EP0631921A2 - Vorrichtung zum Steuern und Regeln elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Komponenten in Schienenfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zum Steuern und Regeln elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Komponenten in Schienenfahrzeugen Download PDF

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EP0631921A2
EP0631921A2 EP94890112A EP94890112A EP0631921A2 EP 0631921 A2 EP0631921 A2 EP 0631921A2 EP 94890112 A EP94890112 A EP 94890112A EP 94890112 A EP94890112 A EP 94890112A EP 0631921 A2 EP0631921 A2 EP 0631921A2
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EP
European Patent Office
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error
substation
control center
memory
component
Prior art date
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EP94890112A
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English (en)
French (fr)
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EP0631921A3 (de
EP0631921B1 (de
Inventor
Robert Dipl.-Ing. Dr. Martin
Franz Bauer
Robert Benes
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Liebherr-Verkehrstechnik GmbH
Original Assignee
Alex Friedmann KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0036—Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements

Definitions

  • Device for controlling and regulating electrical, electronic or electromechanical components in rail vehicles substations which contain a microcomputer and a communication interface are connected to a control center via at least one transmission path and the control center contains at least one microcomputer and an interface as well as a non-volatile fault memory and is set up to generate error messages with an error code in the event of abnormal operating behavior of the components by processing data arriving from the substations and to store them in the error memory.
  • Components such as e.g. Air conditioning systems, fan fans, heaters, toilet flushes, etc. are used, which can be generally referred to as electrical, electronic or electromechanical components.
  • the primary task of electronic controls is usually to control electromechanical systems according to predefined guidelines according to their functional purpose and the running processes according to predefined ones Regulate criteria.
  • various sensors e.g. temperature sensors, are used to determine information from all parts of the system and supply it to the controller in the form of electrical signals, process it in the controller using, for example, programmed logic, and then the resulting commands from the controller via electromechanical actuators to the components fed to the plant.
  • a frequently encountered secondary task of an electronic control is to use this information and any additional signals that may be added to automatically determine whether there are faults in the controlled electromechanical system (technical fault diagnosis). Plausibility checks are often carried out for this purpose, sometimes redundant signals are compared, and feedback from the controlled process (existing or provided specifically for diagnostic purposes) is often used. For example, a faulty sensor can be identified on the basis of physically impossible measured values, a faulty switching element mostly through a feedback manipulated variable, a process that has gotten out of control due to one or more measured values that lie outside their permissible range.
  • a control center capable of diagnosis recognizes from the information available to it that there is an abnormal state with the aid of logical conclusions, it generates an error message.
  • the content of such error messages depends on the nature of the error and the faulty component, however, the type and location of the fault are usually specified, often also the time and date and important process values at the time of the error.
  • statistical data with the same mechanisms as faults is stored in the control center's fault memory, for example, operating hours, switching cycles and wear data of individual system components to collect.
  • Various embodiments are also known which can display this error message visibly for the operating personnel and which differ on the one hand by the technology used (for example signal lamps, numerical displays, text displays, interactive data display devices), and on the other hand by the underlying system philosophy (for example representation of the acute errors and / or the stored errors, priority-controlled display, staggered depth of information depending on the user).
  • the technology used for example signal lamps, numerical displays, text displays, interactive data display devices
  • the underlying system philosophy for example representation of the acute errors and / or the stored errors, priority-controlled display, staggered depth of information depending on the user.
  • Almost all known versions have in common that they store a list of the most recently generated error messages in a memory of the control center (history memory) in order to provide the maintenance personnel with any information as to the history of the occurrence of a malfunction. If a display of the error messages is requested (for example on a display panel or via a data line on a connected computer), the data required for this are taken from the error memory.
  • a disadvantage of such known devices with central fault storage is that the information collected in the central fault memory only reflects the correct fault history of the system as long as the components of the system are left unchanged. In the event of a fault, however, components are usually exchanged; however, the saved error messages (as well as any saved statistical data such as operating hours) relate to the original component, they are neither applicable nor usable after the exchange and are usually deleted.
  • each interchangeable component is assigned a sub-station, each sub-station has a non-volatile error memory, the control center being set up to not only provide error messages relating to individual components in it To store error memories, but also to send out such error messages to the relevant component, the substation of which in turn is set up to receive the error message and to store it in its error memory, which is a physical part of the substation and thus the component.
