modulationsfrequenz der elektromagnetischen Energie erfolgen, wodurch eine besonders störungsunempfindliche Detektion erreicht und beide Kommunikationsrichtungen unterschieden werden können.
In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems ist das zumindest eine Kommunikationsmittel zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise als Funkempfänger mit automatischer Weiterleitung ausgebildet und die Balise dazu vorgesehen, den zumindest einen empfangenen Dateninhalt über die datensignaltechnische Verbindung an das Stellwerk zu übermitteln. Auf diese Weise kann eine direkte und rasche Übermittlung von Rückmeldungen eines Zugs an das Stellwerk ermöglicht werden.
In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems entspricht das zumindest eine Kommunikationsmittel zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise dem im ETCS Standard spezifizierten, standardisierten Rückmeldekanal, wobei die beschriebene Rückmeldung auch zu anderen Zwecken als den im Standard vorgesehenen benutzt werden kann, so zum Beispiel als Ortungsmeldung oder Zugschlussmeldung. Diese Informationen können genutzt werden um das Gleis frei zu melden.
Bevorzugt sind das Kommunikationsmittel zur Übertragung von Dateninhalten von der Balise zu einem überfahrenden Zug und das Kommunikationsmittel zur Übertragung zumindest eines Dateninhalts von einem überfahrenden Zug zur Balise als ein integriertes, einziges, bidirektionales Kommunikationsmittel ausgebildet. Dieses Kommunikationsmittel kann physikalisch mittelbar oder unmittelbar, sowie über ein Netzwerk oder eine Punkt-zu-Punkt- Verbindung die Kommunikationspartner miteinander verbinden. Auf diese Weise können eine besonders schnelle und störungsfreie Übertragung von Rückmeldungen eines Zugs über die Balise an das Stellwerk und eine kompakte Bauweise der Balise erreicht werden.
Bevorzugt sind die Eisenbahnsignale der Vielzahl von optischen Eisenbahnsignalen alle des gleichen Typs und mit jeweils höchstens zwei Lichtpunkten ausgestattet. Derartige Eisenbahnsignale sind für den Betrieb des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems ausreichend, können sowohl exklusiv für Zugfahrten, exklusiv für Rangierfahrten als auch als kombiniertes Signal für Zugfahrten und Rangierfahrten genutzt werden und einen eingeschränkten Betrieb auch bei einem Ausfall des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems ermöglichen. Gegenüber den bekannten Hauptsignalen kann durch den Einsatz von optischen Eisenbahnsignalen mit höchstens zwei Lichtpunkten im vorgeschlagenen Zugsicherungssystem eine erhebliche Einsparung von Material und Kosten erzielt werden.
Dieser Vorteil ist auch in Ausführungsformen des Zugsicherungssystems erreichbar, in denen der Fahrstreckenabschnitt einen Bahnhof beinhaltet und in einem Bahnhofsbereich der Fahrstrecke höchstens eines der optischen Eisenbahnsignale mit höchstens zwei Lichtpunkten angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Vielzahl von stationär an zumindest einem Fahrstreckenabschnitt der Fahrstrecke angeordneten, schaltbaren Balisen für beide Fahrtrichtungen der Fahrstrecke schaltbar. Die Balisen können dadurch in beiden Fahrtrichtungen genutzt werden, so dass sich ihre Anzahl in dem vorgeschlagenen Zugsicherungssystem reduzieren lässt. Je nach Anordnung der Vielzahl von Balisen kann eine schaltbare Balise zu einem betrachteten Zeitpunkt Gültigkeit für eine oder gleichzeitig für beide Fahrtrichtungen haben
In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems stellt der vom Stellwerk auf eine der schaltbaren Balisen übertragene Dateninhalt zumindest eines aus einem Haltbefehl, einer Fahrterlaubnis für Zugfahrten, einer Fahrterlaubnis für Rangierfahrten, einer temporären Langsamfahrstelle, einem Baustellenzustand und einer Bahnübergangssicherung dar. Auf diese Weise kann das Stellwerk unter Vermeidung einer Mobilfunkverbindung Zugsignale (= Zugbefehle) direkt an die Balisen und über die Balisen an einen Zug übertragen, wodurch die gesamte Bandbreite der Befehle des ETCS Level 1 vorteilhaft genutzt und die Gestaltung des Betriebs des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems in vielfältiger Weise flexibler gestaltet werden kann.
