WO2021219308A1 - Fahrzeugsteuerverfahren und fahrzeugsteuersystem - Google Patents

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WO2021219308A1
WO2021219308A1 PCT/EP2021/058074 EP2021058074W WO2021219308A1 WO 2021219308 A1 WO2021219308 A1 WO 2021219308A1 EP 2021058074 W EP2021058074 W EP 2021058074W WO 2021219308 A1 WO2021219308 A1 WO 2021219308A1
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WO
WIPO (PCT)
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new
vehicle
lrbg
previous
nid
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/058074
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sabine KANITZ-PROTZNER
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Priority to EP21718036.3A priority Critical patent/EP4126634B1/de
Publication of WO2021219308A1 publication Critical patent/WO2021219308A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vehicle control method in which a trackside device initially states that the vehicle position is unreliable when a vehicle starts running.
  • the invention also relates to a vehicle control system in which a trackside device is set up to initially state a vehicle position as unreliable when a vehicle starts running and to respond to a driver permission request of the vehicle with an authorization to drive in personal responsibility.
  • ETCS European train control system
  • ERTMS European Rail Traffic Management System
  • ETCS European Train Control System
  • GSM-R Global System for Mobile Communication-Railway
  • ETCS in-vehicle equipment consists of several components.
  • the essential component is a vehicle-side equipment in the form of an ETCS on-board device or ETCS on-board device (English: ETCS Onboard Unit, ETCS OBU for short) with a vehicle-side computer system in the form of a secure ETCS vehicle computer (English: European Vital Computer, EVC for short).
  • ETCS OBU ETCS Onboard Unit
  • ETCS OBU European Vital Computer
  • GSM-R transmission facility including Eurora dio
  • ETCS European train control system
  • Level STM which from specification version SRS Baseline 3 is no longer referred to as Level STM, but as Level NTC (National Train Control);
  • the route information is transmitted directly to the vehicle via balises (level 1 LS) or via the GSM-R mobile radio system (level 2 and level 3) between the vehicle and an ETCS control center (RBC) wear.
  • balises level 1 LS
  • GSM-R mobile radio system level 2 and level 3
  • RRC ETCS control center
  • level 1 level 2 and level 3 in particular, data points in the form of balises or groups of balises are used in a known manner.
  • ETCS has the full functionality of train control with discontinuous transmission and continuous monitoring. Information is transmitted with balises (Eurobalises) and can be supplemented by infill elements (Infill balises or infill radio). A track-side (infrastructure-side) track vacancy report is still required.
  • the functionality of the DMI means that stationary signals can be dispensed with.
  • so-called transparent data balises are used in Level 1, by means of which a respective driver's permit (English: Movement Authority) is transmitted to the vehicle being driven over. They are arranged at least at the virtual locations of the main and distant signals.
  • Level 2 is a train control system with continuous transmission and monitoring. This makes it possible to transfer data from the vehicle to the infrastructure.
  • the vehicle is located using fixed data balises and odometry.
  • the central interface between the respective vehicle and a signal box is a trackside facility in the form of an ETCS track control center (English: Radio Block Center, RBC for short).
  • the interlocking is still responsible for route security and transmits information about it to the respective ETCS route control center, which in turn issues the respective driver's license nis generated.
  • ETCS level 2 continuous communication between the vehicle and the route takes place using GSM-R. Track-side track vacancy detection is required.
  • ETCS level 3 works in the same way as level 2, but here there is no need for track-side track vacancy detection.
  • the RBC also takes on the function of track vacancy detection.
  • the train completeness must be monitored by the ETCS on-board equipment.
  • ETCS level 3 also enables a "moving block", so that in some cases a further increase in capacity can be achieved.
  • the route is no longer divided into fixed block distances.
  • balises are arranged in groups of 1-8 balises, thus forming a group of balises. At least two balises are required to recognize the direction; more are used if a larger amount of information is to be transmitted or a particularly high level of availability is required, which is achieved using redundant telegrams.
  • the vehicle is located using fixed data balises, which are measured very precisely and reflect the relocated location. Between these balises, the respective vehicle is located by extrapolating the distance traveled, which is measured with the odometry. Since the extrapolation is subject to errors, this must be taken into account when calculating the vehicle position. For this purpose, a confidence interval is formed which increases linearly with increasing distance from the last position balise - i.e. the last relevant balise group (English: Last Relevant Balise Group, LRBG for short).
  • ETCS modes are also defined.
  • the modes describe the states in which the EVC can be. There are the following modes, among others:
  • - SH (Shunting) mode mode for maneuvering; the permitted range can be specified by the ETCS; in many countries only a maximum speed of 30 km / h is allowed.
  • This mode is automatically adopted by ETCS if no driver's cab is occupied and the vehicle control system recognizes the vehicle as being driven by another vehicle.
  • Typical applications are push-pull train operation and multiple traction.
  • Non Leading mode must be selected manually by the vehicle driver if he has to operate a motor vehicle of the vehicle (i.e., in contrast to the SL, a driver's cab is occupied), but this motor vehicle is not at the front of the vehicle.
  • the vehicle may have been maneuvered to another track via switches without having to drive on and read new groups of balises. Then the position information of the ETCS on-board unit is in reality ambiguous.
  • An RBC (the ETCS center) must take this possible ambiguity into account and be able to exclude it before it creates and sends a driving license for the FS operating mode or, if applicable, for the OS operating mode for the vehicle in question.
  • An RBC must therefore check the position report of the vehicle at the start of a journey to determine whether the position has been caused by vehicle movements - for example under level STM, level 0 or in the operating modes SH (Shunting), SL (Sleeping) or NL (Non Leading) may have become invalid.
  • the information regarding the position to which the RBC reaches via the position reports sent by the vehicle can indicate an apparent crossing of a balise group by changing the directional information, even if a balise group itself has not been read.
  • the route control center can trust that a valid position transmitted by an ETCS component of the rail vehicle is also correct.
  • the route control center can, for example, issue a driving license in OS mode or in FS mode for this rail vehicle.
  • TAB balises at the edge of the secured section (also referred to as TAB balises; TAB: Trusted Area Border);
  • TAO balises outside the secured area (also known as TAO balises; TAO: Trusted Area Outside);
  • balise groups are therefore necessary for the solution with secured sections (trusted areas). This is a high cost factor for any customer project.
  • balise groups are also necessary for this solution.
  • the object of the invention is to provide an even more cost-efficient solution.
  • the invention provides that the trackside device is in a configuration mode under each of the following two conditions (i, ii ) and only if one of these two conditions (i, ii) is fulfilled, a new vehicle position determined on the basis of a new position report of the vehicle is considered reliable:
  • the invention provides that the track-side device is in a configuration mode each of the following two conditions (i, ii) and only if one of these two conditions (i, ii) is met, a new vehicle position determined on the basis of a new position report of the vehicle is deemed reliable:
  • the trackside device is set up in a further configuration mode under each of the following three conditions (i, ii, iii) and only if one of these three conditions (i, ii , iii) is fulfilled, the new vehicle position determined on the basis of the new position report of the vehicle is to be stated as reliable:
  • the trackside device after it has initially stated the vehicle position as unreliable, responds to a driving license request of the vehicle with an authorization to drive in personal responsibility, or if in the vehicle control system according to the invention the track-side device is set up after it has initially statuiert the vehicle position as unreliable to respond to a driver permission request of the vehicle with an authorization to drive in personal responsibility.
  • the track-side device only issues a driving license to drive in a track-side mode after it has established the new vehicle position as reliable, or if the vehicle control system according to the invention has the track-side device is set up, only then to issue a driving license to drive in a track-side guided mode after it has statuiert the new vehicle position as reliable.
  • a track-side computer system of the track-side device receives the position reports at a track-side interface to a communication path and, on the basis of these position reports, determines the data point identifiers, the direction information and the confidence intervals
  • Vehicle control system a trackside computer system of the trackside facility is set up, the position reports on a trackside gen interface to a communication path and using these position reports to determine the data point identifiers, the direction information and the confidence intervals.
  • a vehicle-based computer system of the vehicle generates the position reports on the basis of data provided on the track side by data points and data provided on the vehicle side and makes them available at a vehicle-side interface to the communication path, or if a vehicle control system according to the invention is used
  • the vehicle-side computer system of the vehicle is set up to generate the position reports on the basis of data provided on the track side by data points and data provided on the vehicle side and to provide them at a vehicle-side interface to the communication path.