  • each error message is thus stored decentrally within the rail vehicle component concerned, a second copy of the error message being present in the control center for precaution, for example in the event of extensive destruction of the component.
  • the transmission path between the components can be a serial data bus, or else a data network or, in the simplest case, point-to-point lines.
  • control center is set up to provide a substation address with the help of an I / O map when an error message is generated.
  • an I / O map contains permanently programmed information about the substation address on which the individual signals are read or output.
  • control center is set up to provide the exact identification data for each substation address, e.g. Determine the serial number and type designation of the component and save it in a configuration table, and use error code, substation identification data and identification data from the control center to construct the header of the error message.
  • the substation of a component has a memory area for storing identification data and the control center is set up to independently build up its configuration table from the data stored in the memory areas of each substation and to keep it up to date.
  • control center is set up to output an error message list, which includes the copies of the error messages stored in the error memories of the substations, upon request via an input / output unit.
  • a head center in particular arranged in a traction vehicle, is provided which is superordinate to the individual control centers arranged in wagons and is connected to them for the exchange of data telegrams via a transmission path.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device according to the invention
  • Fig. 2 with the aid of a structure diagram the further function of the device according to the invention.
  • a plurality of electrical, electromechanical or electronic components 2a, 2b, 2c are provided in a rail vehicle 1 outlined in dashed lines.
  • Such components can be the components of an air conditioning system, such as a cooling unit, here 2a, supply air, pressure protection and exhaust air fans, here 2b, and a heating unit, here 2c. But it can also be the components of a vacuum toilet system, an automatic door system or the energy supply system.
  • sensors such as e.g. Temperature sensors, determined actual value signals and specifiable setpoint signals are regulated or controlled.
  • a sub-station 3a, 3b, 3c is provided in each component 2a, 2b, 2c, which contains a microcomputer 4a, b, c and a communication interface 5a, b, c.
  • the substations 3a, b c are connected via a transmission path 6, e.g. a data bus or a data network with a control center 7, which spatially e.g. is provided at one end of the rail vehicle 1.
  • the control centers 7, 7 'of individual rail vehicles 1, 1' such as, in particular, passenger coaches, can be superimposed on a head center 8, which is located, for example, in the driver's cab of the locomotive.
  • the control center 7 has an interface 9, at least one microcomputer 10, an error memory 11 and an input / output unit 12.
  • the device essentially corresponds to the state of the art as described at the beginning.
  • a non-volatile error memory 13a, b, c in each substation 3a, b c is essential for the invention.
  • This error memory 13a, b c must be implemented in non-volatile technology or be a battery-buffered RAM memory and it can be implemented independently of the main memory of the microcomputer 4a, b, c or as an area of this main memory.
  • the microcomputer 4a, b c or its working memory also has a memory area 14a, b c for storing identification data, which is described in more detail below. If a head center 8 is present, it is connected to the individual control centers 7, 7 'via a transmission path 15, e.g. a data bus or a radio link.
  • each replaceable component 2a, 2b, 2c of the system forms an inseparable unit with its own substation 3a, 3b, 3c.
  • Components that are present more than once receive their own substation. It can be advantageous to give each individual sensor or actuator the character of an independent substation 3a, 3b, 3c.
  • the primary function of an air conditioning system control can be assumed to be known and is not the subject of the invention. It consists of capturing setpoints and actual values of all required measured variables and, by activating and metering the system components heating 2c, ventilation 2b and cooling 2a, as well as their subcomponents such as air flaps, blowers, reheating elements etc., ensure that the specified comfort criteria are met . Numerous exemplary embodiments are also known for the secondary function of this device, the fault diagnosis. This fault diagnosis is based on the existing measured values, signals and the respective state of the controlled process through logical operations of any abnormal behavior of the system or individual system components and to generate an error message if a fault occurs.
  • FIG. 2 the method used or the function of the device according to Fig. 1 is only described to the extent that it is necessary for an understanding of the invention.
  • An important data structure for each decentrally installed system in the control center 7 is often referred to as an I / O map and contains permanently programmed information about the substation address on which the individual signals are read or output.
  • This table is supplemented by a configuration table, which is also located in the control center 7 and which, according to FIG.
  • the type of the fault (the error code) and the lexical (based on the signals used in the relevant algorithm and the mentioned I / O map) the address of the substation 3a, 3b, 3c, which results procedurally (from the type of algorithm in question) is affected by the fault (several substations can also be affected by the fault).
