EP2159128A2 - Mehrsystemkonfiguration zur Zugsicherung - Google Patents

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EP2159128A2
EP2159128A2 EP09167589A EP09167589A EP2159128A2 EP 2159128 A2 EP2159128 A2 EP 2159128A2 EP 09167589 A EP09167589 A EP 09167589A EP 09167589 A EP09167589 A EP 09167589A EP 2159128 A2 EP2159128 A2 EP 2159128A2
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EP
European Patent Office
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coupling
master
input module
system configuration
etcs
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Matthias Dr. Müller
Jürgen Siedenberg
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Siemens Corp
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Siemens AG
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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
    • B61L15/0063—Multiple on-board control systems, e.g. "2 out of 3"-systems
    • 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
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer
    • 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
    • B61L2027/202—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation using European Train Control System [ETCS]

Definitions

  • the invention relates to a multi-system configuration for train protection with a train-side legacy system, which has a position encoder for speed determination, and a master system, in particular ETCS (European Train Control System).
  • ETCS European Train Control System
  • the ETCS is intended to replace the large number of train protection systems deployed in European countries, thereby enabling dense, fast and cross-border train control throughout Europe. To ensure safe and smooth train service, train protection systems are necessary. In Europe, more than 10 species have evolved, some of which are side-by-side and country-specific and are incompatible with each other.
  • STMs Specific Transmissions Modules
  • the EP 1 681 222 A1 proposed the interposition of an STM gateway to adapt the different interfaces of the legacy systems to an STM interface of the ETCS.
  • the invention has for its object to provide a multi-system configuration of the generic type, in a simple way, an upgrade of the legacy system is possible, with only peripheral adjustments to the legacy system should be required.
  • the object is achieved in that the master system is connected to the Wegimpulsgeber via a coupling and a controller board, wherein the master system generates control signals for activating or deactivating the Wegimpusgebers and a cab signal.
  • the master system By connecting the master system to the position encoder instead of a gateway connection, the effort to replace certain functionalities of the legacy system by higher-level functionalities of the master system can be significantly reduced.
  • the master system generates control signals for activating the position encoder and the cab signal, whereby a first mode "stand-alone system” is selected or control signals to deactivate the Wegimpulsgebers and the cab signal, by which the distance encoder of the old system is deactivated, so that a second mode "mixing system "is selected. Only the interplay between position encoder and cab signal leads to the activation or deactivation of components of the legacy system.
  • the coupling acts on both the start-up module of the position encoder and an input module for activating / deactivating the guidance signal.
  • the master system generates control signals for activating or deactivating the train control and the Wegimpulsgebers the old system.
  • information generated on the trackside and / or sensors for the speed determination are replaced by own functionalities of the master system.
  • the train control is replaced in ETCS as a master system, for example by Balisenempfang or more comfortable radio reception.
  • the legacy system for example, a Doppler radar sensor of the ETCS occur.
  • the status of the coupling is detected according to claim 3 using a current coupler and reported to the input module.
  • the legacy system When the master system is in operation, the legacy system according to claim 5 reports back to the master system via the interface module of the position encoder and the coupling. In addition already existing function control signals of the old system are used.
  • a peripheral wiring of the old system by the controller board and the input module is sufficient. Internal changes to the legacy system itself are not required, so that in the inventive upgrade to a multi-system configuration no new and usually very expensive safety-related evidence for the purpose of release by the respective approval authority are required.
  • FIG. 1 shows an ETCS - European Train Control System - 1 as a master system in cooperation with a legacy system 2 for train protection.
  • the old system 2 is equipped with the usual modules input 3, display 4, 5 antenna assembly and Wegimpulsgeber 6, which act on a brake intervention 7 for safety-related emergency braking.
  • the legacy system 2 is usually connected to at least one input module 8.
  • the ETCS 1 is connected via a coupling 9 and a controller board 11 with the Wegimpulsgeber 6 of the legacy system 2.
  • the ETCS 1 sends via the coupling 9, which is used for signal matching and signal selection, control signals 11 to the controller board 10, whereby the functionality of the position encoder 6 is either activated or deactivated. This switching or first switching takes place together with the control of the input module 8, whereby a cab suspension or locking is effected.
  • the energization of the input module 8 via a current coupler 12, which is controlled by the coupling 9 when the coupling 9 has the control signal 11 to the controller board 10 of the position encoder 6 through-connected. When activated, the remain entire functions of the legacy system 2 unchanged, so that the legacy system 2 operates in stand-alone mode.
  • Deactivation of the Wegimpulsgebers 6 and the Fhackstandsignals leads to the replacement of the functionality of the Wegimpulsgebers 6 and switched from the cab signal antenna assembly 5 by ETCS own functions, especially based on a Doppler radar sensor and a Balisen- or Funkzugbeein kgung.