  • the invention also relates to a track-side computer program with program instructions which, when the computer is executed by a track-side computer system, cause the computer system to carry out the steps of the method according to one of claims 1 to 6.
  • the invention relates to a trackside provision device for the trackside computer program according to claim 7, wherein the trackside provision device stores and / or provides the computer program.
  • the invention also relates to a vehicle-side computer program with program commands which, when the vehicle-side computer program is executed by a vehicle-side computer system, cause the vehicle-side computer system to execute the steps of generating the position reports and providing the position reports at the vehicle-side interface.
  • the invention relates to a vehicle-side provision device for the vehicle-side computer program according to claim 9, wherein the vehicle-side provision device stores and / or provides the vehicle-side computer program.
  • the vehicle is, for example, a track-guided vehicle, in particular a rail vehicle.
  • the trackside device is, for example, an ETCS track control center, the trackside computer system being formed by at least one secure RBC computer.
  • the vehicle-mounted device is, for example, an ETCS vehicle device, the vehicle-mounted computer system being formed by at least one secure vehicle computer.
  • the communication path is formed by at least one GSM-R digital radio channel, for example.
  • the solution to the problem according to the invention lies in the evaluation of the position reports sent by the vehicle (position reports) in relation to the crossing of a balise group.
  • the reported confidence interval can remain the same if only short distances are covered, but does not exceed a total value of approx. 30m.
  • the value of 30m is an empirically determined empirical value.
  • Switching to SR mode enables the driver to begin driving.
  • the RBC retains the "untrustworthy" position information.
  • the position for a vehicle driving in the SR becomes a "credible" position in a configuration mode CM only with one of the events (i) and (ii) described below.
  • an RBC recognizes the crossing of a balise group by evaluating the position reports in the one configuration mode CM through the following events:
  • the vehicle reports a balise group that has changed compared to the last position report;
  • the vehicle reports its position with a new LRBG, this means with a different BG than in the SoM-PR or changes its position from unknown to a known position, which can only happen when reading a new BG.
  • the vehicle reports the current LRBG with a change of direction and a collapsed confidence interval within a single position report.
  • the RBC is based on the fact that a cyclically sent position report cannot have a collapsed confidence interval, based on the SRS (Subset026, 3.6.4).
  • the values of the new position report (the new position report) are identified with the index "new".
  • the values of the last position report received before the new position report are identified with the index "old”.
  • a vehicle drives over a balise group and thereby "reads” the information from this balise group, it sends a position report (English: Position Report, PR for short) with precisely this balise group just passed over as a location reference (LRBG - last relevant balise group) So in the previous PR another LRBG was reported or the position was sent as "unknown", then the reporting of a "new" LRBG is an indication that the vehicle has just passed this LRBG. The RBC can therefore trust this reported position Position becomes “trustworthy” ("credible”).
  • a vehicle starts up again after turning (e.g. vehicle has entered a terminus such as Leipzig or Stuttgart and must now exit in the opposite direction), it sends a SoM-PR in which the position of the vehicle in relation to a LRBG is sent, which is in front of the vehicle tip of the "turned around" vehicle. If the vehicle drives off now, it will run over the LRBG last driven over again, but now in the surrounding area. in the opposite direction than before entering the station. As a result, the LRBG always remains the same in the PR sent, but the directional information with regard to this LRBG changes. In addition, when the Beauty group crossing is recognized again, the distance measurement error is reset on the vehicle side, which results in a coincident confidence interval. The combination of a simultaneous change in directional information and a coincident confidence interval is seen as a reliable indicator that the vehicle has actually driven over and read the LRBG.
  • an RBC according to the solution according to the invention recognizes the crossing of a balise group by evaluating the position reports from the following events:
  • the vehicle sends a position report in relation to the same balise group with changed direction information Q_DLRBG and unchanged confidence interval, the total size of the confidence interval not exceeding a defined size.
  • the further configuration mode CM * is a function that can be configured using design data and can be activated or deactivated. You have to know that due to the definition of the UNISIG specification, a vehicle can also send / send changed direction information if, after turning, it reaches the position of the last read balise group again according to its distance measurement, but has not read the balise group itself.
  • the ⁇ 12m are the initial or default value of the UNISIG specification for a confidence interval when reading a balise group.
  • the ⁇ 15m are derived from empirical experience.
  • the limit value GW for the confidence interval can therefore be configured; Preferably, a limit value GW non 30m is planned.
  • the functional part (iii) can be switched on or off by projecting.
  • Vehicle position is at least "credible”.
  • there are further framework conditions for the issuance of an MA - The reported new minimum safe front end of the vehicle must approach a signal in the direction of travel AND
  • the signal When the "credible" PR new is received , the signal must indicate a free travel term.
  • the MA window can be used to output an MA for each subsequent signal.
  • SoM start-up run also start-up (English: Start of Mission)
  • T Vehicle in the form of a track-guided vehicle, in particular a special rail vehicle
  • ETCS on-board unit (English: ETCS Onboard Unit)
  • EVC on-board computer system in the form of a secure ETCS vehicle computer (English: European Vital Compu ter)
  • RBC trackside facility in the form of an ETCS track control center (English: Radio Block Center)
  • RBC-C trackside computer system in the form of a secure RBC computer (English: RBC Core)
  • CPEVC further computer program executed by the on-board computer system
  • GSM-R communication path in the form of at least one GSM-R radio channel (English: GSM-R radio channel)
  • eP oid previous approximate vehicle position (English: previous estimated position), in particular previous approximate positions of the vehicle tip (English: pre- vious estimated train front end or previus estimated front end)
  • eP new new approximate vehicle position (English: new esti mated position)
  • NID_LRBG 0id based on the previous position report determined previous data point identifier in the form of an identity number or identity of a previous, last relevant balise group, LRGB 0id for short ( English: Identity of previous Last Relevant Balise Group)
  • NID_LRBG new new data point identifier determined on the basis of the new position report in the form of an identity number or identity of a new, last relevant balise group, LRBG new for short (English: Identity of new Last Relevant Balise Group)
  • P-CI new L_DOUBTOVERn ew + L_DOUBTUNDER new new position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuerverfahren, bei dem eine streckenseitige Einrichtung (RBC) bei einem Startlauf (SoM) eines Fahrzeugs (T) dessen Fahrzeugposition (ePold) zunächst als unzuverlässig statuiert. Zur Verbesserung der Kosteneffizienz ist vorgesehen, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) in einem Konfigurationsmodus (CM) unter jeder der beiden folgenden Bedingungen (i, ii) und nur wenn eine dieser beiden Bedingungen (i, ii) erfüllt ist, eine anhand eines neuen Positionsberichtes (PRnew) des Fahrzeugs (T) ermittelte neue Fahrzeugposition (ePnew) als zuverlässig statuiert: (i) wenn sich eine anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermittelte neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) von einer anhand eines bisherigen Positionsberichtes (PRold) ermittelten bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBGold) unterscheidet; (ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBGold) unterscheidet, wenn sich zudem eine anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermittelte neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von einer anhand des bisherigen Positionsberichtes (PRold) ermittelten bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBGold) unterscheidet und wenn außerdem ein anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermitteltes neues Positions-Vertrauensintervall (P-CInew) kleiner ist als ein anhand des bisherigen Positionsberichtes ermitteltes bisheriges Positions-Vertrauensintervall(P-CIold). Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeugsteuersystem (S).

Description

Beschreibung
Fahrzeugsteuerverfahren und Fahrzeugsteuersystem
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuerverfahren, bei dem eine streckenseitige Einrichtung bei einem Startlauf eines Fahrzeugs dessen Fahrzeugposition zunächst als unzuverlässig statuiert.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeugsteuersystem, bei dem eine streckenseitige Einrichtung eingerichtet ist, bei einem Startlauf eines Fahrzeugs eine Fahrzeugposition zu nächst als unzuverlässig zu statuieren und auf eine Fahrer laubnisanforderung des Fahrzeugs mit einer Autorisierung zur Fahrt in Personalverantwortung zu antworten.
Das unter dem Buchstabenkürzel ETCS bekannte europäische Zug beeinflussungssystem ist eine Komponente eines einheitlichen europäischen Eisenbahnverkehrsleitsystems, das unter dem Buchstabenkürzel ERTMS entwickelt wurde, wobei das Buchsta benkürzel ERTMS für „European Rail Traffic Management System" und wobei das Buchstabenkürzel ETCS für "European Train Con trol System" steht. Die zweite technische Komponente dieser digitalen Bahntechnologie ist das unter dem Buchstabenkürzel GSM-R entwickelte Bahn-Mobilfunksystem, wobei das Buchstaben kürzel GSM-R für „Global System for Mobile Communication- Railway" steht. ETCS soll die Vielzahl der in den Ländern eingesetzten Zugsicherungssysteme ablösen, mittelfristig im Hochgeschwindigkeitsverkehr Verwendung finden und langfristig im gesamten europäischen Schienenverkehr umgesetzt werden.