  • the program then takes the exact identification data of this substation from the configuration table mentioned.
  • the error code, substation address, substation identification data and identification data of the control center form the head of an error message, which initially together with all those diagnostic data that are programmed in one Error messages for the type of malfunction in question must be contained (for example time, date, and a selection of measured values and signals at the time of the malfunction) in the working memory of the control center 7.
  • a copy of this error message is then stored in a known manner in the non-volatile or battery-backed part of the memory of the control center provided for this purpose, that is, in the error memory 11, but a second copy according to the invention via the data network 6 in the error memory 13a, 13b, 13c of the substation 3a concerned , 3b, 3c, where it remains even if the affected substation should be removed from the system together with the disturbed component 2a, 2b, 2c in the course of troubleshooting.
  • This completes the error storage process and the normal operating sequence of the control is continued by repeating the endless loop mentioned.
  • the list of all error messages is normally composed of those error messages which are in the error memories 13a, 13b, 13c of the substations 3a, 3b, 3c are stored.
  • the corresponding copy in the memory 11 of the control center 7 is used only in the event of a faulty substation.
  • the error messages stored in the individual substations 3a, 3b, 3c are read into the working memory of the control center 7 via the data network 6, linked there into a single complete list and displayed to the user in the manner provided for this purpose.

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Abstract

Vorrichtung zum Steuern und Regeln elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Komponenten in Schienenfahrzeugen, wobei jeder tauschbaren Komponente (2a, 2b, 2c) eine Unterstation (3a, 3b, 3c) zugeordnet ist, die einen Mikrorechner (4a, 4b, 4c) enthält und mit einer Steuerzentrale (7) über zumindest einen Übertragungsweg (6) in Verbindung steht, die Steuerzentrale (7) zumindest einen Mikrorechner (10) sowie einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher (11) enthält und dazu eingerichtet ist, bei anomalem Betriebsverhalten der Komponenten (2a, 2b, 2c) durch Verarbeitung von aus den Unterstationen (3a, 3b, 3c) einlangenden Daten Fehlermeldungen mit einem Fehlercode aufzubauen und diese in ihr aufgebauten, einzelne Komponenten betreffende Fehlermeldungen nicht nur in ihren Fehlerspeicher (11) abzulegen, sondern solche Fehlermeldungen auch an die betreffende Komponente (2a, 2b, 2c) auszusenden, deren Unterstation (3a, 3b, 3c) ihrerseits dazu eingerichtet ist, die Fehlermeldung zu empfangen und in einem nichtflüchtigen Fehlerspeicher (13a, 13b, 13c) abzulegen, der ein physischer Teil der Unterstation und damit der Komponente ist.

Description

  • Vorrichtung zum Steuern und Regeln elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Komponenten in Schienenfahrzeugen, wobei Unterstationen, die einen Mikrorechner und eine Kommunikationsschnittstelle enthalten, mit einer Steuerzentrale über zumindest einen Übertragungsweg in Verbindung stehen und die Steuerzentrale zumindest einen Mikrorechner und eine Schnittstelle sowie einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher enthält und dazu eingerichtet ist, bei anomalem Betriebsverhalten der Komponenten durch Verarbeitung von aus den Unterstationen einlangenden Daten Fehlermeldungen mit einem Fehlercode aufzubauen und in dem Fehlerspeicher abzulegen.
  • In Schienenfahrzeugen werden Komponenten, wie z.B. Klimaanlagen, Gebläselüfter, Heizungen, WC-Spülungen, ... etc. eingesetzt, die ganz allgemein als elektrische, elektronische oder elektromechanische Komponenten bezeichnet werden können.
  • Komplexe elektromechanische Anlagen in Schienenfahrzeugen erfordern eine große Zahl an Sensoren und Stellgliedern, welche alle mit einer elektronischen Steuerung verbunden sind. Bei streng zentral aufgebauten elektronischen Steuerungen muß daher eine entsprechend große Zahl von Leitungen zur Zentrale verlegt und dort an einem Punkt konzentriert werden. Es sind daher auch dezentrale Ausführungsformen solcher Steuerungen bekannt, bei denen die Sensoren und Stellglieder in der Nähe ihres jeweiligen Montageorts an geeignete elektronische Geräte angeschlossen werden, die z.B. als Datenkonzentratoren, Peripheriemodule, Unterstationen und dgl., im folgenden der Einfachheit halber als Unterstationen, bezeichnet werden, welche ihrerseits über Datenleitungen (Datennetzwerk oder Punkt-zu-Punkt Verbindungen) mit einer Zentrale in Verbindung stehen.