Bevorzugt stellt der von zumindest einer der Balisen von einem überfahrenden Zug empfangene zumindest eine Dateninhalt zumindest eines aus einer Ortungsmeldung und einer Zugschlussmeldung dar. Auf diese Weise kann das Stellwerk unter Vermeidung der Verwendung einer Mobilfunkverbindung diesbezügliche Rückmeldungen des Zuges erhalten und diese Informationen ggf. nutzen um das Gleis frei zu melden.
In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems stellt ein von zumindest einer der Balisen über die bidirektionale datensignaltechnische Verbindung an das Stellwerk übertragene Dateninhalt zumindest eines aus
einem von der zumindest einen Balise von einem überfahrenden Zug empfangenen Signal,
einer Fehlermeldung bezüglich der Funktion der Kommunikation zwischen der zumindest einen Balise und einem überfahrenden Zug, und
einer Prüfungsmeldung und/oder eines Lebenszeichens bezüglich der Funktion der Balise dar.
Auf diese Weise kann neben der Übertragung des von einem überfahrenden Zug an die Balise übertragenden Dateninhalts auch die Funktion der Balise überwacht werden. Dazu kann die Balise beispielsweise bei jeder Überfahrt durch einen Zug ein Bestätigungssignal an das Stellwerk senden.
Im erfindungsgemäßen System werden demnach schaltbare Balisen funktional unmittelbar mit der Stellwerklogik verbunden. Der Inhalt der Balisentelegramme wird direkt durch das Stellwerk bestimmt / programmiert und von diesem gesteuert. Somit kann auf die Schnittstelle über Signalabgriff und LEU verzichtet werden.
Aus der unmittelbaren Verbindung (d.h. ohne LEU) zwischen Stellwerk und Balisen ergeben sich neue technische und betriebliche Möglichkeiten, welche dem System annähernd die Funktionalitäten eines Level 2-Systems verleihen.
Im klassischen ETCS-System mit Signalabgriff (Level 1 ) sind die ETCS-Nachrichten eine Abbildung des angezeigten Signalbegriffes. Eine LEU enthält die gleiche Anzahl möglicher Telegramme wie das entsprechende Signal Begriffe anzeigen kann. Die Bandbreite an möglichen Befehlen ist somit durch das vorhandene Signalsystem begrenzt. Zudem ist ein abgegriffener Signalaspekt nicht immer eindeutig einem Fahrweg zuzuordnen.
Durch die erfindungsgemäße, zentrale Steuerung der Balisen werden die ETCS- Telegramme vom angezeigten Signalbegriff entkoppelt und können so beliebige Befehle enthalten. Dies bietet einen größeren Freiraum und mehr Flexibilität um die Fahrt- und Streckendaten situationsspezifisch zu übertragen. Im erfindungsgemäßen System kann dies z.B. benutzt werden, um einem Zug den Fahrweg eindeutig mitzuteilen. Es kann somit auf die„Repositioning“-Funktion verzichtet werden, was die Komplexität der ETCS-Projektierung deutlich reduziert und die Interoperabilität mit verschiedenartigem Rollmaterial verbessert.
Über die eindeutige Fahrstraßeninformation kann ebenfalls ein fahrstraßenscharfes Geschwindigkeits- und Neigungsprofil übermittelt werden. Somit kann zum Beispiel im Bahnhof die Geschwindigkeit erst ab der ersten, tatsächlich im abzweigenden Strang befahrenen Weiche reduziert werden und nach dem Passieren der Letzten sofort wieder erhöht werden.
Über Bedienhandlungen des Fahrdienstleiters am Stellwerk können situationsabhängig Zusatzinformationen in die Balisen geladen oder entfernt werden. Dies kann z.B. benutzt werden um im Betrieb Langsamfahrstellen über eine Fahrterlaubnis zu blenden und / oder um Signale in den Baustellenmodus zu schalten.
