DE102009019302A1

DE102009019302A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Eisenbahnsicherungssystemen

Info

Publication number: DE102009019302A1
Application number: DE200910019302
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Bock; Bernhard Evers; Lars Schnieder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-10-28
Also published as: WO2010121906A1; EP2421737A1; US20120037761A1; US8870126B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Eisenbahnsicherungssystemen, insbesondere Zuglenksystemen und Bahnübergangssystemen. Zur Vereinfachung der Streckeninfrastruktur bei gleichzeitiger Erhöhung des Sicherheitsniveaus ist vorgesehen, dass zur Erzeugung von Steuerungseingangsgrößen fahrzeugseitig ein Fahrzeugdaten beinhaltendes RFID - radio frequency identification - Signal abgestrahlt wird, das von einer streckenseitigen Einrichtung gelesen und ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Eisenbahnsicherungssystemen, insbesondere Zuglenksystemen und Bahnübergangssystemen, sowie eine diesbezügliche Vorrichtung.
Eisenbahnsicherungssysteme bekannter Bauart erfordern eine umfangreiche streckenseitige Infrastruktur. Zur Erläuterung dieser Problematik werden nachfolgend Zuglenksysteme und Bahnübergangssysteme genauer betrachtet, ohne dass die Erfindung auf diese speziellen Anwendungen beschränkt sein soll.
Zuglenksysteme initiieren durch sogenannten Fahrstraßenanstoß die sicherheitstechnische Fahrstraßeneinstellung durch Stellwerke. Die Stellwerkstechnik und die angeschlossene Bedien- und Anzeigesysteme benötigen für die korrekte Fahrstraßeneinstellung Informationen über die Identität, beispielsweise die Zugnummer, des Fahrzeuges, von dem der Fahrstraßenanstoß ausging. Technisch wird dies durch Weiterschaltung der Zugnummern von Zuglenkstelle zu Zuglenkstelle, beispielsweise von Bahnhof zu Bahnhof, realisiert. Diese Weiterschaltung erfolgt über eine parallele Infrastruktur zur eigentlichen Stellwerkstechnik.
Bei Bahnübergangssystemen wird die Einschaltung von Warn- und Sperreinrichtungen ohne Kenntnis der Eigenschaften des sich dem Bahnübergang nähernden Fahrzeugs gesteuert. Die Einschaltzeitpunkte müssen somit für eine theoretische Höchstgeschwindigkeit ausgelegt werden, um sicher zu sein, dass Bahnschranken rechtzeitig geschlossen werden. Bei langsameren Schienenfahrzeugen führt das dazu, dass die Bahnschranken früher schließen als betrieblich notwendig. Dies wiederum führt zu einer unnötig langen Behinderung des querenden Verkehrs mit erhöhtem Schaltstoffausstoß sowie zusätzlicher Lärmbelästigung und – insbesondere bei Bahnübergängen mit Halbschranken – zu deren Nichtbeachtung und Umfahrung durch Straßenverkehrsteilnehmer. Um die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs bei der Ein- und Ausschaltung der Warn- und Sperreinrichtungen am Bahnübergang an die Geschwindigkeit anzupassen, werden teilweise gleisseitige Sensoren zur Geschwindigkeitsmessung oder linienförmige Elemente, insbesondere Einschalt- und Ausschaltschleifen, eingesetzt. Diese zusätzlichen Optimierungsmaßnahmen sind jedoch mit erheblichem technischen Aufwand und gleichzeitiger Behinderung von Wartungs- und Gleisbauarbeiten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art anzugeben, welche bei vereinfachter Infrastruktur eine Erhöhung des Sicherheitsniveaus und der Flexibilität bei der Steuerung von Eisenbahnsicherungssystemen ermöglichen.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Erzeugung von Steuerungseingangsgrößen fahrzeugseitig ein Fahrzeugdaten beinhaltendes RFID – radio frequency identification – Signal abgestrahlt wird, das von einer streckenseitigen Einrichtung gelesen und ausgewertet wird.
Dazu ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, dass ein Fahrzeuggerät mit einem RFID-Transponder und eine streckenseitige Einrichtung mit einem RFID-Reader ausgestattet sind, wobei die streckenseitige Einrichtung eine Auswerteeinheit zur Erzeugung von Steuerungseingangsgrößen in Abhängigkeit von empfangenen Fahrzeugdaten aufweist.
Durch die Nutzung der drahtlosen Transponder/Reader-Technologie ergibt sich eine Vereinfachung der Streckeninfrastruktur.
Bei Zuglenksystemen ist eine parallele Infrastruktur zur Zugnummernweiterschalung gänzlich entbehrlich. Da die Steuerungseingangsgrößen durch unabhängig und autonom arbeitende RFID-Systeme erzeugt werden, bleiben Ausfälle lokal begrenzt, so dass eine erhöhte Zuverlässigkeit resultiert. Da kein übergreifendes Netzwerk benötigt wird, ist durch einfachere Anpassung an lokale Gegebenheiten eine Erhöhung der Flexibilität möglich. Ein Fahrstraßenanstoß wird direkt von dem RFID-Signal ausgelöst, indem die Fahrzeugdaten, insbesondere eine ID, z. B. die Zugnummer, des Fahrzeuges an die Auswerteeinheit übertragen wird. Die Auswerteeinheit ist dabei Bestandteil der Streckeninfrastruktur, beispielsweise einer Leitebene, des Stellwerks. Das Stellwerk verarbeitet die Zugnummer zusammen mit anderen Zustandsdaten als eine Steuerungseingangsgröße zur Einstellung der fahrzeugspezifischen Fahrstraße, d. h. zur Ansteuerung der entsprechenden Fahrwegelemente wie Weichen und Signale.
Bei Bahnübergangssystemen ist besonders von Vorteil, dass keine in exponierter Lage im Gleis zu verlegende Sensorik, insbesondere Radsensoren oder Leiterschleifen, erforderlich sind. Dadurch ist die Instandhaltung des Gleisoberbaus einfacher und kostengünstiger.
Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass der RFID-Transponder den RFID-Reader während einer Überfahrt des Fahrzeuges über die streckenseitige Einrichtung im Wesentlichen punktförmig beeinflusst. Die streckenseitigen Reader werden an betrieblich erforderlichen Stellen installiert, an denen die Zugnummer oder eine andere fahrzeugspezifische Kennung ausgelesen wird und als Fahrstraßenanstoß bei der Zuglenkung oder zur – beispielsweise fahrzeugtypabhängigen – Optimierung des Einschaltzeitpunkts bei Bahnübergangssystemen verwendet wird.
