EP3074293A2 - Verfahren zur fehleroffenbarung bei einem stellwerksrechnersystem und stellwerksrechnersystem - Google Patents

Verfahren zur fehleroffenbarung bei einem stellwerksrechnersystem und stellwerksrechnersystem

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EP3074293A2
EP3074293A2 EP15700439.1A EP15700439A EP3074293A2 EP 3074293 A2 EP3074293 A2 EP 3074293A2 EP 15700439 A EP15700439 A EP 15700439A EP 3074293 A2 EP3074293 A2 EP 3074293A2
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EP
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display
signal
computer system
channel
box computer
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Thomas Gehrke
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • 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
    • B61L25/06—Indicating or recording the setting of track apparatus, e.g. of points, of signals
    • B61L25/08—Diagrammatic displays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation
    • B61L2019/065—Interlocking devices having electrical operation with electronic means

Definitions

  • the invention relates to a method for Hyundaiof fenbarung in an interlocking computer system with a control channel whose adoptedsigna1e signaltechni safe state ments represent a railway safety system represent and whose output signals to operate at least one element, such as a light signal, the railway safety systems are trained and on a lay visualized as well as a control computer system for carrying out the method.
  • Hi-Fi operations on the control computer system it is necessary to ensure that the basis for the decision-making, i. H . the Meldebi Id on the display, which is displayed to the operator, the actual state of egg egg railway safety system corresponds.
  • the primary purpose of the Hi-1 control is to provide the operator with the most secure basis for detection in critical situations.
  • prin- ciple 1 is based on the comparison of two characters, namely the display on the display, which is made available to the operator, and the frame of a reference system, which produces the same representation.
  • an operating channel and a reference channel are provided for this purpose.
  • These computer systems process the information of the egg railway safety system, which represents a safe reporting source, which is probably an ESTW electronic station.
  • the control channel and the reference channel are identical in terms of their input signals and used algorithms. If the signal processing is error-free, the reference image of the reference channel and the status ID of the operating channel match. In order to establish this match, checksums are made in both channels and, as part of the Hi 1 operation, sent to the safe message source for comparison.
  • the complete display bi id. Is checked pixel-precise. It will follow a significantly larger image area than necessary and possible errors in a less relevant or even irrelevant display area of the display can prevent a command release. In addition to the background test of all of the bi-id pixels, it is above all the outstanding result for the checksum comparison. Damaged there are very high S IL requirements for the individual systems.
  • the SIL safety levels are technically not safe in the CENELEC standard EN50129 from SIL 0 - si - up to SIL 4 - signal technical. highly secure - defined.
  • the object of the invention is to provide a method and a computer system of the generic type which tolerate errors in the case of a highly reliable error definition and have a higher availability, whereby as low as possible SIL requirements are to be striven for.
  • the object is achieved by optically coding coded elements, in particular QR - Quick Response coded, element specific pixel data of the display and initiating the operation of the element, and reading the data of a process abbreviation of the signal technically To be compared to other conditions.
  • the invention is also achieved with an interlocking computer system in which a reference system with a feedback e1a1 for reading optically encoded, in particular QR-quick response encoded, element-specific pixel data of the display Introduction of the operation of the element and a logic channel for generating a Prozeßabbi 1des the signa1 technically safe status messages of the railway safety system is provided hen hen, the remind1esekana1 and. the logic channel are connected to a comparator.
  • the operator obtains a secure basis of disclosure, in which the security procedure is substantially simplified and tolerant of unreal pixel errors compared to the known solution with the complete readout of the bi-annual menu and the retroactive calculation into a process alphabet claimed method wesentl I simpler, since not the entire Bi 1dleinha11 is completely recalculated, but only the aktuel len state changes opti cal way, preferably via QR codes, machine-readable over and will be tightened.
  • SIL level of 0 is required via the control channel, and a SIL level of less than 1 s4 for the reference system, depending on the required safety of the overall system.
  • Pixels evaluates the process is overall much less prone to Pi xel error a1 s the known method. This increases the availability of the system.
  • Another advantage is that the software of the control channel can be exchanged more easily because of the low safety level without endangering the system approval.