Eine ETCS-Fahrzeugeinrichtung besteht aus mehreren Komponen ten. Die wesentliche Komponente ist eine fahrzeugseitige Ein richtung in Form eines ETCS-Bordgerätes bzw. ETCS-Fahrzeug- gerätes (englisch: ETCS Onboard Unit, kurz ETCS OBU) mit ei nem fahrzeugseitigen Computersystem in Form eines sicheren ETCS-Fahrzeugrechners (englisch: European Vital Computer, kurz EVC). In einem ETCS-ausgerüsteten Fahrzeug können sich, als Teil der ETCS-Fahrzeugeinrichtung je nach geplantem Einsatzzweck, folgende weitere Komponenten befinden:
- eine Schnittstelle zu Antriebs- und Bremskomponenten des Fahrzeugs (englisch: Train Interface Unit, kurz TIU),
- eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit Euro- balisen (englisch: Balise Transmission Module, kurz BTM),
- eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit Euro loops (englisch: Loop Transmission Module, kurz LTM),
- eine GSM-R-Übertragungseinrichtung (einschließlich Eurora dio),
- eine Schnittstelle zum Fahrzeugführer (einschließlich Füh rerstandsanzeige) (englisch: Driver Machine Interface, kurz DMI)
- eine Odometrie; also eine Einrichtung zur Geschwindigkeits- und Wegmessung. Primär handelt es sich hierbei um Radumdre hungszähler, wobei in der Praxis häufig zur Erhöhung der Or tungsgenauigkeit ein Radar eingesetzt wird.
Außerhalb der ETCS-Spezifikation stehen Schnittstellen natio naler Zugbeeinflussungssysteme zum EVC in Form spezieller Übertragungsmodule (englisch: Specific Transmission Module, kurz STM). Beim Einsatz eines jeweiligen speziellen Übertra gungsmoduls ist keine separate informationsverarbeitenden Einheit für das jeweilige nationale Zugbeeinflussungssystem nötig.
Für das europäische Zugbeeinflussungssystem ETCS gibt es ver schiedene Ausrüstungsstufen (Level). ETCS ist in mehreren Le- veln realisierbar:
- Level 0, bei dem das Fahrzeug mit ETCS ausgerüstet ist, die Strecke jedoch nicht;
- Level STM, welcher ab der Spezifikationsversion SRS Baseli ne 3 nicht mehr als Level STM, sondern als Level NTC (Natio nal Train Control) bezeichnet ist;
- Level 1 FS (Full Supervision = Vollüberwachung);
- Level 1 LS (Limited Supervision = signalgeführt); - Level 2 (mit und ohne Signale);
- Level 3.
Abhängig von dem jeweiligen ETCS-Level werden die Streckenin formationen durch Balisen (Level 1 LS) direkt auf das Fahr zeug oder über das GSM-R-Mobilfunksystem (Level 2 und Level 3) zwischen dem Fahrzeug und einer ETCS-Zentrale (RBC) über tragen.
Insbesondere bei dem Level 1, dem Level 2 und dem Level 3 kommen in bekannter Weise Datenpunkte in Form von Balisen bzw. Balisengruppen zum Einsatz.
So besitzt ETCS im Level 1 die volle Funktionalität einer Zugbeeinflussung mit diskontinuierlicher Übertragung und kon tinuierlicher Überwachung Informationen werden mit Balisen (Eurobalisen) übertragen und können durch Infill-Elemente (Infill-Balisen, oder Infill-Radio) ergänzt werden. Eine gleisseitige (infrastrukturseitige) Gleisfreimeldung ist wei terhin erforderlich. Durch die Funktionalität des DMI kann auf ortsfeste Signale verzichtet werden. Neben sogenannten Festdatenbalisen kommen im Level 1 sogenannte Transparentda- tenbalisen zum Einsatz, mittels derer eine jeweilige Fahrer laubnis (englisch: Movement Authority) an das überfahrende Fahrzeug übertragen werden. Sie sind mindestens an den ggf. virtuellen Standorten von Haupt- und Vorsignal angeordnet.
Beim Level 2 handelt es sich um eine Zugbeeinflussung mit kontinuierlicher Übertragung und Überwachung. Somit ist es möglich, Daten auch vom Fahrzeug zur Infrastruktur zu über tragen. Die Ortung des Fahrzeugs erfolgt mittels Festdaten balisen und Odometrie. Die zentrale Schnittstelle zwischen dem jeweiligen Fahrzeug und einem Stellwerk ist eine stre ckenseitige Einrichtung in Form einer ETCS-Streckenzentrale (englisch: Radio Block Centre, kurz RBC). Das Stellwerk ist dabei weiterhin für die Fahrwegsicherung zuständig und über trägt Informationen darüber an die jeweilige ETCS- Streckenzentrale, welche ihrerseits die jeweilige Fahrerlaub- nis generiert. Bei ETCS-Level 2 findet die kontinuierliche Kommunikation zwischen Fahrzeug und Strecke mittels GSM-R statt. Eine streckenseitige Gleisfreimeldung ist erforder lich.
ETCS-Level 3 funktioniert analog zu Level 2, jedoch kann hier auf die streckenseitige Gleisfreimeldung verzichtet werden. Das RBC übernimmt hierbei zusätzlich die Funktion der Gleis freimeldung. Die Zugvollständigkeit muss durch die ETCS- Fahrzeugeinrichtung überwacht werden. Durch ETCS-Level 3 ist auch ein „Moving Block" möglich, sodass sich in manchen Fäl len eine weitere Kapazitätserhöhung erreichen lässt. Die Ein teilung der Strecke in feste Blockabstände entfällt.
Als Datenpunkte kommen Balisen bzw. Balisengruppen zum Ein satz. Balisen werden in der Praxis in Gruppen von 1-8 Balisen angeordnet und bilden damit eine Balisengruppe. Zur Rich tungserkennung sind mindestens zwei Balisen notwendig; mehr werden genutzt, wenn eine größere Informationsmenge zu über tragen oder eine besonders hohe Verfügbarkeit gefordert ist, die durch redundante Telegramme erreicht wird.
Die fahrzeugseitige Ortung erfolgt mittels Festdatenbalisen, die sehr genau eingemessen werden und den verlegten Ort wie dergeben. Zwischen diesen Balisen erfolgt die Ortung des je weiligen Fahrzeugs durch Hochrechnung der gefahrenen Strecke, die mit der Odometrie gemessen wird. Da die Hochrechnung mit Fehlern behaftet ist, muss dies bei der Berechnung der Fahr zeugposition berücksichtigt werden. Hierzu wird ein Vertrau ensintervall gebildet, das mit steigender Entfernung von der letzten Positionsbalise - also der letzten relevanten Bali sengruppe (englisch: Last Relevant Balise Group, kurz LRBG) - linear größer wird.
Unterschiedliche infrastrukturseitige ETCS-Versionen (SRS Ba seline) haben u. a. Einfluss auf zu bestellende Fahrzeuge. Aus diesem Grund ist es für die Eisenbahnverkehrsunternehmen stets relevant zu wissen, welche streckenspezifischen Anfor derungen gelten.
Neben den ETCS-Levels sind auch ETCS-Modi definiert. Die Modi beschreiben die Zustände, in denen sich der EVC befinden kann. Unter anderem gibt es die folgenden Modi:
- FS (Full Supervision) Modus: Das Schienenfahrzeug wird voll vom ETCS überwacht. Voraussetzung für diesen Modus ist, dass eine MA von der Strecke gegeben wurde.
- LS (Limited Supervision) Modus: Wie der Name schon aussagt, ist hierbei nur eine eingeschränkte Überwachungsfunktion ak tiv. Der Fahrzeugführer erhält seine Fahrerlaubnis durch ortsfeste Signale, die Führerraumsignalisierung zeigt keine Führungsgrößen an. Es wird nur eine Zwangsbremskurve über wacht.
- OS (On Sight) Modus: Das Schienenfahrzeug wird vom ETCS überwacht, aber der Triebfahrzeugführer fährt auf Sicht.