  • ETCS own functions especially based on a Doppler radar sensor and a Balisen- or Funkzugbeein kgung.
  • the legacy system 2 continuously transmits status signals 13 via the controller board 10 or the input module 8 and the coupling 9 back to the master system ETCS 1, so that ultimately the ETCS 1 takes over the control and the functional control of the legacy system 2.
  • the ETCS 1 can block or enable a reset switch 14 to maintain special properties of the legacy system 2.
  • the ETCS 1 can forward further safety functions, which the legacy system 2 does not offer, via the coupling 9 and the interface module 10 or the input module 8 to the brake intervention 7 of the old system 2.
  • FIG. 2 shows passages with respect to position encoder 6, input module 8, ie driver's signal, and residual switch 14.
  • the cab signal can be locked via the input module 8.
  • the antenna assembly 5 is turned off. Thereafter, the Wegimpulsgeber 6 can be active again - with sealed cab signal.
  • the legacy system switches to stand-alone mode. Of the Reset switch 14 is enabled and can be operated if necessary, as the lower waveform shows.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrsystemkonfiguration zur Zugsicherung mit einem zugseitigen Altsystem (2), welches einen Wegimpulsgeber (6) zur Geschwindigkeitsermittlung aufweist, und einem Mastersystem, insbesondere ETCS - European Train Control System - (1). Um eine Hochrüstung des Altsystems (2) zu ermöglichen, ohne Funktionalitäten des Altsystems (2) anpassen zu müssen, ist vorgesehen, dass das Mastersystem mit dem Wegimpulsgeber (6) über eine Kopplung (9) und eine Anschaltbaugruppe (10) verbunden ist, wobei das Mastersystem Steuersignale (11) zur Aktivierung oder Deaktivierung des Wegimpulsgebers (6) und eines Führerstandsignals erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mehrsystemkonfiguration zur Zugsicherung mit einem zugseitigen Altsystem, welches einen Wegimpulsgeber zur Geschwindigkeitsermittlung aufweist, und einem Mastersystem, insbesondere ETCS (European Train Control System).
  • Das ETCS soll die Vielzahl der in den europäischen Ländern eingesetzten Zugsicherungssysteme ablösen und so eine dichte, schnelle und grenzüberschreitende Zugführung in ganz Europa ermöglichen. Um einen sicheren und reibungslosen Zugverkehr zu gewährleisten, sind Zugsicherungssysteme notwendig. In Europa haben sich mehr als 10 Arten entwickelt, die teilweise nebeneinander und länderabhängig eingesetzt werden und untereinander nicht kompatibel sind.
  • Zur Anpassung der nicht ETCS-kompatiblen nationalen Zugsicherungssteme an das ETCS-Fahrzeuggerät werden üblicherweise STMs (Specific Transmmission Moduls) eingesetzt. Diese ermöglichen die Weiterbenutzung der nationalen Zugsicherungssysteme, beispielsweise INDUSI, LZB, ZUB, SIGNUM, TVM, in einer Übergangsphase. Die STM-Module übersetzen Informationen von diesen alten Zugsicherungssystemen, so dass ein mit einem ETCS-Fahrzeuggerät und einem STM-Modul ausgestattetes Triebfahrzeug diese Strecken mit der entsprechenden länderspezifischen Funktionalität befahren kann.
  • Die Entwicklung der verschiedenen STMs muss den Anforderungen der Norm CENELEC 50126 genügen, welche die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit und Sicherheit sowie deren Wechselwirkungen definiert. Da diese Norm bei Änderungen bzw. Neuentwicklung auch für die z. T. sehr alten nationalen Zugsicherungssysteme berücksichtigt werden muss, ist der Entwicklungsaufwand für die STMs sehr hoch.
  • Um den Aufwand zur Anbindung des Altsystems an das ETCS zu reduzieren, wurde gemäß der EP 1 681 222 A1 die Zwischenschaltung eines STM-Gateways zur Anpassung der unterschiedlichen Schnittstellen der Altsysteme an eine STM-Schnittstelle des ETCS vorgeschlagen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrsystemkonfiguration der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der auf einfache Weise eine Hochrüstung des Altsystems möglich ist, wobei nur periphere Anpassungen am Altsystem erforderlich sein sollen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Mastersystem mit dem Wegimpulsgeber über eine Kopplung und eine Anschaltbaugruppe verbunden ist, wobei das Mastersystem Steuersignale zur Aktivierung oder Deaktivierung des Wegimpusgebers und eines Führerstandssignals erzeugt.