  • the function of the operator station has to be extended only slightly for the output of the state changes in the form of QR codes. However, it is also possible to keep the operator station unchanged and to display the QR code on a separate output device.
  • the return channel for issuing first check sums and the logic channel for outputting second checksums are configured.
  • the two checksums are transmitted by the reference system in the manner normally used for the command process to the secure reporting source, for example an ESTW electronic station or an ETCS European Train Control System, in order to be compared there with one another ,
  • the invention will be explained in more detail with reference to a figurative representation.
  • the figure shows wesentl Ie building groups of a Stel Itechniksrechnersystems invention.
  • an operator station computer functioning as a 1 s operator channel 1 and a reference system 2 are provided, which differs greatly. I use algorithms for very different tasks.
  • the control channel 1 generates a process image 4, which from a technically secure point of view of a railway safety system 3, at the center of a proj ected interlocking logic, which serves to visualize a corresponding text and / or graphics display on a display 5 becomes .
  • the Hi 1 fs condition is sent to the plant through the control channel 1.
  • the color display 1 displayed on the display 5 is checked by the reference system 2 with respect to pixel errors and errors in the signal processing in the operation channel 1.
  • the service-specific state changes first become QR-Quick
  • Re c k 1 esekana 1s 8 of the reference system 2 read out.
  • the corresponding bi-id pixels are converted in a computer 9 into a machine-readable two-step process image Id. 10, which makes possible a check-sum generation.
  • a second checksum is formed via a process section 1d 12 of this logic channel 11.
  • the process image 1d 12 becomes - like the operating channel the process image 1d. 4 - formed directly from the projected interlocking logic and thus directly from the signa 11echni cal safe state conditions 1Phygen the Eisenbahntechnischsanage 3.
  • the checksums of the return unit 1s 8 and of the logic channel 11 are compared by a comparator 13, which preferably is part of the sata-secure area of the third unit. It can only be assumed that the signal processing in the operating channel 1 has proceeded without errors and the display 5 in the relevant regions 1 is free from errors, so that the command can be released. In this safety procedure, the pixel areas of the display 5 which are not required for the momentary operating action are ignored, which results in a high availability of the overall system.
  • the operating channel 1 secured by the reference system 2 can have a safety level SIL 0.
  • the scope of functions with SIL greater than 0 is limited to the reference system 2 and can With reference to the overall system, it can be clearly reduced compared to the known embodiment.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Debugging And Monitoring (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal (1), dessen Eingangssignale signaltechnisch sichere Zustandsmeldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage (3) repräsentieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes, beispielsweise eines Lichtsignals, der Eisenbahnsicherungsanlage (3) ausgebildet sind und auf einem Display (5) visualisiert werden sowie ein Stellwerksrechnersystem zur Durchführung des Verfahrens. Um unnötige Pixelauswertungen des Displays (5) zu vermeiden, ist vorgesehen, dass bei Einleitung der Bedienung des Elementes optisch kodierte, insbesondere QR – Quick Response – kodierte, elementspezifische Pixeldaten des Displays (5) gelesen und mit elementspezifischen Daten eines Prozessabbildes (12) der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen verglichen werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem und Ste11werksrechnersystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerof fenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal , dessen Eingangssigna1e signaltechni sch sichere Zustandsme1dungen einer Eisenbahnsicherungsanlage repräsent ieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes , beispielsweise eines Lichtsignals , der Eisenbahns icherungsan- läge ausgebildet sind und auf einem Dis lay visual isiert werden sowie ein Ste11 erksrechnersystem zur Durchführung des Verfahrens .
Im Rahmen von Hi 1 fsbedienungen an dem Ste11 erksrechnersystem ist sicherzustel len , dass die Entseheidungsgrundlage , d . h . das Meldebi Id auf dem Display, das dem Bediener angezeigt wird, dem tatsächl ichen Zustand der Ei senbahnsicherungsanlage entspricht . Das primäre Z i e1 der Hi 1 fsbedienung besteht darin, dem Bediener eine mögl ichst sichere Entsehe i dungsgrund läge in kri tischen Si tuationen anzubieten . Die Bi 1dsi cherung beruht dabei prinz ipiel 1 auf den Vergleich zweier Bi Ider , näml ich dem Bi Id. auf dem Display, das dem Bediener zur Verfü- gung gestel 11 wird, und dem Bi 1d eines Referenzsystems , welches dieselbe Darstel lung erzeugt .