Über die schaltbaren Balisen können bei Bedarf einem fahrenden Zug Informationen über Langsamfahrstellen mitgeteilt werden. Die Langsamfahrstellen werden in einem solchen Fall vom Fahrdienstleiter auf der Bedienoberfläche des Stellwerkes zur Laufzeit aktiviert und an die schaltbaren Balisen übermittelt. Hierbei werden zwei Arten von Langsamfahrstellen unterschieden: vordefinierte und projektierte Langsamfahrstellen.
• Vordefinierte Langsamfahrstellen sind Teil der festen ETCS-Projektierung und ermöglichen es dem Fahrdienstleiter, jederzeit die Geschwindigkeit von Fahrstraßen über Gleismerker zu reduzieren. Dieser Geschwindigkeitsmerker gebietet dem ETCS-System das Geschwindigkeitsprofil aller Fahrstraßen, die den betroffenen Gleisabschnitt beanspruchen, zu reduzieren.
• Projektierte Langsamfahrstellen werden im Gegensatz hierzu im Vorfeld von der Baustellen- oder Sicherungsaufsicht beauftragt und vom Planungsbüro projektiert. Projektierte Langsamfahrstellen bieten eine größere Flexibilität, was Beginn und Ende der Langsamfahrstelle betrifft, und können komplexere Situationen abbilden.
Beide Arten von Langsamfahrstellen werden in einer bevorzugten Ausführung vom ETCS- System in das Geschwindigkeitsprofil der Fahrstraßen integriert und sind für den Triebfahrzeugführer vollständig transparent.
In Arbeitsgleisen werden keine Fahrten gestellt, weswegen die Signale alle Halt zeigen. Um den betrieblichen Ablauf im Arbeitsgleis zu vereinfachen, können die Freigabesignale innerhalb eines Arbeitsgleises in einen sogenannten Baustellenmodus versetzt werden. In diesem Fall zeigt das Signal "Baustellenbetrieb" und die schaltbaren Balisen am Fuß des Signals werden inaktiv geschaltet. So können Arbeitsfahrzeuge das Signal auch ohne vorhergehende Fahrtstellung ungehindert passieren.
Die ETCS-Projektierung ist vorteilhafterweise im Sicherungsmodul des Stellwerks hinterlegt und Telegramme werden je nach Situation und Bedarf in die entsprechenden Balisen geladen. Die ETCS-Projektierung ist somit als Teil der Stellwerkprojektierung anzusehen und wird bevorzugt gemeinsam, auf dem gleichen Datenträger, ausgeliefert. Somit ist erstens gesichert, dass die Projektierungen von ETCS und Stellwerk immer aufeinander abgestimmt sind. Zweitens entfällt so die zeit- und personalintensive Programmierung von einzelnen LEU im Feld, die sich insbesondere durch die geografische Verteilung der LEU und durch das hohe Maß an Verkettung zwischen den Balisengruppen ergibt. Es müssen lediglich die Festdatenbalisen noch im Feld per Hand programmiert werden.
Die direkte Verbindung von Stellwerk und Balisen weist bevorzugt einen Rückkanal vom ETCS-System zum Stellwerk auf, welcher in einem klassischen Level 1 System nicht, oder zum Teil nur sehr eingeschränkt, besteht. In einer bevorzugten Ausführung kann diese Möglichkeit genutzt werden, um Fehler oder Störungen zu melden und entsprechende Sicherheitsreaktionen auszulösen. So können Ausfälle in den Balisentreibern oder Verbindungsprobleme an der C-Schnittstelle (Balisenkabel) vom Stellwerk erkannt und an Fahrdienstleiter und Instandhaltung weitergereicht werden. Das Stellwerk kann auch eine automatische Sicherheitsreaktion ausführen, zum Beispiel die betroffenen Signale auf Halt stellen. Im ETCS Level 1 können solche Fehler und Störungen nur durch einen vorbeifahrenden Zug offenbart werden, welcher je nach Fall dann eine Zwangsbremsung erhält.
Durch die zentrale Steuerung der schaltbaren Balisen entfällt die Abhängigkeit der ETCS- Nachrichten von der Außensignalisierung. Alle relevanten Zugbefehle werden auch im gegenwärtigen ETCS-System bereits durch Kabinensignale auf dem sogenannten Driver Machine Interface (DMI) abgebildet. Eine Signalgebung auf der Strecke ist somit nur noch in bestimmten betrieblichen Situationen notwendig, in denen die Kabinensignalisierung nicht wirksam ist.