  • Durch die Anbindung des Mastersystems an den Wegimpulsgeber anstelle einer Gateway-Verbindung kann der Aufwand zum Ersatz bestimmter Funktionalitäten des Altsystems durch höherwertige Funktionalitäten des Mastersystems erheblich reduziert werden. Das Mastersystem generiert Steuersignale zur Aktivierung des Wegimpulsgebers und des Führerstandssignals, wodurch eine erste Betriebsart "Stand-alone Altsystem" angewählt ist oder Steuersignale zur Deaktivierung des Wegimpulsgebers und des Führerstandssignals, durch die der Wegimpulsgeber des Altsystems deaktiviert wird, so dass eine zweite Betriebsart "Mischsystem" angewählt ist. Erst das Zusammenspiel zwischen Wegimpulsgeber und Führerstandssignal führt zur Aktivierung oder Deaktivierung von Komponenten des Altsystems. Durch Abriegelung des Führerstandssignals werden Antennenbaugruppen zum Empfang streckenseitig erzeugter Informationen, beispielsweise INDUSI(induktive Zugsicherung)-Magnete passiviert und durch Aufriegelung des Führstandsignals aktiviert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Geschwindigkeitsmessung und streckenseitige Zugbeeinflussung des Altsystems bedarfsgerecht aktiviert und deaktiviert werden können. In der ersten Betriebsart "Stand-alone Altsystem" bleiben Funktion, Anzeige, Bedienung und Fehleroffenbarung des Altsystems komplett erhalten. Die Kopplung wird dabei als rückwirkungsfrei vorausgesetzt. In der zweiten Betriebsart "Mischsystem" werden Komponenten des Altsystems deaktiviert, wodurch das Mastersystem diese Funktionalitäten übernehmen kann. Die restlichen Komponenten des Altsystems, die anderen Funktionalitäten zugeordnet sind, bleiben davon unberührt und sind weiterhin in Betrieb. Auf diese Weise ergibt sich eine kostengünstige Hochrüstung der Altsysteme von Stand-alone-Betrieb zu Mischbetrieb, wobei am Altsystem nur periphere Ein-Aus-Baugruppen zur Aktivierung bzw. Deaktivierung erforderlich sind.
  • Gemäß Anspruch 2 beaufschlagt die Kopplung sowohl die Anschaltbaugruppe des Wegimpulsgebers als auch eine Eingabebaugruppe zur Aktivierung/Deaktivierung des Führstandsignals. Somit erzeugt das Mastersystem Steuersignale zur Aktivierung oder Deaktivierung der Zugbeeinflussung und des Wegimpulsgebers des Altsystems. Dadurch werden streckenseitig erzeugte Informationen und/oder Sensoren für die Geschwindigkeitsermittlung durch eigene Funktionalitäten des Mastersystems ersetzt. Die Zugbeeinflussung wird bei ETCS als Mastersystem beispielsweise durch Balisenempfang oder komfortableren Funkempfang ersetzt. Anstelle des herkömmlichen Wegimpulsgebers des Altsystems kann beispielsweise eine Dopplerradarsensorik des ETCS treten.
  • Der Status der Kopplung wird gemäß Anspruch 3 mit Hilfe eines Stromkopplers erfasst und an die Eingabebaugruppe gemeldet.
  • Wenn das Mastersystem in Betrieb ist, meldet das Altsystem gemäß Anspruch 5 über die Anschaltbaugruppe des Wegimpulsgebers und die Kopplung seinen Status an das Mastersystem zurück. Dazu werden ohnehin vorhandene Funktionskontrollsignale des Altsystems genutzt.
  • Eine periphere Beschaltung des Altsystems durch die Anschaltbaugruppe und die Eingabebaugruppe genügt. Interne Änderungen am Altsystem selbst sind nicht erforderlich, so dass bei der erfindungsgemäßen Hochrüstung zu einer Mehrsystemkonfiguration keine neuen und üblicherweise sehr aufwendigen sicherheitstechnischen Nachweise zum Zwecke der Freigabe durch die jeweilige Zulassungsbehörde erforderlich sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Ausführungsform einer Mehrsystemkonfiguration und
    Figur 2
    Signalverläufe.
  • Figur 1 zeigt ein ETCS - European Train Control System - 1 als Mastersystem im Zusammenwirken mit einem Altsystem 2 zur Zugsicherung. Das Altsystem 2 ist mit den üblichen Baugruppen Eingabe 3, Anzeige 4, Antennenbaugruppe 5 und Wegimpulsgeber 6 ausgestattet, die einen Bremseingriff 7 zur sicherheitsrelevanten Zwangsbremsung beaufschlagen. Peripher ist das Altsystem 2 üblicherweise mindestens mit einer Eingabebaugruppe 8 beschaltet.