Bei einem bekannten derartigen System sind dazu ein Bedienkanal und ein Referenzkanal vorgesehen . Diese Rechnerkanä1 e verarbei ten die Informati onen der Ei senbahnsicherungsanlage , welche eine sichere Meldequel le , bei spie1 sweise ein ESTW e1ektroni sehes Stel Iwerk - darstellt . Der Bedienkanal und der Referenzkana1 sind hinsichtl ich ihrer Eingangss ignale und verwendeten Algori thmen identi sch . Bei fehlerfrei er Signal verarbei tung stimmen das Referenzbild des Referenzkana1s und das Zustandsbi Id des Bedienkanals überein . Um diese Übereinstimmung festzuste I len, werden in beiden Kanälen Prüfsummen ermittelt und im Rahmen der Hi 1 fsbedienung an die sichere Meldequelle zum Vergleich übermi ttel .
Bei diesem bekann en Verfahren wird das vollständige Di splay- bi Id. pixelgenau geprüft . Es wird folgl ich ein deutl ich größerer Bildbereich als notwendig geprüft und mögl iche Fehler in einem weniger relevanten oder sogar irrelevanten Bi Idbereich des Displays können eine Kommando freigäbe verhindern . Nachtei 1 ig ist neben dem Hintergrundtest sämtl icher Bi Idpixel vor Allem der erhebl iche Au fwand, für den Prüfsummenverg1 eich . Dami t verbunden sind sehr hohe S IL Anforderungen an die Ein- zelSysteme . Die Sicherhei tsstufen SIL sind in der CENELEC- Norm EN50129 von SIL 0 - si gnaltechnisch nicht sicher - bis SIL 4 - s ignal technisch. hochgradig sicher - definiert .
Darüber hinaus müssen die Bildschirmgrößen für Zustandsbi Id und Referenzbi. Id identisch sein , so dass Zoomen während der Hi 1 fsbedienung nicht mögl ich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren und ein Ste11werksrechnersystem gattungsgemäßer Art anzugeben, welche bei hochgradig sicherer Fehlerof fenbarung i rrelevante Pixel fehler tolerieren und eine höhere Verfügbarkei t aufwei - sen , wobei mögl ichst niedr i ge SIL Anforderungen anzustreben sind .
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst , dass bei Einleitung der Bedienung des Elementes optisch kodi erte , ins - besondere QR - Quick Response - kodi erte , elementspez i f i sehe Pixeldaten des Displays gelesen und mit e1 ementspez i f isehen Daten eines Prozessabbi Ides der signal technisch si cheren Zu- standsme1düngen vergl i chen werden . Die Au fgäbe wird auch mit einem Stellwerksrechnersystem gelöst, bei dem ein Referenzsystem mit einem Rück1esekana1 zum Lesen optisch kodierter , insbesondereQR - Quick Response - kodierter , elementspez i fi scher Pi xeldaten des Displays bei Einlei tung der Bedienung des Elementes und einen Logikkanal zum Erzeugen eines Prozessabbi 1des der signa1 techn i sch sicheren Zustandsmeldungen der Eisenbahnsicherungsanl age vorgese hen ist, wobei der Rück1esekana1 und. der Logikkanal mit einem Vergleicher verbunden sind.
Auf diese Weise erhäl t der Bediener eine gesicherte Entsehei - dungsgrundlage , bei der das Sicherungsver ahren wesentl ich vereinfacht und tolerant gegen unwesen11 iche Pixel fehler ist gegenüber der bekannten Lösung mit dem kompletten Auslesen des Bi 1dschi rminha11es und der Rückrechnung in ein Prozessabbi Id ist das beanspruchte Verfahren wesentl ich einfacher , da nicht der gesamte Bi 1dschirminha11 komplett rückgerechnet wird , sondern nur die aktuel len Zustandsänderungen auf opti schem Wege, vorzugsweise über QR-Codes , maschinenlesbar über tragen werden und quasi nachgezogen werden .