Dies erlaubt es, die Außensignalisierung und somit die Anzahl der streckenseitigen Anlagen erheblich zu reduzieren. Vorsignale, Wiederholer und Zusatzanzeiger werden abgeschafft, sowie eine Reihe nicht mehr notwendiger Signaltafeln. Für das erfindungsgemäße System kann schlussendlich nur ein einziges, signaltechnisch sicheres Lichtsignal übrig bleiben. Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines konventionellen Zugsicherungssystems gemäß dem Standard ETCS Level 1 ,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines konventionellen Zugsicherungssystems gemäß dem Standard ETCS Level 2, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems 30, das entlang einer Fahrstrecke 32 eine Vielzahl von durch ein Stellwerk 50 steuerbaren, optischen Eisenbahnsignalen 34 beinhaltet, die jeweils mit zwei Lichtpunkten ausgestattet sind. Zur Ansteuerung der optischen Eisenbahnsignale 34 sind das Stellwerk 50 und die optischen Eisenbahnsignale 34 durch elektrische Leitungen 36, die beispielsweise als Datenleitungen ausgebildet sein können, miteinander verbunden.
Die Fig. 3 stellt einen Fahrstreckenabschnitt der Fahrstrecke 32 dar, der Teil einer freien Strecke, eines Bahnhofs oder einer sonstigen Eisenbahnbetriebsstelle sein kann. Im Bereich des Fahrstreckenabschnittes sind zwei optische Eisenbahnsignale 34 stationär angeordnet, die als Lichtsignal ausgebildet und mit zwei Lichtpunkten ausgestattet sind. Außerdem ist ein weiteres optisches Eisenbahnsignal, das als Lichtsignal ausgebildet und mit jeweils zwei Lichtpunkten ausgestattet ist, als Rangiersignal 38 stationär angeordnet.
Das Zugsicherungssystem 30 enthält eine Vielzahl von stationär an dem Fahrstreckenabschnitt angeordneten, schaltbaren Balisen 40. Die Balisen 40 sind mittels elektrischer oder faseroptischer Leitungen 42 datensignaltechnisch unmittelbar mit dem Stellwerk 50 verbunden und sind von diesem über die elektrischen oder faseroptischen Leitungen 42 zur Übertragung von Dateninhalten auf die jeweilige Balise 40 ansteuerbar. Der vom Stellwerk 50 auf die Vielzahl der schaltbaren Balisen 40 übertragene Dateninhalt kann beispielsweise u.a. einen Haltbefehl, eine Fahrterlaubnis für eine Zugfahrt oder Rangierfahrt, eine temporäre Langsamfahrstelle, einen Baustellenzustand und/oder eine Bahnübergangssicherung betreffen.
Jede Balise 40 der Vielzahl von Balisen 40 ist mit einem Kommunikationsmittel 44 (beispielhaft an nur einer der Balisen dargestellt) zur drahtlosen Übertragung der Dateninhalte von der Balise 40 zu einem die Balise 40 überfahrenden Zug (nicht dargestellt) ausgestattet. Das Kommunikationsmittel 44 kann beispielsweise als elektromagnetisch gekoppelter Transponder ausgebildet sein, der bei einer Annäherung einer speziell dafür vorgesehenen Antenne eines die Balise 40 überfahrenden Zugs die Dateninhalte von der Balise 40 per Funk auf den Zug überträgt. Eine derartige Übertragung von Dateninhalten ist aus konventionellen Zugsicherungssystemen, beispielsweise durch Eurobalisen bei einem Zugsicherungssystem gemäß ETCS-Standard, an sich bekannt.
Jede der Balisen 40 ist mit einem Kommunikationsmittel 46 (beispielhaft an nur einer anderen der Balisen dargestellt) zum drahtlosen Empfang von Dateninhalten von einem die jeweilige Balise 40 überfahrenden Zug zur Balise 40 ausgestattet.