- SH (Shunting) Modus: Modus zum Rangieren; der erlaubte Be reich kann vom ETCS vorgegeben werden; in vielen Ländern ist nur eine Höchstgeschwindigkeit von 30km/h erlaubt.
- SR (Staff Responsible) Modus: Der Triebfahrzeugführer ist selbst für die Sicherung des Fahrzeuges verantwortlich, al lerdings ist in vielen Ländern nur eine maximale Geschwindig keit von 30km/h oder 40km/h erlaubt, die noch vom ETCS über wacht wird. Dieser Modus wird eingenommen, wenn keine MA vor liegt.
- SN (National System) Modus, bei dem die Überwachung durch ein nationales System unter Nutzung von ETCS- Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Odometrie oder DMI erfolgt.
- RV (Reversing Modus: Dieser Modus dient dem Rückwärtsfahren zur Evakuierung vor allem aus Tunneln.
- TR (Trip) Modus: Bei einer durch ETCS ausgelösten Zwangs bremsung wird automatisch in diesen Modus gewechselt. Der Mo dus bleibt bis zu Stillstand des Fahrzeugs erhalten. - PT (Post Trip) Modus: Nach Halt im Modus Trip und Bestäti gung durch den Triebfahrzeugführer kommt nur ein Wechsel in diesen Modus in Frage
- SL (Sleeping) Modus. Dieser Modus wird von ETCS automatisch angenommen, wenn kein Führerstand besetzt ist und die Fahr zeugsteuerung das Fahrzeug als von einem anderen Fahrzeug ge führt erkennt. Typische Anwendungen sind Wendezugbetrieb und Mehrfachtraktion .
- NL (Non Leading) Modus. Der Modus Non Leading muss vom Fahrzeugführer manuell gewählt werden, wenn er ein Triebfahr zeug des Fahrzeugs zwar bedienen muss (also im Gegensatz zu SL ein Führerstand besetzt ist), dieses Triebfahrzeug sich aber nicht an der Spitze des Fahrzeuges befindet.
Beim Startlauf - auch bezeichnet als Aufstart oder Neustart (englisch: Start of Mission, kurz SoM) - meldet ein ETCS- Fahrzeuggerät eines spurgeführten Fahrzeuges, ob seine ge speicherte Position „gültig" (englisch: „valid") oder „nicht gültig" (englisch: „invalid") ist. Eine „gültig" gemeldete Position ist aus Sicht des ETCS-Fahrzeuggerätes auch die tat sächliche Position des Fahrzeugs. Dies ist der Definition durch ETCS geschuldet, wonach das Fahrzeug immer nur eine li neare Sicht auf die gefahrene Strecke besitzt. Fahrwegver zweigungen über Weichen sind einem Fahrzeug nicht bekannt und gehen nicht in dessen Positionsermittlung ein.
In der Praxis kann aber das Fahrzeug über Weichen in ein an deres Gleis rangiert worden sein, ohne neue Balisengruppen zu befahren und zu lesen. Dann ist die Positionsangabe des ETCS- Fahrzeuggerätes in Wirklichkeit mehrdeutig.
Ein RBC (die ETCS-Zentrale) muss diese mögliche Mehrdeutig keit berücksichtigen und ausschließen können, bevor es eine Fahrerlaubnis für die Betriebsart FS oder gegebenenfalls für die Betriebsart OS für das betreffende Fahrzeug erstellt und versendet. Ein RBC muss deshalb beim Beginn einer Fahrt die Positions meldung des Fahrzeuges daraufhin überprüfen, ob die Position durch Fahrzeugbewegungen - beispielsweise unter Level STM, Level 0 oder in den Betriebsarten SH (Shunting), SL (Slee- ping) oder NL (Non Leading) ungültig geworden sein kann.
Dabei muss insbesondere berücksichtigt werden, dass die Anga ben bezüglich der Position, an welche das RBC über die durch das Fahrzeug versendeten Positionsmeldungen gelangt, ein scheinbares Überfahren einer Balisengruppe durch Wechsel der Richtungsinformationen anzeigen können, auch wenn eine Bali sengruppe selbst nicht gelesen wurde.
Bisher wurde dieses Problem über die Definition sogenannter gesicherten Abschnitte (englisch: Trusted Areas) mit entspre chend notwendiger Balisenausstattung gelöst.
Das Konzept der gesicherten Abschnitte bzw. gesicherten Be reiche wurde durch die Deutsche Bahn definiert.
Es bestimmt gesicherte Abschnitte als Abschnitte einer Stre cke, wo die Streckenzentrale darauf vertrauen kann, dass eine gültige von einer ETCS-Komponente des Schienenfahrzeugs über mittelte Position auch korrekt ist. Infolgedessen kann die Streckenzentrale z.B. eine Fahrerlaubnis im OS Modus oder im FS Modus für dieses Schienenfahrzeug ausstellen.
Es ist bekannt für die gesicherten Abschnitte die folgenden Typen von Balisen vorzusehen:
- Balisen am Rand des gesicherten Abschnitts (auch bezeichnet als TAB-Balisen; TAB: Trusted Area Border);
- Balisen außerhalb des gesicherten Abschnitts (auch bezeich net als TAO-Balisen; TAO: Trusted Area Outside);
- Balisen innerhalb des gesicherten Abschnitts (auch bezeich net als TAI-Balisen; TAI: Trusted Area Inside). Die Druckschrift DE 102013 226 728 Al zeigt in Figur 5 eine beispielshafte Anordnung einer Bahnstrecke mit einem gesi cherten Abschnitt.
Für die Lösung mit gesicherten Abschnitten (Trusted Areas) ist also eine hohe Anzahl an Balisengruppen notwendig. Dies ist ein hoher Kostenfaktor für jedes Kundenprojekt.
Die erwähnte Druckschrift DE 102013 226 728 Al gibt eine Lö sung an, mit der ein Teil der Balisen eingespart werden kann, wobei trotzdem das Konzept der gesicherten Abschnitte unter Einhaltung der erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt wird.
Auch für diese Lösung ist noch eine hohe Anzahl Balisengrup pen notwendig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine noch kostenef fizientere Lösung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An sprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Fahr zeugsteuerverfahren, bei dem eine streckenseitige Einrichtung bei einem Startlauf eines Fahrzeugs dessen Fahrzeugposition zunächst als unzuverlässig statuiert, erfindungsgemäß vorge sehen, dass die streckenseitige Einrichtung in einem Konfigu rationsmodus unter jeder der beiden folgenden Bedingungen (i, ii) und nur wenn eine dieser beiden Bedingungen (i, ii) er füllt ist, eine anhand eines neuen Positionsberichtes des Fahrzeugs ermittelte neue Fahrzeugposition als zuverlässig statuiert:
(i) wenn sich eine anhand des neuen Positionsberichtes er mittelte neue Datenpunktkennung von einer anhand eines bishe rigen Positionsberichtes ermittelten bisherigen Datenpunkt kennung unterscheidet; (ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung nicht von der bis herigen Datenpunktkennung unterscheidet, wenn sich zudem eine anhand des neuen Positionsberichtes ermittelte neue Rich tungsinformation von einer anhand des bisherigen Positionsbe richtes ermittelten bisherigen Richtungsinformation unter scheidet und wenn außerdem ein anhand des neuen Positionsbe richtes ermitteltes neues Positions-Vertrauensintervall klei ner ist als ein anhand des bisherigen Positionsberichtes er mitteltes bisheriges Positions-Vertrauensintervall.