  • Die primäre Aufgabe elektronischer Steuerungen besteht üblicherweise darin, elektromechanische Anlagen entsprechend vorgegebener Richtlinien ihrem Funktionszweck entsprechend zu steuern und die ablaufenden Prozesse nach vorgegebenen Kriterien zu regeln. Zu diesem Zweck werden mittels verschiedener Sensoren, z.B. Temperaturfühlern, aus allen Teilen der Anlage Informationen ermittelt und in Form elektrischer Signale der Steuerung zugeführt, in der Steuerung durch beispielsweise programmierte Logik verarbeitet, und sodann die daraus resultierenden Befehle von der Steuerung über elektromechanische Stellglieder den Komponenten der Anlage zugeführt.
  • Um ihre primäre Aufgabe erfüllen zu können, verfügt eine solche Steuerung also über ein hohes Maß an Informationen über die zu steuernde Anlage. Daher besteht eine häufig anzutreffende sekundäre Aufgabe einer elektronischen Steuerung darin, mit Hilfe dieser Information und allfälliger zusätzlich zugeführter Signale selbsttätig festzustellen, ob in der gesteuerten elektromechanischen Anlage Störungen vorliegen (technische Fehlerdiagnose). Oft werden dazu Plausibilitätsprüfungen durchgeführt, manchmal redundate Signale verglichen, und vielfach werden (vorhandene oder eigens für Diagnosezwecke vorgesehene) Rückkoppelungen aus dem gesteuerten Prozeß verwendet. Beispielsweise kann ein gestörter Sensor anhand physikalisch unmöglicher Meßwerte erkannt werden, ein gestörtes Schaltglied meist durch eine rückgekoppelte Stellgröße, ein aus der Kontrolle geratener Prozeß aufgrund ein oder mehrerer Meßwerte, die außerhalb ihres zulässigen Bereichs liegen.
  • Sobald eine diagnosefähige Steuerzentrale mit Hilfe logischer Schlüsse aus den ihr vorliegenden Informationen erkennt, daß ein anomaler Zustand vorliegt, generiert sie eine Fehlermeldung. Der Inhalt solcher Fehlermeldungen ist abhängig von der Natur des Fehlers und der fehlerhaften Komponente, es sind jedoch üblicherweise die Art und der Ort der Störung angegeben, oft auch Zeit- und Datum sowie wichtige Prozeßwerte zum Fehlerzeitpunkt. Weiters werden vielfach auch statistische Daten mit denselben Mechanismen wie Fehler im Fehlerspeicher der Steuerzentrale hinterlegt, um beispielsweise Betriebsstunden, Schaltspiele und Verschleißdaten einzelner Anlagenkomponenten zu sammeln. Es sind auch verschiedene Ausführungsformen bekannt, welche diese Fehlermeldung für das Bedienungspersonal sichtbar darstellen können und die sich einerseits durch die eingesetzte Technologie unterscheiden (beispielsweise Meldelampen, numerische Anzeigen, Textanzeigen, interaktive Datensichtgeräte), andererseit durch die zugrundegelegte Systemphilosophie (beispielsweise Darstellung der akuten Fehler und/oder der gespeicherten Fehler, prioritätsgesteuerte Darstellung, benutzerabhängig gestaffelte Informationstiefe). Fast allen bekannten Ausführungen ist gemeinsam, daß sie eine Liste der zuletzt generierten Fehlermeldungen in einem Speicher der Steuerzentrale hinterlegen (Historienspeicher), um dem Wartungspersonal eventuelle Hinweise auf die Entstehungsgeschichte eines Störungsfalles zu liefern. Wird eine Darstellung der Fehlermeldungen angefordert (beispielsweise auf einem Anzeigefeld oder über eine Datenleitung auf einem angeschlossenen Rechner), dann werden die dafür notwendigen Daten aus dem Fehlerspeicher entnommen.
  • Ein Nachteil solcher bekannter Vorrichtungen mit zentraler Fehlerspeicherung besteht nun darin, daß die im zentralen Fehlerspeicher gesammelte Information nur solange die korrekte Fehlergeschichte der Anlage widerspiegelt, als die Komponenten der Anlage gleich belassen werden. Gerade im Störungsfall werden jedoch üblicherweise Komponenten getauscht; die gespeicherten Fehlermeldungen (wie auch allfällige gespeicherte Statistikdaten wie beispielsweise Betriebsstunden) betreffen jedoch die ursprüngliche Komponente, sie sind nach dem Tausch für die Anlage weder zutreffend noch brauchbar und werden üblicherweise gelöscht.