Die von der Vielzahl der Balisen 40 von einem überfahrenden Zug empfangenen Dateninhalte können beispielsweise u.a. eine Ortungsmeldung des Zuges und/oder eine Zugschlussmeldung darstellen. Diese Informationen können genutzt werden um das Gleis frei zu melden.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kommunikationsmittel 46 jeder Balise 40 zum drahtlosen Empfang der Dateninhalte von einem die jeweilige Balise 40 überfahrenden Zug zur Balise 40 als Funkempfänger mit automatischer Weiterleitung ausgebildet, und die jeweilige Balise 40 ist dazu vorgesehen, die empfangenen Dateninhalte über die datensignaltechnische Verbindung 42 an das Stellwerk 50 zu übertragen. Zu diesem Zweck ist die datensignaltechnische Verbindung 42 jeder der Balisen 40 mit dem Stellwerk 50 bidirektional ausgebildet. Auf diese Weise ist sowohl ein Kommunikations- Rückkanal der datensignaltechnischen Verbindung 42 von der Balise 40 zum Stellwerk 50 als auch ein Kommunikations-Rückkanal von dem die Balise 40 überfahrenden Zug über die Balise 40 zum Stellwerk 50 eingerichtet.
In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Kommunikationsmittel jeder Balise zum drahtlosen Empfang der Dateninhalte von einem die jeweilige Balise überfahrenden Zug zur Balise als Sensorelement zur Detektion von elektromagnetischer Energie, die von dem die Balise überfahrenden Zug auf die betreffende Balise abgestrahlt wird, ausgebildet sein. Die von dem die Balise überfahrenden Zug auf die Balise abgestrahlte elektromagnetische Energie kann moduliert, beispielsweise phasen- oder amplitudenmoduliert, sein. Unter Verwendung einer elektronischen Schwellenwerterkennung kann aus einem Signal des Sensorelements ein Dateninhalt in Form einer Pulsfolge übertragen werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Kommunikationsmittel 44 zur Übertragung von Dateninhalten von der Balise 40 zu einem überfahrenden Zug und das Kommunikationsmittel 46 zur Übertragung von Dateninhalten von einem überfahrenden Zug zur jeweiligen Balise 40 als ein integriertes einziges, bidirektionales Kommunikationsmittel ausgebildet, wodurch eine schnelle und störungsfreie Verarbeitung der Dateninhalte gewährleistet ist.
Ein von zumindest einer der Balisen 40 über die bidirektionale datensignaltechnische Verbindung 42 an das Stellwerk 50 übertragener Dateninhalt kann u.a. einen von der zumindest einen Balise 40 von einem überfahrenden Zug empfangenen Dateninhalt, eine Fehlermeldung bezüglich der Funktion der Kommunikation zwischen der zumindest einen Balise 40 und einem überfahrenden Zug und/oder eine Prüfungsmeldung bezüglich der Funktion der Balise 40 darstellen.
Über die bidirektional ausgebildete datensignaltechnische Verbindung 42 jeder der schaltbaren Balisen 40 mit dem Stellwerk 50 ist es vom Stellwerk 50 aus möglich, die Balisen 40 für beide Fahrtrichtungen zu schalten. Auf diese Weise kann die Vielzahl der Balisen 40 für beide Fahrtrichtungen genutzt werden.
Liste der Bezugszeichen
10 Zugsicherungssystem ETCS Level 1
1 1 Strecke
12 Hauptsignal
13 LEU
14 Eurobalise
15 Stellwerk
20 Zugsicherungssystem ETCS
Level 2
21 Strecke
22 GSM-R Mobilfunk
23 Lichtsignal
24 ETCS-Streckenzentrale, Radio
Block Center (RBC)
25 Lokalisierung-Balise (Festdaten)
26 Stellwerk
30 Zugsicherungssystem
32 Fahrstrecke
34 optisches Eisenbahnsignal
36 elektrische Leitungen Stellwerk-
Eisenbahnsignale
38 Rangiersignal
40 schaltbare Balise
42 bidirektionale datensignaltechni- sche Verbindung Stellwerk-Balise 44 Kommunikationsmittel Balise-Zug
46 Kommunikationsmittel Zug-Balise
50 Stellwerk

Claims

Ansprüche
1. Zugsicherungssystem (30), beinhaltend
eine Vielzahl von durch ein Stellwerk (50) steuerbaren optischen
Eisenbahnsignalen (34),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vielzahl von stationär an zumindest einem Fahrstreckenabschnitt einer Fahrstrecke (32) angeordneten, schaltbaren Balisen (40), die datensignaltechnisch unmittelbar mit dem Stellwerk (50) verbindbar und von diesem zur Übertragung von Dateninhalten auf die jeweilige Balise (40) ansteuerbar sind, wobei jede Balise (40) der Vielzahl von Balisen (40) mit zumindest einem
Kommunikationsmittel (44) zur Übertragung der Dateninhalte von der Balise (40) zu einem die Balise (40) überfahrenden Zug ausgestattet ist,
zumindest eine Balise (40) der Vielzahl von Balisen (40) mit zumindest einem Kommunikationsmittel (46) zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise (40) überfahrenden Zug zur Balise (40) ausgestattet ist, und die datensignaltechnische Verbindung (42) zumindest einer Balise (40) der Vielzahl von Balisen (40) mit dem Stellwerk (50) bidirektional ausgebildet und die zumindest eine Balise (40) zur Übertragung von Dateninhalten über die datensignaltechnische Verbindung (42) an das Stellwerk (50) vorgesehen ist.