Bei einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ist eine kontinuierliche Beeinflussung der streckenseitigen Einrichtung vorgesehen, wobei der RFID-Transponder mit dem RFID-Reader während einer Annäherung an die streckenseitige Einrichtung zusammenwirkt. Die punktförmige Signalübertragung gemäß Anspruch 3 wird auf diese Weise nach Art einer linienförmigen Signalübertragung aufgeweitet. Dadurch kann die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen und kontinuierlich überwacht werden. Wird eine Beschleunigung festgestellt, kann der Stellbefehl für die folgende Fahrstraße zu einem früheren Zeitpunkt ausgegeben werden, wodurch sich die betriebliche Sicherheit erhöht. Im Vergleich zur punktförmigen Signalübertragung kann sowohl der Fahrstraßenanstoß als auch der Einschaltzeitpunkt für Warn- und Sperreinrichtungen an Bahnübergängen noch weitgehender optimiert werden.
Für diese Optimierung ist das Fahrzeuggerät gemäß Anspruch 5 zur Übertragung statischer und dynamischer Zugdaten ausgebildet. Die statischen Zugdaten umfassen dabei beispielsweise den Zugtyp und die Beschleunigungsfähigkeit, während die dynamischen Zugdaten beispielsweise die Ist-Geschwindigkeit und die Ist-Beschleunigung beinhalten. Bei Bahnübergangssystemen ergibt sich durch die Optimierung, d. h. durch die Verkürzung von Schrankschließungszeiten, eine Kapazitätserhöhung des Straßenverkehrs und infolgedessen ein reduzierter Schadstoffausstoß, weniger Lärmbelästigung und infolge erhöhter Akzeptanz der kürzeren Schrankschließungszeiten eine größere Verkehrssicherheit.
Um das Sicherheitsniveau weiter zu erhöhten, ist gemäß Anspruch 6 vorgesehen, dass die streckenseitige Einrichtung ein Sendemodul und das Fahrzeuggerät ein Empfangsmodul aufweisen, wobei das Sendemodul zur Übertragung von Zustandsdaten des Eisenbahnsicherungssystems an das Empfangsmodul ausgebildet ist. Bei gefährlichen Zuständen, beispielsweise nicht ordnungsgemäß geschlossener Bahnschranke, kann auf diese Weise eine Zwangsbremsung eingeleitet werden, sofern die entsprechende Zugsicherungstechnik vorhanden ist.
Bei Eisenbahnsicherungssystemen zur Zuglenkung kann das Fahrzeuggerät gemäß Anspruch 7 Eingabemittel zur manuellen Eingabe einer gewünschten Fahrstraße aufweisen. Diese Möglichkeit der Fahrwegwahl durch den Fahrer ist insbesondere bei Depoteinfahrten, Rangierfahrten oder Sonderfahrten sehr vorteilhaft. Bei der Eingabe der gewünschten Fahrstraße kann es sich um eine komplette Fahrstraße, aber auch um den Stellbefehl für eine einzelne Weiche, beispielsweise eine elektrisch ortsbediente Weiche, handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Zuglenksystem mit punktförmiger Datenübertragung,
2 ein Zuglenksystem mit kontinuierlicher Datenübertragung und
3 ein Bahnübergangssystem mit optimierter zeitlicher Ansteuerung.
Bei dem in 1 schematisch dargestellten Zuglenksystem ist ein Schienenfahrzeug 1 unterseitig mit einem RFID-Transponder 2 bestückt. Streckenseitig ist ein RFID-Reader 3 angeordnet, der über eine Leitebene 4 mit einem Stellwerk 5 verbunden ist. Bei der Überfahrt des Schienenfahrzeuges 1 über den RFID-Reader 3 überträgt der RFID-Transponder 2 eine Zugnummer des Schienenfahrzeuges 1 an den RFID-Reader 3. Die Zugnummer wird in der Leitebene 4 für einen Fahrstraßenanstoß verwendet. Daraufhin ist das Stellwerk 5 in der Lage, für das Schienenfahrzeug 1 eine sichere und zielführende Fahrstraße 6 zu reservieren und einzustellen. Als Steuerungseingangsgröße dient hier die punktuell mit dem RFID-Reader 3 ausgelesene Zugnummer.
Im Gegensatz dazu ist bei der in 2 veranschaulichten Zuglenkung eine kontinuierliche RFID-Signalübertragung vorgesehen. Dazu ist frontseitig an dem Schienenfahrzeug 1 ein RFID-Transponder 7 vorgesehen, welcher während der Annäherung des Schienenfahrzeuges 1 an einen neben dem Gleis positionierten RFID-Transponder/Reader 8 mit diesem zusammenwirkt. Dabei wird neben der Zugnummer auch die Fahrzeuggeschwindigkeit festgestellt und zur Einstellung der erforderlichen Fahrstraße und zusätzlich noch zur Ermittlung eines betrieblich optimalen Zeitpunktes für die Ausgabe des Fahrstraßenstellbefehls verwendet. Befindet sich das Schienenfahrzeug 1 gerade in einem Beschleunigungszustand, wird der Stellbefehl für die folgende Fahrstraße zu einem früheren Zeitpunkt ausgegeben, wodurch letztlich eine erhöhte Sicherheit auch bei sehr dichter Zugfolge resultiert.
Die kontinuierliche RFID-Datenübertragung kann auch zur Ansteuerung von Bahnübergangssystemen verwendet werden, wie in 3 vereinfacht dargestellt. Dabei wird die kontinuierlich gemessene Geschwindigkeit oder ein abgeleiteter Beschleunigungswert als Steuerungseingangsgröße verwendet. Dazu ist eine Steuerungseinrichtung 9 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder -beschleunigung einen optimalen Zeitpunkt für das Schließen von Bahnschranken 10 ermittelt.
Prinzipiell kann auch eine punktuelle RFID-Datenübertragung der in 1 dargestellten Art für die Steuerung von Bahnübergangssystemen verwendet werden. Da eine Geschwindigkeitsmessung dann nicht möglich ist, werden für den Fahrzeugtyp charakteristische Eigenschaften, insbesondere die Höchstgeschwindigkeit, mittels RFID übertragen und können somit für eine Teiloptimierung des Einschaltzeitpunktes für den Schließvorgang der Bahnschranken 10 verwendet werden.
Bei zusätzlicher RFID-Übertragung der Zuglänge kann auch der Zeitpunkt für das Öffnen der Bahnschranken 10 optimiert werden und muss sich nicht an eine maximal mögliche Zuglänge orientieren.