  • Ein weiterer Nachteil der genannten Vorrichtungen mit zentraler Fehlerspeicherung besteht darin, daß die Fehlergeschichte jeder einzelnen Anlagenkomponente im zentralen Speicher der genannten Vorrichtung liegt. Im Falle einer Störung wird die Komponente üblicherweise getauscht, also aus der Anlage ausgebaut und in einer geeigneten Werkstätte repariert. Sämtliche Information, welche die Fehlergeschichte der betreffenden Komponente beschreibt und welche möglicherweise bei der Reparatur wertvolle Hinweise liefern könnte, verbleibt jedoch im zentralen Fehlerspeicher der Anlage (und wird dort gelöscht). Zwar kann die Fehlerliste ausgedruckt und der schadhaften Komponente zur Reparatur mitgegeben werden, doch diese Prozedur überfordert in vielen Fällen das Wartungspersonal und kann auch zu Verwechslungen bezüglich der Zuordnung von Fehlerausdrucken zu schadhaften Komponenten führen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der gegenständlichen Art zu schaffen, die frei von diesen Nachteilen ist, wobei vor allem die gespeicherten Fehlermeldungen für eine auch aus dem Schienenfahrzeug entfernte Komponente eindeutig verfügbar sein soll.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder tauschbaren Komponente eine Unterstation zugeordnet ist, jede Unterstation einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher besitzt, wobei die Steuerzentrale dazu eingerichtet ist, in ihr aufgebaute, einzelne Komponenten betreffende Fehlermeldungen nicht nur in ihren Fehlerspeicher abzulegen, sondern solche Fehlermeldungen auch an die betreffende Komponente auszusenden, deren Unterstation ihrerseits dazu eingerichtet ist, die Fehlermeldung zu empfangen und in ihrem Fehlerspeicher abzulegen, der ein physischer Teil der Unterstation und damit der Komponente ist.
  • Dank der Erfindung wird somit jede Fehlermeldung innerhalb der betroffenen Schienenfahrzeugkomponente dezentral gespeichert, wobei zur Vorsorge, beispielsweise für den Fall einer weitgehenden Zerstörung der Komponente eine zweite Kopie der Fehlermeldung in der Steuerzentrale vorliegt.
  • Der Übertragungsweg zwischen den Komponenten kann ein serieller Datenbus sein, oder aber auch ein Datennetzwerk bzw. im einfachsten Fall Punkt-zu-Punkt Leitungen.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die Steuerzentrale dazu eingerichtet ist, beim Aufbau einer Fehlermeldung diese unter Zuhilfenahme einer I/O-Map mit einer Unterstationsadresse zu versehen. Eine solche I/O-Map enthält fest programmierte Angaben darüber, auf welcher Unterstationsadresse die einzelnen Signale eingelesen oder ausgegeben werden.
  • Hiebei ist es vorteilhaft, wenn die Steuerzentrale dazu eingerichtet ist, zu jeder Unterstationsadresse die exakten Identifizierungsdaten, wie z.B. Seriennummer und Typenbezeichnung der Komponente zu ermitteln und in einer Konfigurationstabelle zu speichern, und aus Fehlercode, Unterstations-Identifizierungsdaten und Identifizierungsdaten der Steuerzentrale den Kopf der Fehlermeldung aufzubauen.
  • Vorteilhaft ist es, falls die Unterstation einer Komponente einen Speicherbereich zur Abspeicherung von Identifizierungsdaten besitzt und die Steuerzentrale dazu eingerichtet ist, aus den in den Speicherbereichen jeder Unterstation gespeicherten Daten ihre Konfigurationstabelle selbständig aufzubauen und aktuell zu halten.
  • Zweckmäßig ist es weiters, wenn die Steuerzentrale dazu eingerichtet ist, nach Aufforderung über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit eine Fehlermeldungsliste auszugeben, welche die in den Fehlerspeichern der Unterstationen abgelegten Kopien der Fehlermeldungen umfaßt.