In analoger Weise ist zur Lösung der Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Fahrzeugsteuersystem, bei dem eine strecken seitige Einrichtung eingerichtet ist, bei einem Startlauf ei nes Fahrzeugs eine Fahrzeugposition zunächst als unzuverläs sig zu statuieren, erfindungsgemäß vorgesehen, dass die stre ckenseitige Einrichtung in einem Konfigurationsmodus unter jeder der beiden folgenden Bedingungen (i, ii) und nur wenn eine dieser beiden Bedingungen (i, ii) erfüllt ist, eine an hand eines neuen Positionsberichtes des Fahrzeugs ermittelte neue Fahrzeugposition als zuverlässig statuiert:
(i) wenn sich eine anhand des neuen Positionsberichtes er mittelte neue Datenpunktkennung von einer anhand eines bishe rigen Positionsberichtes ermittelten bisherigen Datenpunkt kennung unterscheidet;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung nicht von der bis herigen Datenpunktkennung unterscheidet, wenn sich zudem eine anhand des neuen Positionsberichtes ermittelte neue Rich tungsinformation von einer anhand des bisherigen Positionsbe richtes ermittelten bisherigen Richtungsinformation unter scheidet und wenn außerdem ein anhand des neuen Positionsbe richtes ermitteltes neues Positions-Vertrauensintervall klei ner ist als ein anhand des bisherigen Positionsberichtes er mitteltes bisheriges Positions-Vertrauensintervall.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuerverfahrens wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem die strecken seitige Einrichtung in einem weiteren Konfigurationsmodus un ter jeder der drei folgenden Bedingungen (i, ii, iii) und nur wenn eine dieser drei Bedingungen (i, ii, iii) erfüllt ist, die anhand des neuen Positionsberichtes des Fahrzeugs ermit telte neue Fahrzeugposition als zuverlässig statuiert:
(i) wenn sich die neue Datenpunktkennung von der bisherigen Datenpunktkennung unterscheidet;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung nicht von der bis herigen Datenpunktkennung unterscheidet, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation von der bisherigen Richtungsinfor mation unterscheidet und wenn außerdem das neue Positions- Vertrauensintervall kleiner ist als das bisheriges Positions- Vertrauensintervall;
(iii) wenn sich die neue Datenpunktkennung nicht von der bis herigen Datenpunktkennung unterscheidet, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation von der bisherigen Richtungsinfor mation unterscheidet und wenn außerdem das neue Vertrauensin tervall zwar nicht von dem bisheriges Vertrauensintervall un terscheidet, jedoch kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
In analoger Weise wird es hinsichtlich des erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystems als vorteilhaft angesehen, wenn die streckenseitige Einrichtung eingerichtet ist, in einem weite ren Konfigurationsmodus unter jeder der drei folgenden Bedin gungen (i, ii, iii) und nur wenn eine dieser drei Bedingungen (i, ii, iii) erfüllt ist, die anhand des neuen Positionsbe richtes des Fahrzeugs ermittelte neue Fahrzeugposition als zuverlässig zu statuieren:
(i) wenn sich die neue Datenpunktkennung von der bisherigen Datenpunktkennung unterscheidet;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung nicht von der bis herigen Datenpunktkennung unterscheidet, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation von der bisherigen Richtungsinfor mation unterscheidet und wenn außerdem das neue Positions- Vertrauensintervall kleiner ist als das bisheriges Positions- Vertrauensintervall;
(iii) wenn sich die neue Datenpunktkennung nicht von der bis herigen Datenpunktkennung unterscheidet, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation von der bisherigen Richtungsinfor- mation unterscheidet und wenn außerdem das neue Vertrauensin tervall zwar nicht von dem bisheriges Vertrauensintervall un terscheidet, jedoch kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Außerdem wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem er findungsgemäßen Fahrzeugsteuerverfahren die streckenseitige Einrichtung, nachdem sie die Fahrzeugposition zunächst als unzuverlässig statuiert hat, auf eine Fahrerlaubnisanforde rung des Fahrzeugs mit einer Autorisierung zur Fahrt in Per sonalverantwortung antworte, beziehungsweise wenn bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystem die streckenseitige Einrichtung eingerichtet ist, nachdem sie die Fahrzeugpositi on zunächst als unzuverlässig statuiert hat, auf eine Fahrer laubnisanforderung des Fahrzeugs mit einer Autorisierung zur Fahrt in Personalverantwortung zu antworten.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuerverfahren die strecken seitige Einrichtung, erst dann eine Fahrerlaubnis zur Fahrt in einem streckenseitig geführten Modus ausgibt, nachdem sie die neue Fahrzeugposition als zuverlässig statuiert hat, be ziehungsweise wenn bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuer system die streckenseitige Einrichtung eingerichtet ist, erst dann eine Fahrerlaubnis zur Fahrt in einem streckenseitig ge führten Modus auszugeben, nachdem sie die neue Fahrzeugposi tion als zuverlässig statuiert hat.
Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem erfin dungsgemäßen Fahrzeugsteuerverfahren ein streckenseitiges Computersystem der streckenseitigen Einrichtung die Positi onsberichte an einer streckenseitigen Schnittstelle zu einem Kommunikationspfad empfängt und anhand dieser Positionsbe richte die Datenpunktkennungen, die Richtungsinformationen und die Vertrauensintervalle ermittelt, beziehungsweise wenn bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystem ein strecken seitiges Computersystem der streckenseitigen Einrichtung ein gerichtet ist, die Positionsberichte an einer streckenseiti- gen Schnittstelle zu einem Kommunikationspfad zu empfangen und anhand dieser Positionsberichte die Datenpunktkennungen, die Richtungsinformationen und die Vertrauensintervalle zu ermitteln.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem erfin dungsgemäßen Fahrzeugsteuerverfahren ein fahrzeugseitiges Computersystem des Fahrzeugs die Positionsberichte anhand von streckenseitig durch Datenpunkte bereitgestellten Daten und fahrzeugseitig bereitgestellten Daten generiert und an einer fahrzeugseitigen Schnittstelle zu dem Kommunikationspfad be reitstellt, beziehungsweise wenn bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystem ein fahrzeugseitiges Computersystem des Fahrzeugs eingerichtet ist, die Positionsberichte anhand von streckenseitig durch Datenpunkte bereitgestellten Daten und fahrzeugseitig bereitgestellten Daten zu generieren und an einer fahrzeugseitigen Schnittstelle zu dem Kommunikations pfad bereitzustellen.
Die Erfindung betrifft auch ein streckenseitiges Computerpro gramm mit Programmbefehlen, die bei der Ausführung des Compu terprogramms durch ein streckenseitiges Computersystem dieses veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 6 auszuführen.
Daneben betrifft die Erfindung ein streckenseitige Bereit stellungseinrichtung für das streckenseitige Computerprogramm nach Anspruch 7, wobei die streckenseitige Bereitstellungs vorrichtung das Computerprogramm speichert und/oder bereit stellt.
Außerdem betrifft die Erfindung ein fahrzeugseitiges Compu terprogramm mit Programmbefehlen, die bei der Ausführung des fahrzeugseitigen Computerprogramms durch ein fahrzeugseitiges Computersystem dieses veranlassen, die in Anspruch 6 genann ten Schritte der Generierung der Positionsberichte und der Bereitstellung der Positionsberichte an der fahrzeugseitigen Schnittstelle auszuführen. Daneben betrifft die Erfindung ein fahrzeugseitige Bereit stellungseinrichtung für das fahrzeugseitiges Computerpro gramm nach Anspruch 9, wobei die fahrzeugseitige Bereitstel lungsvorrichtung das fahrzeugseitige Computerprogramm spei chert und/oder bereitstellt.
Das Fahrzeug ist beispielsweise ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug.
Die streckenseitige Einrichtung ist beispielsweise eine ETCS- Streckenzentrale, wobei das streckenseitige Computersystem von zumindest einem sicheren RBC-Rechner gebildet ist.
Die fahrzeugseitige Einrichtung ist beispielsweise ein ETCS- Fahrzeuggerät, wobei das fahrzeugseitige Computersystem von zumindest einem sicheren Fahrzeugrechner gebildet ist.
Der Kommunikationspfad ist beispielsweise von zumindest einem GSM-R Digitalfunkkanal gebildet.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe liegt also in der Auswertung der vom Fahrzeug gesendeten Positionsmeldungen (Position Reports) in Bezug auf das Überfahren einer Balisen gruppe.
Dabei ist berücksichtigt, dass ein UNISIG konformes Fahrzeug bei Überfahren einer Balisengruppe das in der Positionsmel dung enthaltene Vertrauensintervall (Bewertung von Wegmess fehlern) auf wenigstens einen definierten Defaultwert zurück setzt. Ein zuvor aufgrund zurückgelegter Strecke größeres Vertrauensintervall wird kleiner.
Weiterhin ist berücksichtigt, dass durch nur kurze zurückge legte Strecken das gemeldete Vertrauensintervall gleichblei ben kann, jedoch einen Gesamtwert von ca. 30m nicht über schreitet. Dabei ist der Wert von 30m ein empirisch ermittel ter Erfahrungswert. Innerhalb jedes SoM-Verfahrens nimmt die RBC jede gemeldete Position als "nicht vertrauenswürdig" (RBC-Definition ist "nicht glaubwürdig") an, unabhängig vom gemeldeten Q_STATUS (gültig, ungültig, unbekannt) der SoM-PR. Drückt der Fahrer den Start-Button, sendet das Fahrzeug einen MA-Request, der immer vom RBC mit einer SR-Autorisierung (Staff Responsible) beantwortet wird.