Claims

Verfahren zur Steuerung von Eisenbahnsicherungssystemen, insbesondere Zuglenksystemen und Bahnübergangssystemen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Steuerungseingangsgrößen fahrzeugseitig ein Fahrzeugdaten beinhaltendes RFID – radio frequency identification – Signal abgestrahlt wird, das von einer streckenseitigen Einrichtung gelesen und ausgewertet wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeuggerät mit einem RFID – radio frequency identification – Transponder (2, 7) und eine streckenseitige Einrichtung mit einem RFID-Reader (3, 8) vorgesehen sind, wobei die streckenseitige Einrichtung eine Auswerteeinheit zur Erzeugung von Steuerungseingangsgrößen in Abhängigkeit von empfangenen Fahrzeugdaten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder (2) den RFID-Reader (3) während einer Überfahrt des Fahrzeuges (1) über die streckenseitige Einrichtung im Wesentlichen punktförmig beeinflusst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder (7) den RFID-Reader (8) während einer Annäherung des Fahrzeuges (1) an die streckenseitige Einrichtung kontinuierlich beeinflusst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggerät zur Übertragung statischer und dynamischer Zugdaten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die streckenseitige Einrichtung ein Sendemodul und das Fahrzeuggerät ein Empfangsmodul aufweisen, wobei das Sendemodul zur Übertragung von Zustandsdaten des Eisenbahnsicherungssystems an das Empfangsmodul ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggerät Eingabemittel zur manuellen Eingabe einer gewünschten Fahrstraße aufweist.