  • Von besonderem Vorteil kann es auch sein, wenn eine, insbesondere in einem Triebfahrzeug angeordnete, Kopfzentrale vorgesehen ist, die einzelnen, in Waggons angeordneten Steuerzentralen übergeordnet ist und mit diesen zum Austausch von Datentelegrammen über einen Übertragungsweg in Verbindung steht.
  • Die Erfindung samt ihrer weiteren Vorteile und Merkmale ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist, wobei Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt und Fig. 2 an Hand eines Struktogramms die nähere Funktion der Vorrichtung nach der Erfindung.
  • Gemäß Fig. 1 sind in einem strichliert umrissenen Schienenfahrzeug 1 mehrere elektrische, elektromechanische oder elektronische Komponenten 2a, 2b, 2c vorgesehen. Solche Komponenten können die Bestandteile einer Klimanlage sein, wie, ein Kühlaggregat, hier 2a, Zuluft-, Druckschutz- und Abluftventilatoren, hier 2b, und ein Heizaggregat, hier 2c, sein. Es kann sich dabei aber auch um die Bestandteile einer Vakuum-Toilettenanlage, einer automatischen Türanlage oder des Energieversorgungssystems handeln. Diese Komponenten werden üblicherweise in Abhängigkeit von durch Sensoren, wie z.B. Temperaturfühlern, ermittelten Istwert-Signalen und vorgebbaren Sollwert-Signalen geregelt oder gesteuert. Zur Erfassung dieser Signale und zur Erteilung der Schaltbefehle ist zunächst in jeder Komponente 2a, 2b, 2c eine Unterstation 3a, 3b, 3c vorgesehen, die einen Mikrorechner 4a, b, c sowie eine Kommunikationsschnittstelle 5a, b, c enthält. Die Unterstationen 3a, b c stehen über einen Übertragungsweg 6, z.B. einen Datenbus oder ein Datennetz mit einer Steuerzentrale 7 in Verbindung, welche räumlich z.B. an einem Ende des Schienenfahrzeugs 1 vorgesehen ist. Den Steuerzentralen 7, 7' einzelner Schienenfahrzeuge 1, 1', wie insbesondere Reisezugwaggons, kann eine Kopfzentrale 8 übergeordnet sein, die sich beispielsweise beim Führerstand des Triebfahrzeugs befindet.
  • Die Steuerzentrale 7 besitzt eine Schnittstelle 9, zumindest einen Mikrorechner 10, einen Fehlerspeicher 11 sowie eine Eingabe/Ausgabe Einheit 12.
  • Soweit bisher beschrieben entspricht die Vorrichtung im wesentlichen dem Stand der Technik, wie er eingangs beschrieben wurde.
  • Wesentlich für die Erfindung ist die Anordnung eines nichtflüchtigen Fehlerspeichers 13a, b, c in jeder Unterstation 3a, b c. Dieser Fehlerspeicher 13a, b c muß in nichtflüchtiger Technologie ausgeführt oder ein batteriegepufferter RAM-Speicher sein und er kann sowohl unabhängig von dem Arbeitsspeicher des Mikrorechners 4a, b, c oder als Bereich dieses Arbeitsspeichers realisiert sein. Der Mikrorechner 4a, b c bzw. sein Arbeitsspeicher besitzt auch einen Speicherbereich 14a, b c zur Abspeicherung von Identifizierungsdaten, was unten näher beschrieben wird. Falls eine Kopfzentrale 8 vorhanden ist, steht diese mit den einzelnen Steuerzentralen 7, 7' über einen Übertragungsweg 15, z.B. einen Datenbus oder eine Funkstrecke in Verbindung.
  • Die Vorzüge der gegenständlichen Erfindung kommen dann am deutlichsten zur Wirkung, wenn wirklich jede (im Störungsfall) tauschbare Komponente 2a, 2b, 2c der Anlage mit ihrer eigenen Unterstation 3a, 3b, 3c eine untrennbare Einheit bildet. Mehrmals vorhandene Komponenten erhalten jeweils eine eigene Unterstation. Es kann von Vorteil sein, selbst jedem einzelnen Sensor oder Stellglied den Charakter einer eigenständlichen Unterstation 3a, 3b, 3c zu geben.