Die Systementwi ck1 ungskosten reduzieren sich, da die SIL-
Anforderungen wei tgehend in das Referenzsystem a1s e igenstan- dige Komponente verlagert werden . Im Ideal fal 1 ist über den Bedienkanal ledi gl ich ein SIL Level von 0 erforder1 ich und für das Referenzsystem ein SIL-Level kleiner a1 s 4, abhängig von der erforderl ichen Sicherheit des Gesamtsystems . Somit wi rd eine klarere rennung zwischen si cherer und nicht siehe rer Funktionalität erreicht . Zudem erlaubt die erfindungsge--- mäße Lösung auch das Zoomen, da der QR Code Zustandsinforma - tionen enthält , die nicht vom verwendeten Bild abhängig sind.
Da das Referenzsystem nur den Bildantei 1 der für den darge stellten E1ementzustand si gni f ikanten Text - bzw . Grafik
Pixel auswertet , ist das Verfahren insgesamt deutlich weniger anfäl 1 ig gegen Pi xel fehler a1 s das bekannte Verfahren . Da durch erhöht sich die Verfügbarkei t des Stel Iwerkssystems . Vortei 1haft ist wei terhin , dass die Software des Bedi enkanals wegen des niedrigen Si cherhei ts1eve1 s einfacher getauscht werden kann, ohne die Systemzu1assung zu gefährden . Darüber hinaus besteht der Vorteil , dass die Funktion des Bedienplatzes nur geringfügig für die Ausgabe der Zustandsände rungen in Form von QR-Codes erweitert werden muss . Es ist aber auch mögl i ch , den Bedienplatz unverändert bei zubehal ten und den QR Code auf einem separaten Ausgabegerät darzustel 1en .
In einer besonders zu bevorzugenden Aus führungs form gemäß An- spruch 3 ist vorgesehen, dass der Rück1 esekanal zur Ausgabe von ersten Prü fsummen und der Logikkanal zur Ausgabe von zweiten Prüfsummen ausgebi Idet sind . Die beiden Prüfsummen werden durch das Referenzsystem in der für den Kommandof rei gabeprozess übl ichen Weise an die sichere Meldequelle , beispielsweise ein ESTW - E1ektroni sches Stel Iwerk - oder ein ETCS - European Train Control System - übertragen , um dort mi teinander vergl ichen zu werden .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer figürl ichen Darstellung näher erläutert . Die Figur zeigt wesentl iche Bau gruppen eines erfindungsgemäßen Stel Iwerksrechnersystems .
Anstel le der bekannten , im Wesentl ichen identischen Rechner kanäle sind ein a 1 s Bedienkanal 1 fungierender Bedienplatzrechner und ein Referenzsystem 2 vorgesehen , die sehr unter- schied! iche Algorithmen für sehr unterschied1 iche Aufgaben- stel lungen verwenden .
Der Bedienkanal 1 erzeugt aus signa11echnisch sicheren Me1 düngen einer Eisenbahnsicherungsanlage 3 mitte1 s einer pro -- j ektierten Stellwerks1ogi k ein Prozessabbild 4, welches zur Visua1 i si erung einer entsprechenden Text- und/oder Graphi k darstel lung auf einem Display 5 kondi ti oniert wird . Die Bedienung, um z . B . ein Lichtsignal von HALT auf FAHRT zu ste1 - 1en , muss a1 s Hi 1 fsbedienung ausgeführt werden , wei 1 das Stel Iwerk ansonsten seine Si cherhei tsrege1n verletzen würde . Die Hi 1 fsbedi enung wird durch den Bedienkanal 1 an das Ste11 - werk gesendet . Gleichzeitig mit der Einleitung der Bedienung wird die auf den Dis lay 5 angezeigte Farbdarste 1 1ung von dem ReferenzSystem 2 hinsichtl ich Pixel fehler und Fehler bei der Signalverarbeitung im Bedienkanal 1 überprüft . Dazu werden die bedie nungsspez i f isehen Zustandsänderungen zunächst als QR - Quick
Response - Codes erzeugt und von einem QR-Code Leser 7 eines
Rüc k 1 esekana 1s 8 des Referenzsystems 2 ausgelesen . Die entsprechenden Bi Idpixel werden in einem Rechner 9 in ein maschinenlesbares zwei tes Prozessabbi Id. 10 gewandelt , welches eine Prü fsummenbi ldung ermögl icht . ϊn einem Logikkanal 11 des ReferenzSystems 2 wird eine zweite Prüfsumme über ein Prozessabbi 1d 12 dieses Logikkanals 11 gebildet. Das Prozessabbi 1d 12 wird - wie bei dem Bedienkanal das Prozessabbi 1d. 4 - direkt aus der projektierten Stellwerkslogik und dami t di rekt aus den signa 11echni sch sicheren Zustandsme 1düngen der Eisenbahnsicherungsan 1age 3 gebildet .