2. Zugsicherungssystem (30) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Kommunikationsmittel (46) zum Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise (40) überfahrenden Zug zur Balise (40) als Sensorelement zur Detektion von elektromagnetischer Energie, von dem die Balise (40) überfahrenden Zug auf die betreffende Balise (40) abgestrahlt, ausgebildet ist.
3. Zugsicherungssystem (30) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Kommunikationsmittel (46) zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise (40) überfahrenden Zug zur Balise (40) als Funkempfänger mit automatischer Weiterleitung ausgebildet und die Balise (40) dazu vorgesehen ist, den zumindest einen empfangenen Dateninhalt über die datensignaltechnische Verbindung (42) an das Stellwerk (50) zu übermitteln.
4. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsmittel (44) zur Übertragung von Dateninhalten von der Balise (40) zu einem überfahrenden Zug und das Kommunikationsmittel (46) zur Übertragung zumindest eines Dateninhalts von einem überfahrenden Zug zur Balise (46) als ein bidirektionales Kommunikationsmittel ausgebildet sind.
5. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vielzahl von nicht schaltbaren Balisen mit festem Dateninhalt umfasst.
6. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die optischen Eisenbahnsignale (34) der Vielzahl von optischen
Eisenbahnsignalen (34) mit jeweils höchstens zwei Lichtpunkten ausgestattet sind.
7. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die optischen Eisenbahnsignale (34) der Vielzahl von optischen
Eisenbahnsignalen (34) alle des gleichen Typs sind.
8. Zugsicherungssystem (30) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrstreckenabschnitt einen Bahnhof beinhaltet und in einem Bahnhofsbereich der Fahrstrecke (32) mindestens eines der optischen Eisenbahnsignale (34) angeordnet ist.
9. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vielzahl von stationär an zumindest einem Fahrstreckenabschnitt der Fahrstrecke (32) angeordneten, schaltbaren Balisen (40) für beide Fahrtrichtungen der Fahrstrecke (32) schaltbar ist.
10. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vom Stellwerk (50) auf eine der schaltbaren Balisen (40) übertragene Dateninhalt zumindest eines aus
einem Haltbefehl,
einer Fahrterlaubnis für eine Zugfahrt,
einer Fahrterlaubnis für eine Rangierfahrt, einer temporären Langsamfahrstelle,
einem Baustellenzustand, und
einer Bahnübergangssicherung
betrifft.
1 1. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der von zumindest einer der Balisen (40) von einem überfahrenden Zug empfangene zumindest eine Dateninhalt zumindest eines aus
einer Ortungsmeldung, und
- einer Zugschlussmeldung
darstellt.
12. Zugsicherungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein von zumindest einer der Balisen (40) über die bidirektionale datensignaltechnische Verbindung (42) an das Stellwerk (50) übertragene Dateninhalt zumindest eines aus einem von der zumindest einen Balise (40) von einem überfahrenden Zug empfangenen Dateninhalt,
einer Fehlermeldung bezüglich der Funktion der Kommunikation zwischen der zumindest einen Balise (40) und einem überfahrenden Zug, und
- einer Prüfungsmeldung und/oder Lebenszeichens bezüglich der Funktion der
Balise (40)
darstellt.
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