  • Die primäre Funktion einer Klimaanlagensteuerung, wie sie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, kann als bekannt vorausgesetzt werden und ist nicht Gegenstand der Erfindung. Sie besteht darin, Soll- und Istwerte aller benötigten Meßgrößen zu erfassen und durch Aktivierung und Dosierung der Anlagenkomponenten Heizung 2c, Lüftung 2b und Kühlung 2a sowie deren Subkomponenten wie z.B. Luftklappen, Gebläse, Nachheizkörper etc. dafür zu sorgen, daß die vorgegebenen Behaglichkeitskriterien erreicht werden. Auch für die sekundäre Funktion dieser Vorrichtung, die Fehlerdiagnose, sind grundsätzlich zahlreiche Ausführungsbeispiele bekannt. Diese Fehlerdiagnose besteht darin, anhand der vorhandenen Meßwerte, Signale und dem jeweiligen Zustand des gesteuerten Prozesses durch logische Operationen jedes anomale Verhalten der Anlage oder einzelner Anlagekomponenten festzustellen und bei Auftreten einer Störung eine Fehlermeldung zu erzeugen.
  • In Fig. 2 ist das angewandte Verfahren bzw. die Funktion der Vorrichtung nach Fig. 1 nur insoweit beschrieben, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Eine für jedes dezentral installierte System wichtige Datenstruktur in der Steuerzentrale 7 wird oft als I/O-Map bezeichnet und enthält fest programmierte Angaben darüber, auf welcher Unterstationsadresse die einzelnen Signale eingelesen oder ausgegeben werden. Diese Tabelle wird durch eine Konfigurationstabelle ergänzt, die ebenfalls in der Zentrale 7 liegt und die gemäß Fig. 2 nach jedem Einschalten neu aufgebaut wird und zu jeder Unterstationsadresse die exakten Identifizierungsdaten, wie Typenbezeichnung und laufende Seriennummer, sowie allfällige sonstige Angaben enthält, welche sämtliche in den einzelnen Unterstationen 3a, 3b, 3c nichtflüchtig gespeichert sind und beim Initialisierungsvorgang aus diesen über den Übertragungsweg 6, z.B. ein Datennetzwerk eingelesen werden. Anschließend folgt der bekannte normale Funktionsablauf der Steuerzentrale 7, welcher typischerweise eine Endlosschleife mit den wesentlichen Aktivitäten Einlesen aller Eingangsdaten, Verarbeitung der Daten und Ausgabe aller Ausgabedaten besteht. Wird dabei zu irgendeinem Zeitpunkt durch einen der dafür vorgesehenen und bekannten Algorithmen ein anomales Anlagenverhalten erkannt, dann wird eine Fehlermeldung aufgebaut. Zunächst ergibt sich prozedural (aus der Art des betreffenden Algorithmus) die Art der Störung (der Fehlercode) und lexikalisch (aufgrund der im betreffenden Algorithmus verwendeten Signale und der erwähnten I/O-Map) die Adresse der Unterstation 3a, 3b, 3c, die von der Störung betroffen ist (es können auch mehrere Unterstationen von einer Störung betroffen sein). Zu dieser Adresse entnimmt das Programm dann aus der erwähnten Konfigurationstabelle die exakten Identifizierungsdaten dieser Unterstation. Fehlercode, Unterstationsadresse, Unterstations-Identifizierungsdaten und Identifizierungsdaten der Zentrale bilden den Kopf einer Fehlermeldung, welche vorerst zusammen mit allen jenen Diagnosedaten, die programmgemäß in einer Fehlermeldung für die betreffende Art von Störung enthalten sein müssen (beispielsweise Zeit, Datum, sowie eine Auswahl von Meßwerten und Signalen zum Zeitpunkt der Störung), im Arbeitsspeicher der Steuerzentrale 7 aufgebaut wird. Sodann wird eine Kopie dieser Fehlermeldung in bekannter Weise in den dafür vorgesehenen nichtflüchtigen oder batteriegepufferten Teil des Speichers der Zentrale, d.h. in den Fehlerspeicher 11 hinterlegt, eine zweite Kopie jedoch erfindungsgemäß über das Datennetzwerk 6 in den Fehlerspeicher 13a, 13b, 13c der betroffenen Unterstation 3a, 3b, 3c geschrieben, wo sie selbst dann verbleibt, wenn die betroffene Unterstation im Zuge der Störungsbehebung zugleich mit der gestörten Komponente 2a, 2b, 2c aus der Anlage entfernt werden sollte. Damit ist der Vorgang der Fehlerspeicherung abgeschlossen, und der normale Funktionsablauf der Steuerung wird durch Wiederholung der erwähnten Endlosschleife fortgesetzt.
  • Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt die Steuerzentrale 7 durch dafür vorgesehene Bedienungskommandos aufgefordert wird, die gespeicherten Fehlermeldungen für alle installierten Komponenten 2a, 2b, 2c darzustellen, dann wird die Liste aller Fehlermeldungen im Normalfall aus denjenigen Fehlermeldungen zusammengesetzt, welche in den Fehlerspeichern 13a, 13b, 13c der Unterstationen 3a, 3b, 3c gespeichert liegen. Nur im Falle einer gestörten Unterstation wird die entsprechende Kopie im Speicher 11 der Zentrale 7 verwendet. Dazu werden die in den einzelen Unterstationen 3a, 3b, 3c gespeicherten Fehlermeldungen über das Datennetzwerk 6 in den Arbeitsspeicher der Steuerzentrale 7 eingelesen, dort zu einer einzigen kompletten Liste verknüpft und über die dafür vorgesehene Weise dem Benutzer dargestellt.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Steuern und Regeln elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Komponenten in Schienenfahrzeugen,
    wobei Unterstationen (3a, 3b, 3c), die einen Mikrorechner (4a, 4b, 4c) und eine Kommunikationsschnittstelle (5a...5c) enthalten, mit einer Steuerzentrale (7) über zumindest einen Übertragungsweg (6) in Verbindung stehen,
    und die Steuerzentrale (7) zumindest einen Mikrorechner (10) und eine Schnittstelle (9) sowie einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher (11) enthält und dazu eingerichtet ist, bei anormalem Betriebsverhalten der Komponenten (2a, 2b, 2c) durch Verarbeitung von aus den Unterstationen (3a, 3b, 3c) einlangenden Daten Fehlermeldungen mit einem Fehlercode aufzubauen und in dem Fehlerspeicher (11) abzulegen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    jeder tauschbaren Komponente (2a, 2b, 2c) eine Unterstation (3a, 3b, 3c) zugeordnet ist,
    jede Unterstation (3a, 3b, 3c) einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher (13a, 13b, 13c) besitzt, wobei die Steuerzentrale (7) dazu eingerichtet ist, in ihr aufgebaute, einzelne Komponenten betreffende Fehlermeldungen nicht nur in ihren Fehlerspeicher (11) abzulegen, sondern solche Fehlermeldungen auch an die betreffende Komponente (2a, 2b, 2c) auszusenden, deren Unterstation (3a, 3b, 3c) ihrerseits dazu eingerichtet ist, die Fehlermeldung zu empfangen und in ihrem Fehlerspeicher (13a, 13b, 13c) abzulegen, der ein physischer Teil der Unterstation und damit der Komponente ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsweg (6) ein Datenbus ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzentrale (7) dazu eingerichtet ist, beim Aufbau einer Fehlermeldung diese unter Zuhilfenahme einer I/O-Map mit einer Unterstationsadresse zu versehen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzentrale (7) dazu eingerichtet ist, zu jeder Unterstationsadresse die exakten Identifizierungsdaten, wie z.B. Seriennummer und Typenbezeichnung der Komponente zu ermitteln und in einer Konfigurationstabelle zu speichern, und aus Fehlercode, Unterstations-Identifizierungsdaten und Identifizierungsdaten der Steuerzentrale den Kopf der Fehlermeldung aufzubauen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstation (3a, 3b, 3c) einer Komponente (2a, 2b, 2c) einen Speicherbereich (14a, 14b, 14c) zur Abspeicherung von Identifizierungsdaten besitzt und die Steuerzentrale (7) dazu eingerichtet ist, aus den in den Speicherbereichen (14a, 14b, 14c) jeder Unterstation gespeicherten Daten ihre Konfigurationstabelle selbständig aufzubauen und aktuell zu halten.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzentrale (7) dazu eingerichtet ist, nach Aufforderung über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit (12) eine Fehlermeldungsliste auszugeben, welche die in den Fehlerspeichern (13a, 13b, 13c) der Unterstationen (3a, 3b, 3c) abgelegten Kopien der Fehlermeldungen umfaßt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine, insbesondere in einem Triebfahrzeug angeordnete, Kopfzentrale (8) vorgesehen ist, die einzelnen, in Waggons (1, 1') angeordneten Steuerzentralen (7, 7') übergeordnet ist und mit diesen zum Austausch von Datentelegrammen über einen Übertragungsweg (15) in Verbindung steht.
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