Die Prüfsummen des Rück 1esekana 1s 8 und des Logikkanals 11 werden von einem Vergleicher 13, der vorzugsweise Bestandtei 1 des s igna 11echnisch sicheren Bereichs der Ξte 11werksanläge ist, mi teinander vergl ichen . Nur bei Übereins immung der beiden Prü fsummen kann davon ausgegangen werden, dass die Signalverarbeitung in dem Bedienkanal 1 fehlerfrei abgelaufen ist und das Display 5 in den relevanten Pi xe 1bereichen fehlerfrei ist, so dass die Kommandofreigabe erfolgen kann . Bei diesem Ξicherungsverfahren werden die für die momentane Bedienhandlung nicht erforder 1 ichen Pixelbereiche des Displays 5 ignoriert , wodurch sich eine hohe Verfügbarkei t des Gesamt - Systems ergibt .
Durch das Zusammens i e 1 von Bedienkanal 1 und Referenzsystem
2 mit den beiden unabhäng igen Kanälen 8 und 11 für die Pixel auswer ung und für die Prozessauswertung ergi bt sich eine hohe signa 1 1echnisehe Sicherheit , wobei der durch das Referenzsystem 2 gesicherte Bedienkanal 1 ein Si cherhei tslevel SIL 0 aufweisen kann . Dadurch beschränkt sich der Funkt ions-- umfang mit SIL größer 0 auf das ReferenzSystem 2 und kann - bezogen auf das Gesamtsystem - gegenüber der bekannten Aus- führungs form deutl ich reduziert werden .

Claims

Paten ansprüche
1. Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal (1), dessen Eingangss igna1 e s igna11echni sch sichere Zustandsme1düngen einer Eisenbahnsi - cherungsanlage (3) repräsentieren und dessen Ausgangss igna1 e zur Bedienung mindestens eines Elementes , bei spie1 swei se eines Lichtsignals , der Ei senbahns icherungsan1 age (3) ausgebi 1 - det sind und auf einem Display (5) vi sual isiert v/erden , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass be i Einleitung der Bedienung des Elementes optisch kodierte , insbesondere QR - Quick Response - kodierte , elernent - spezi fische Pixeldaten des Displays (5) gelesen und mit e1e mentspez i f i sehen Daten eines Prozessabbi Ides ( 12 ) der signal- technisch sicheren Zustandsme1düngen vergl ichen werden .
2. Stellwerksrechnersystem zur Durchführung des Verfahrens 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 ein Referenzsystem (2 ) mit einem Rück1 esekana1 (8) zum Lesen optisch kodierter, insbesondere QR - Quick Response - kodierter , e1ementspez i f i scher Pixeldaten des Displays (5) bei Einleitung der Bedienung des Elementes und einen Logikka- nal ( 11 ) zum Erzeugen ei nes Prozessabbi Ides ( 12 ) der si gnal - technisch sicheren Zus tandsme1düngen der Ei senbahns icherungs anläge (2 ) vorgesehen ist, wobei der Rück1esekana1 (8) und der Logikkanal ( 11 ) mit einem Vergleicher ( 13 ) verbunden sind .
3. Ξte11werksrechnersystem nach Anspruch 2 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Rück1 esekana1 (8) zur Ausgabe von ersten Prüfsummen und der Logikkanal ( 11 ) zur Ausgabe von zweiten Prüfsummen ausgebi 1det sind .
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