Der Wechsel in den SR-Modus ermöglicht es dem Fahrer, die Fahrt zu beginnen.
Die RBC behält die "nicht glaubwürdigen" Positionsinformatio nen.
Die Position für ein Fahrzeug, das in der SR fährt, wird in dem einem Konfigurationsmodus CM erst mit einem der im Fol genden beschriebenen Ereignisse (i) und (ii) zu einer "glaub würdigen" Position.
In dem weiteren Konfigurationsmodus CM* wird die Position des Fahrzeuges erst mit einem der Ereignisse (i), (ii) und (iii) zu einer "glaubwürdigen" Position.
Mit anderen Worten erkennt ein RBC gemäß der erfindungsgemä ßen Lösung das Überfahren einer Balisengruppe durch Auswer tung der Positionsmeldungen in dem einen Konfigurationsmodus CM durch folgende Ereignisse:
(i) Das Fahrzeug meldet eine gegenüber der letzten Positions meldung geänderte Balisengruppe; Das Fahrzeug meldet also seine Position mit einer neuen LRBG, dies bedeutet mit einer anderen BG als beim SoM-PR oder ändert seine Position von un bekannt in eine bekannte Position, was nur beim Lesen eines neuen BG passieren kann.
ODER
(ii) Das Fahrzeug sendet eine Positionsmeldung in Bezug auf die gleiche Balisengruppe mit geänderter Richtungsinformation Q_DLRBG und gleichzeitig verkleinertem Vertrauensintervall
(L_DOUBTOVERnew + L_DOUBTUNDERnew) < (L_DOUBTOVERold +
L_DOUBTUNDERold) . Das Fahrzeug meldet also die aktuelle LRBG mit Richtungswechsel und kollabiertem Konfidenzintervall in nerhalb eines einzigen Positionsberichts. Die RBC stützt sich auf die Tatsache, dass ein zyklisch gesendeter Positionsbe richt kein kollabiertes Vertrauensintervall haben kann, ba sierend auf dem SRS (Subset026, 3.6.4).
Ob das Konfidenzintervall kollabierte ist, wird mit folgender Prüfung festgestellt:
(L_DOUBTOVERne„ + L_DOUBTUNDERne„) < (L_D0UBT0VERoid + L_D0UBTUNDERoid)
Mit dem Indize „new" sind die Werte der neuen Positionsmel dung (dem neuen Positionsbericht) gekennzeichnet. Mit dem In dize „old" sind die Werte der letzten Positionsmeldung, wel che vor der neuen Positionsmeldung eingegangen ist, gekenn zeichnet.
Wenn ein Fahrzeug also eine Balisengruppe überfährt und dabei die Informationen dieser Balisengruppe „liest", dann sendet es eine Positionsmeldung (englisch: Position Report, kurz PR) mit genau dieser gerade überfahrenen Balisengruppe als Orts referenz (LRBG - last relevant balise group). Wenn also in vorherigen PR eine andere LRBG gemeldet oder die Position als „unknown" gesendet wurde, dann ist das Melden einer „neuen" LRBG ein Indiz dafür, dass das Fahrzeug gerade diese LRBG überfahren hat. Damit kann das RBC dieser gemeldeten Position vertrauen, die Position wird „vertrauenswürdig" („glaubwür dig").
Wenn ein Fahrzeug andererseits nach dem Wenden (Fahrzeug ist z.B. in einen Kopfbahnhof wie Leipzig oder Stuttgart einge fahren und muss nun in umgekehrter Richtung wieder ausfahren) wieder aufstartet, sendet es einen SoM-PR, in welchem die Po sition des Fahrzeuges in Bezug auf eine LRBG gesendet wird, die vor der Fahrzeugspitze des „umgedrehten" Fahrzeuges liegt. Wenn jetzt das Fahrzeug losfährt, dann wird es die zu letzt überfahrene LRBG wieder überfahren, jetzt jedoch in um- gekehrter Richtung, als vor dem Einfahren in den Bahnhof. Da mit bleibt in den gesendeten PR die LRBG immer gleich, es än dern sich jedoch die Richtungsinformationen in Bezug auf die se LRBG. Zusätzlich wird bei dem erneuten Erkennen der Bali sengruppenüberfahrt fahrzeugseitig der Wegmessfehler zurück gesetzt, was als Ergebnis ein zusammengefallenes Vertrauens intervall ausweist. Die Kombination aus gleichzeitiger Ände rung der Richtungsinformationen und zusammengefallenem Ver trauensintervall wird als sicheres Indiz gewertet, dass das Fahrzeug auch wirklich die LRBG überfahren und gelesen hat.
In dem weiteren Konfigurationsmodus CM* erkennt ein RBC gemäß der erfindungsgemäßen Lösung das Überfahren einer Balisen gruppe durch Auswertung der Positionsmeldungen durch folgende Ereignisse:
(i) Das Fahrzeug meldet eine gegenüber der letzten Positions meldung geänderte Balisengruppe
ODER
(ii) Das Fahrzeug sendet eine Positionsmeldung in Bezug auf die gleiche Balisengruppe mit geänderter Richtungsinformation Q_DLRBG und gleichzeitig verkleinertem Vertrauensintervall
(L_DOUBTOVERnew + L_DOUBTUNDERnew) < (L_DOUBTOVERold +
L_DOUBTUNDERo1d)
ODER
(iii) Das Fahrzeug sendet eine Positionsmeldung in Bezug auf die gleiche Balisengruppe mit geänderter Richtungsinformation Q_DLRBG und unverändertem Vertrauensintervall, wobei die Ge samtgröße des Vertrauensintervalls eine definierte Größe nicht überschreitet.
(L_DOUBTOVERnew + L_DOUBTUNDERnew) = (L_DOUBTOVERold +
L_DOUBTUNDERo1d)
(L_DOUBTOVERnew + L_DOUBTUNDERnew) < konfigurierter Wert für ein unverändertes Vertrauensintervall.
Ob das Konfidenzintervall unverändert ist, wird mit folgender Prüfung festgestellt:
Der weitere Konfigurationsmodus CM* ist eine durch Designda ten konfigurierbare Funktion, die aktivierbar bzw. auch deak tivierbar ist. Man muss dazu wissen, dass durch die Definition der UNISIG- Spezifikation ein Fahrzeug auch dann geänderte Richtungsin formationen sendet/senden darf, wenn es nach dem Wenden die Position der zuletzt gelesenen Balisengruppe entsprechend seiner Wegmessung wieder erreicht, die Balisengruppe selbst jedoch nicht gelesen hat.
An sich reicht die Änderung der Richtungsinformation allein also nicht aus, um sicherzustellen, dass eine Balisengruppe auch wirklich gerade gelesen wurde. Aber: Wenn das Fahrzeug seit dem letzten Lesen einer Balisengruppe nur eine sehr kur ze Strecke gefahren ist (siehe wieder Beispiel Wenden im Kopfbahnhof, die LRBG liegt nur wenige Meter vor der Fahr zeugspitze), dann gibt es aufgrund der kurzen Fahrstrecke auch keine Änderung im Wegmessfehler, da auch noch kein Weg messfehler entstanden ist. Würde man diese Situation nicht zulassen, dann wäre dieses Verfahren zur Positionsbewertung sehr betriebsbehindernd (siehe wieder Beispiel wendendes Fahrzeug im Kopfbahnhof, dieses Fahrzeug könnte keine Fahrt erlaubnis vom RBC erhalten und müsste sehr lange sehr langsam fahren). Aus diesem Grund sollen auch Positionsberichte mit Richtungsänderung der LRBG und einem Vertrauensintervall zwi schen ± 12m bis ± 15m verwendet werden können. Die ±12m sind der Initial- bzw. Defaultwert der UNISIG-Spezifikation für ein Vertrauensintervall bei Lesen einer Balisengruppe. Die ±15m sind aus empirischen Erfahrungen abgeleitet. Der Grenz wert GW für das Vertrauensintervall ist daher projektierbar; vorzugsweise wird ein Grenzwert GW non 30m projektiert.