  • Das ETCS 1 ist über eine Kopplung 9 und eine Anschaltbaugruppe 11 mit dem Wegimpulsgeber 6 des Altsystems 2 verbunden. Das ETCS 1 sendet über die Kopplung 9, die zur Signalanpassung und Signalauswahl dient, Steuersignale 11 an die Anschaltbaugruppe 10, wodurch die Funktionalität des Wegimpulsgebers 6 entweder aktiviert oder deaktiviert wird. Diese Umschaltung oder Ersteinschaltung erfolgt zusammen mit der Ansteuerung der Eingabebaugruppe 8, wodurch eine Führerstandsaufriegelung oder Abriegelung bewirkt wird. Die Bestromung der Eingabebaugruppe 8 erfolgt über einen Stromkoppler 12, der von der Kopplung 9 gesteuert wird, wenn die Kopplung 9 das Steuersignal 11 zu der Anschaltbaugruppe 10 des Wegimpulsgebers 6 durchgeschaltet hat. Bei Aktivierung bleiben die gesamten Funktionen des Altsystems 2 unverändert, so dass das Altsystem 2 im Stand-alone-Modus arbeitet. Deaktiiverung des Wegimpulsgebers 6 und des Führstandsignals führt zum Ersatz der Funktionalität des Wegimpulsgebers 6 und der vom Führerstandsignal geschalteten Antennenbaugruppe 5 durch ETCSeigene Funktionen, insbesondere auf der Basis einer Dopplerradarsensorik und einer Balisen- oder Funkzugbeeinflussung. Auf diese Weise werden nur die Baugruppen Wegimpulsgeber 6 und Antennenbaugruppe 5 des Altsystems 2 quasi umgangen. Die anderen Funktionalitäten, insbesondere die des Bremseingriffes 7 des Altsystems 2, sind weiterhin aktiv. Das Altsystem 2 übermittelt laufend Statussignale 13 über die Anschaltbaugruppe 10 bzw. die Eingabebaugruppe 8 und die Kopplung 9 zurück an das Mastersystem ETCS 1, so dass letztlich das ETCS 1 die Steuerung und die Funktionskontrolle des Altsystems 2 übernimmt. Das ETCS 1 kann dabei einen Resetschalter 14 zur Erhaltung besonderer Eigenschaften des Altsystems 2 blockieren oder freischalten.
  • Zusätzlich kann das ETCS 1 weitere Sicherheitsfunktionen, die das Altsystem 2 nicht bietet, über die Kopplung 9 und die Anschaltbaugruppe 10 oder die Eingabebaugruppe 8 an den Bremseingriff 7 des Altsystems 2 weiterleiten.
  • Figur 2 zeigt Signalverläufe bezüglich Wegimpulsgeber 6, Eingabebaugruppe 8, d. h. Führerstandssignal, und Restschalter 14. Zur Passivierung A wird am Wegimpulsgeber 6 durch das ETCS 1 kurzzeitig ein Geschwindigkeitswert v = 0 erzeugt - auch während der Fahrt. Dadurch lässt sich das Führerstandssignal über die Eingabebaugruppe 8 abriegeln. Die Antennenbaugruppe 5 wird abgeschaltet. Danach kann der Wegimpulsgeber 6 wieder aktiv sein - bei abgeriegeltem Führerstandsignal.
  • Zur Aktivierung B wird wiederum durch das ETCS 1 zunächst der Wegimpulsgeber 6 angesteuert, um den Geschwindigkeitswert v = 0 zu erzeugen. Dadurch lässt sich das Führerstandssignal aufriegeln. Das Altsystem wechselt in den Stand-alone-Modus. Der Resetschalter 14 wird freigeschaltet und kann ggf. betätigt werden, wie der untere Signalverlauf zeigt.

Claims (5)

  1. Mehrsystemkonfiguration zur Zugsicherung mit einem zugseitigen Altsystem (2), welches einen Wegimpulsgeber (6) zur Geschwindigkeitsermittlung aufweist, und einem Mastersystem, insbesondere ETCS - European Train Control System - (1),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mastersystem mit dem Wegimpulsgeber (6) über eine Kopplung (9) und eine Anschaltbaugruppe (10) verbunden ist, wobei das Mastersystem Steuersignale (11) zur Aktivierung oder Deaktivierung des Wegimpulsgebers (6) und eines Führerstandsignals erzeugt.
  2. Mehrsystemkonfiguration nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kopplung (9) sowohl die Anschaltbaugruppe (10) als auch eine Eingabebaugruppe (8) des Altsystems beaufschlagt.
  3. Mehrsystemkonfiguration Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kopplung (9) über einen Stromkoppler (12) mit der Eingabebaugruppe (8) verbunden ist.
  4. Mehrsystemkonfiguration nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Eingabebaugruppe (8) einen Resetschalter (14) aufweist.
  5. Mehrsystemkonfiguration nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Altsystem (2) Statussignale (13) über die Anschaltbaugruppe (10) bzw. die Eingabebaugruppe (8) und die Kopplung (9) an das Mastersystem überträgt.
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