Wie bereits erwähnt ist der Funktionsteil (iii) durch Projek tierung an bzw. abschaltbar.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist zur Positionsbestimmung der Fahrzeuge eine geringere Balisenausstattung notwendig, Dies hat einen geringeren Projektierungsaufwand im jeweiligen Anwendungsprojekt zur Folge, was letztlich zu geringeren Pro jektkosten führt. Es werden die ohnehin gesendeten Positionsmeldungen der Fahr zeuge genutzt. Es werden nur wenige Balisengruppen benötigt, welche meist ohnehin für andere Funktionen benötigt werden. Im Weiteren erteilt das RBC jedoch einen MA nur, wenn die
Fahrzeugposition mindestens "glaubwürdig" ist. Darüber hinaus gibt es jedoch weitere Rahmenbedingungen für die Erteilung eines MA: - Die gemeldete neue minimale sichere Fahrzeugspitze (new min safe front end) des Fahrzeuges muss sich einem in Fahrtrich tung liegenden Signal nähern UND
- bei Empfang des "glaubwürdigen" PRnew muss das Signal einen Freie-Fahrt-Begriff anzeigen.
Darauf aufbauend ist es möglich, dass eine Fahrerlaubnis MA mit dem "Passing-by-Verfahren" ausgestellt werden kann. Für diesen Fall ist keine spezielle Definition eines kürzeren MA- Fensters erforderlich.
Nach Erreichen einer "glaubwürdigen" Position kann das MA- Fenster zur Ausgabe einer MA bei jedem folgenden Signal ver wendet werden.
Bezugszeichenliste S Fahrzeugsteuersystem
SoM Startlauf, auch Aufstart (englisch: Start of Mission)
T Fahrzeug in Form eines spurgeführten Fahrzeugs, insbe sondere Schienenfahrzeug
OBU fahrzeugseitige Einrichtung in Form eines ETCS-
Bordgerätes bzw. ETCS-Fahrzeuggerätes (englisch: ETCS Onboard Unit)
EVC fahrzeugseitiges Computersystem in Form eines sicheren ETCS-Fahrzeugrechners (englisch: European Vital Compu ter)
RBC streckenseitige Einrichtung in Form einer ETCS- Streckenzentrale (englisch: Radio Block Centre)
RBC-C streckenseitiges Computersystem in Form eines sicheren RBC-Rechners (englisch: RBC Core)
CPRBC-C vom streckenseitigen Computersystem ausgeführtes Com- puterprogramm
CPEVC vom fahrzeugseitigen Computersystem ausgeführtes wei teres Computerprogramm
CCGSM-R Kommunikationspfad in Form zumindest eines GSM-R Funk kanals (englisch: GSM-R Radio Channel)
IRBC-C streckenseitige Schnittstelle zum Kommunikationskanal
IEvc fahrzeugseitige Schnittstelle zum Kommunikationskanal
MA-R Fahrerlaubnisanforderung (englisch: Movement Authority
Request, kurz MA Request)
SR-A Autorisierung zur Fahrt in Personalverantwortung (eng lisch: Staff Responsible Authority; kurz SR Authority) CM Konfigurationsmodus (englisch: Configuration Mode)
CM* weiterer Konfigurationsmodus (englisch: further Con- figuration Mode) cV vorgegebener Grenzwert bzw. konfigurierter Wert
(englisch: predefined limit value res. configured val- ue) ePoid bisherige ungefähre Fahrzeugposition (englisch: pre- vious estimated Position), insbesondere bisherige un gefähre Positionen der Fahrzeugspitze (englisch: pre- vious estimated train front end beziehungsweise previ- ous estimated front end) ePnew neue ungefähre Fahrzeugposition (englisch: new esti mated postion)
PRoid bisheriger Positionsbericht (englisch: previous Posi tion Report beziehungsweise old Position Report)
PRnew neuer Positionsbericht (englisch: new Position Report)
NID_LRBG0id anhand des bisherigen Positionsberichtes er mittelte bisherige Datenpunktkennung in Form einer Identitätsnummer bzw. Identität einer bisherigen letz ten relevanten Balisengruppe, kurz LRGB0id (englisch: Identity of previous Last Relevant Balise Group)
NID_LRBGnew anhand des neuen Positionsberichtes ermittelte neue Datenpunktkennung in Form einer Identitätsnummer bzw. Identität einer neuen letzten relevanten Balisen gruppe, kurz LRBGnew (englisch: Identity of new Last Re levant Balise Group)
Q_DLRBG0id anhand des bisherigen Positionsberichtes er mittelte bisherige Richtungsinformation in Form eines Qualifikators, welcher angibt, auf welcher Seite der bisherigen LRGB0id sich die bisherige ungefähre Positi on der Fahrzeugspitze (Zugspitze) befindet
Q_DLRBGnew anhand des neuen Positionsberichtes ermittelte neue Richtungsinformation in Form eines Qualifikators, welcher angibt, auf welcher Seite der neuen LRGBnew sich die neue ungefähre Position der Fahrzeugspitze (Zugspitze) befindet
L_D0UBT0VERoid anhand des bisherigen Positionsberichtes er mittelter bisheriger Abstand zwischen einer bisherigen minimalen sicheren Fahrzeugspitze (previous min safe front end) und der bisherigen ungefähren Position der Fahrzeugspitze (Zugspitze)
L_D0UBTUNDERoid anhand des bisherigen Positionsberichtes ermittelter bisheriger Abstand zwischen einer bisherigen maximalen sicheren Fahrzeugspitze (previous maxn safe front end) und der bisherigen ungefähren Position der Fahrzeugspitze (Zugspitze) L_DOUBTOVERnew anhand des neuen Positionsberichtes ermittel ter neuer Abstand zwischen einer neuen minimalen siche ren Fahrzeugspitze (new min safe front end) und der neu en ungefähren Position der Fahrzeugspitze (Zugspitze) L_DOUBTUNDERnew anhand des neuen Positionsberichtes ermittel ter neuer Abstand zwischen einer neuen maximalen siche ren Fahrzeugspitze (new max safe front end) und der neu en ungefähren Position der Fahrzeugspitze (Zugspitze) P-CIoid=L_D0UBT0VERoid+L_D0UBTUNDERoid bisheriges Positions- Vertrauensintervall bzw. Positions-Konfidenzintervall
(englisch: previous Position Confidence Intervall) P-CInew=L_DOUBTOVERnew+L_DOUBTUNDERnew neues Positions-
Vertrauensintervall bzw. Positions-Konfidenzintervall (englisch: new Position Confidence Intervall)

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugsteuerverfahren, bei dem eine streckenseitige Ein richtung (RBC) bei einem Startlauf (SoM) eines Fahrzeugs (T) dessen Fahrzeugposition (eP0id) zunächst als unzuverlässig statuiert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) in einem Konfigurati onsmodus (CM) unter jeder der beiden folgenden Bedingungen (i, ii) und nur wenn eine dieser beiden Bedingungen (i, ii) erfüllt ist, eine anhand eines neuen Positionsberichtes (PRnew) des Fahrzeugs (T) ermittelte neue Fahrzeugposition (ePnew ) als zuverlässig statuiert:
(i) wenn sich eine anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermittelte neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) von ei ner anhand eines bisherigen Positionsberichtes (PRoid) ermit telten bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei det;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei det, wenn sich zudem eine anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermittelte neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von einer anhand des bisherigen Positionsberichtes (PRoid) ermit telten bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBG0id) unter scheidet und wenn außerdem ein anhand des neuen Positionsbe richtes (PRnew) ermitteltes neues Positions-
Vertrauensintervall (P-CInew) kleiner ist als ein anhand des bisherigen Positionsberichtes ermitteltes bisheriges Positi ons-Vertrauensintervall (P-CIoid) ·
2. Fahrzeugsteuerverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) in einem weiteren Kon figurationsmodus (CM*) unter jeder der drei folgenden Bedin gungen (i, ii, iii) und nur wenn eine dieser drei Bedingungen (i, ii, iii) erfüllt ist, die anhand des neuen Positionsbe richtes (PRnew) des Fahrzeugs (T) ermittelte neue Fahrzeugpo sition (ePnew ) als zuverlässig statuiert (festlegt): (i) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterscheidet;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei det, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von der bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBG0id) unterscheidet und wenn außerdem das neue Positi ons-Vertrauensintervall (P-CInew) kleiner ist als das bisheri ges Positions-Vertrauensintervall (P-CI0id) ;
(iii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei det, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von der bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBG0id) unterscheidet und wenn außerdem das neue Vertrau ensintervall (P-CInew) zwar nicht von dem bisheriges Vertrau ensintervall (P-CIoid) unterscheidet, jedoch kleiner als ein vorgegebener Grenzwert (cV) ist.
3. Fahrzeugsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC), nachdem sie die Fahr zeugposition (ePoid) zunächst als unzuverlässig statuiert hat, auf eine Fahrerlaubnisanforderung (MA-R) des Fahrzeugs (F) mit einer Autorisierung zur Fahrt in Personalverantwortung (SR-A) antworte.
4. Fahrzeugsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC), erst dann eine Fahrer laubnis (MA) zur Fahrt in einem streckenseitig geführten Mo dus ausgibt, nachdem sie die neue Fahrzeugposition (ePnew) als zuverlässig statuiert hat.
5. Fahrzeugsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein streckenseitiges Computersystem (RBC-C) der streckensei tigen Einrichtung (RBC) die Positionsberichte (PRoicu (PRnew) an einer streckenseitigen Schnittstelle (IRBC) ZU einem Kommu nikationspfad (CCGSM-R) empfängt und anhand dieser Positions berichte die Datenpunktkennungen (NID_LRBG0icn NID_LRBGnew) , die Richtungsinformationen ( Q_DLRBG0icn Q_DLRBGnew) und die Vertrauensintervalle ( P-CI0icn P-CInew) ermittelt.
6. Fahrzeugsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein fahrzeugseitiges Computersystem (EVC) des Fahrzeugs die Positionsberichte ( PRoicu ( PRnew) anhand von streckenseitig durch Datenpunkte bereitgestellten Daten und fahrzeugseitig bereitgestellten Daten generiert und an einer fahrzeugseiti gen Schnittstelle (IEvc) zu dem Kommunikationspfad (CCGSM-R) bereitstellt.
7. Streckenseitiges Computerprogramm (CPRBc) mit Programmbe fehlen, die bei der Ausführung des Computerprogramms (CPRBc) durch ein streckenseitiges Computersystem (RBC-C) dieses ver anlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprü che 1 bis 6 auszuführen.
8. Streckenseitige Bereitstellungseinrichtung (MRBC) für das streckenseitige Computerprogramm (CPRBC) nach Anspruch 7, wo bei die streckenseitige Bereitstellungsvorrichtung das Compu terprogramm (Mrbc) speichert und/oder bereitstellt.
9. Fahrzeugseitiges Computerprogramm (CPEvc) mit Programmbe fehlen, die bei der Ausführung des fahrzeugseitigen Computer programms (CPEVC) durch ein fahrzeugseitiges Computersystem (EVC) dieses veranlassen, die in Anspruch 6 genannten Schrit te der Generierung der Positionsberichte ( PRoicu ( PRnew) und der Bereitstellung der Postitionsberichte ( PRoicu ( PRnew) an der fahrzeugseitigen Schnittstelle (IEvc) auszuführen.
10. Fahrzeugseitige Bereitstellungseinrichtung (MEVC) für das fahrzeugseitiges Computerprogramm (CPEVC) nach Anspruch 9, wo bei die fahrzeugseitige Bereitstellungsvorrichtung (MEVC) das fahrzeugseitige Computerprogramm (CPEvc) speichert und/oder bereitstellt.
11. Fahrzeugsteuersystem (S), bei dem eine streckenseitige Einrichtung (RBC) eingerichtet ist, bei einem Startlauf (SoM) eines Fahrzeugs (T) eine Fahrzeugposition (eP0id) zunächst als unzuverlässig zu statuieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) eingerichtet ist, in einem Konfigurationsmodus (CM) unter jeder der beiden folgen den Bedingungen (i, ii) und nur wenn eine dieser beiden Be dingungen (i, ii) erfüllt ist, eine anhand eines neuen Posi tionsberichtes (PRnew) des Fahrzeugs (T) ermittelte neue Fahr zeugposition (ePnew) als zuverlässig zu statuieren:
(i) wenn sich eine anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermittelte neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) von ei ner anhand eines bisherigen Positionsberichtes (PRoid) ermit telten bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei det;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei det, wenn sich zudem eine anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) ermittelte neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von einer anhand des bisherigen Positionsberichtes (PRoid) ermit telten bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBG0id) unter scheidet und wenn außerdem ein anhand des neuen Positionsbe richtes (PRnew) ermitteltes neues Positions-
Vertrauensintervall (P-CInew) kleiner ist als ein anhand des bisherigen Positionsberichtes ermitteltes bisheriges Positi ons-Vertrauensintervall (P-CIoid) ·
12. Fahrzeugsteuersystem (S) nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) eingerichtet ist, in einem weiteren Konfigurationsmodus (CM*) unter jeder der drei folgenden Bedingungen (i, ii, iii) und nur wenn eine dieser drei Bedingungen (i, ii, iii) erfüllt ist, die anhand des neuen Positionsberichtes (PRnew) des Fahrzeugs (T) ermittelte neue Fahrzeugposition (ePnew) als zuverlässig zu statuieren (festlegt):
(i) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterscheidet;
(ii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei¬ det, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von der bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBG0id) unterscheidet und wenn außerdem das neue Positi¬ ons-Vertrauensintervall (P-CInew) kleiner ist als das bisheri¬ ges Positions-Vertrauensintervall (P-CI0id) ;
(iii) wenn sich die neue Datenpunktkennung (NID_LRBGnew) nicht von der bisherigen Datenpunktkennung (NID_LRBG0id) unterschei¬ det, wenn sich zudem die neue Richtungsinformation (Q_DLRBGnew) von der bisherigen Richtungsinformation (Q_DLRBG0id) unterscheidet und wenn außerdem das neue Vertrau¬ ensintervall (P-CInew) zwar nicht von dem bisheriges Vertrau¬ ensintervall (P-CIoid) unterscheidet, jedoch kleiner als ein vorgegebener Grenzwert (cV) ist.
13. Fahrzeugsteuersystem (S) nach einem der Ansprüche 11 oder
12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) eingerichtet ist, nach dem sie die Fahrzeugposition (eP0id) zunächst als unzuverläs sig statuiert hat, auf eine Fahrerlaubnisanforderung (MA-R) des Fahrzeugs (F) mit einer Autorisierung zur Fahrt in Perso nalverantwortung (SR-A) zu antworten.
14. Fahrzeugsteuersystem (S) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) eingerichtet ist, erst dann eine Fahrerlaubnis (MA) zur Fahrt in einem streckensei tig geführten Modus auszugeben, nachdem sie die neue Fahr zeugposition (ePnew) als zuverlässig statuiert hat.
15. ahrzeugsteuersystem (S) nach einem der Ansprüche 11 bis
14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein streckenseitiges Computersystem (RBC-C) der streckensei tigen Einrichtung (RBC) eingerichtet ist, die Positionsbe richte (PRoid, (PRnew) an einer streckenseitigen Schnittstelle zu einem Kommunikationspfad (CCGSM-R) ZU empfangen und anhand dieser Positionsberichte (PRoid, (PRnew) die Datenpunktkennun- gen (NID_LRBG0id, NID_LRBGnew) , die Richtungsinformationen (Q_DLRBG0id, Q_DLRBGnew) und die Vertrauensintervalle (P-CI0id, P-CInew) zu ermitteln.
16. Fahrzeugsteuersystem (S) nach einem der Ansprüche 11 bis
15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein fahrzeugseitiges Computersystem (EVC) des Fahrzeugs (T) eingerichtet ist, die Positionsberichte (PRoid, (PRnew) anhand von streckenseitig durch Datenpunkte (LRBGoid, LRBGnew) bereit gestellten Daten und fahrzeugseitig bereitgestellten Daten zu generieren und an einer fahrzeugseitigen Schnittstelle zu dem Kommunikationspfad (CCGSM-R) bereitzustellen.
17. Fahrzeugsteuersystem (S) nach einem der Ansprüche 11 bis
16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Fahrzeug (T) ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein
Schienenfahrzeug, ist.
18. Fahrzeugsteuersystem (S) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die streckenseitige Einrichtung (RBC) eine ETCS- Streckenzentrale ist, wobei das streckenseitige Computersys tem (RBC-C) von zumindest einem sicheren RBC-Rechner gebildet ist, dass die fahrzeugseitige Einrichtung (OBU) ein ETCS- Fahrzeuggerät ist, wobei das fahrzeugseitige Computersystem (EVC) von zumindest einem sicheren Fahrzeugrechner gebildet ist, und dass der Kommunikationspfad (CCGSM-R) von zumindest einem GSM- R Digitalfunkkanal gebildet ist.
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