DE10245973B4

DE10245973B4 - Buskopplung

Info

Publication number: DE10245973B4
Application number: DE10245973A
Authority: DE
Inventors: Max Ostermeyer; Markus Trommer; Stefan Dudek
Original assignee: BAHN REGIO AG DEUTSCHE; DEUTSCHE BAHN REGIO AG
Current assignee: DB Cargo AG
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: ATE289270T1; EP1403162B1; DE10245973A1; DE50300320D1; EP1403162A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen (2.1, 2.2.) mindestens zweier in einen Zugverband eingestellter Fahrzeuge (1.1, 1.2) über Koppeleinrichtungen (6.1.1, 6.2.2) beiderseits des zwischen diesen Fahrzeugen zu überbrückenden Zwischenraumes,
wobei über einen diese Fahrzeuge verbindenden Steuerbus (3.1, 3.2) sowie mindestens ein je Fahrzeug an diesen Steuerbus angeschlossenes Steuergerät (7.1, 7.2), welches unter Verwendung von auf dem Steuerbus ausgetauschter Daten in an sich bekannter Weise Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband ermittelt,
in jeder Koppeleinrichtung (6.1.1) aus den im Steuergerät (7.1) dieses Fahrzeuges abgespeicherten Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband eine für die Verbindung zwischen den Fahrzeugbussystemen eindeutige eigene Adressierung sowie eine eindeutige Adressierung der in Richtung der drahtlosen Übertragungsstrecke nächstgelegenen Koppeleinrichtung (6.2.2) des benachbarten Fahrzeuges (1.2) generiert wird und diese Adressierung für die drahtlose Übertragung von Daten an diese benachbarte Koppeleinrichtung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier in einen Zugverband eingestellter Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen beiderseits des zwischen diesen Fahrzeugen zu überbrückenden Zwischenraumes, wobei über einen diese Fahrzeuge verbindenden Steuerbus sowie mindestens ein je Fahrzeug an diesen Steuerbus angeschlossenes Steuergerät, welches unter Verwendung von auf dem Steuerbus ausgetauschter Daten in an sich bekannter Weise Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband ermittelt.
Es ist allgemeiner Stand der Technik, zur Übertragung von Informationen zwischen mehr als zwei Teilnehmern Bussysteme einzusetzen. Insbesondere in der Schienfahrzeugtechnik erfolgt einerseits eine Datenkommunikation zwischen den einzelnen Fahrzeugen eines Zugverbandes unter Verwendung eines Zug- oder Steuerbusses; die Datenkommunikation innerhalb eines Fahrzeuges erfolgt über einen Fahrzeugbus. Unter dem Begriff „Fahrzeugbus" ist im folgenden Fall sowohl ein Wagenbus, der zum Austausch einfacher Steuersequenzen üblicherweise mit relativ geringen Übertragungsraten bzw. -bandbreiten arbeitet (z.B. Multifunction-Vehicle-Bus (MVB), IBIS...), als auch ein eher breitbandiger Informationsbus, wie er üblicherweise zur Anbindung der Anlagen zur Fahrgastinformation zum Einsatz kommt, zu verstehen. Unter dem Begriff „Steuerbus" wird im Folgenden ein durch alle Fahrzeuge, die miteinander zu einem Zugverband zusammengschlossen sind, durchgängig verlaufendes Übertragungsmedium zur bidirektionalen Übertragung von Steuerbefehlen zwischen mindestens einem im Zugverband eingestellten übergeordneten Fahrzeug (Master") und den übrigen Fahrzeugen im Zugverband („Slave") verstanden.
Nach dem Stand der Technik werden zur Verbindung eines solchen fahrzeugübergreifenden Bussystems steckbare Kabelkupplungen eingesetzt, so dass in beliebiger Weise Fahrzeuge aus dem Zugverband herausgelöst oder in den Zugverband eingestellt werden können. Eine derartige Verbindungsart ist z.B. für die europäischen Bahnen im UIC-Merkblatt 558 (UIC = Union internationale des chemins de fer) als Normvorgabe beschrieben, so dass eine europaweit freizügige Einsetzbarkeit des Wagenmaterials gewährleistet ist. Über derartige Steuerbusse werden auch die Zugtaufen zur Bestimmung von Reihenfolge und Orientierungen der Wagen eines Zugverbandes durchgeführt. Beispielsweise beschreibt DE 198 58 922 ein Verfahren zum Bestimmen der physischen Reihenfolge von Fahrzeugen eines zusammengestellten Zuges (Zugtaufe), wobei von fahrzeugfesten Funkeinrichtungen auf Anforderung eines Zugmasters Informationen in ein zuggebundenes funkbasiertes Datenkommunikationssystem gesendet werden. Dabei wird allen Fahrzeugen des zusammengestellten Zuges vor der Bestimmung der physischen Reihenfolge ein eindeutiges zugebundenes Identifikationssignal übermittelt. Dieses Identifikationssignal ist während der Bestimmung der physischen Reihenfolge von den fahrzeugfesten Funkeinrichtungen zu bestätigen. Ferner sind aus dem Stand der Technik Ansätze bekannt, die Zugtaufe zur Gewinnung dieser Informationen unter Verzicht auf einen derartigen Steuerbus durchzuführen. Als Beispiel hierfür sei DE 198 30 053 genannt, das die Verwendung eines manuellen Datenerfassungsgerätes lehrt, mittels dessen ein manueller Bediener den Zugverband abschreiten kann und die interessierenden Informationen manuell erfassen und einer zentralen Logik verfügbar machen kann.
Bei der Einführung zusätzlicher, wagenübergreifender Bussysteme oder Bustechnologien muss nach diesem Stand der Technik entweder die Kontaktzahl des bestehenden Stecksystems erhöht oder die Neuverlegung zusätzlicher Kabelsysteme mit einem separaten Stecksystem durchgeführt werden. Beide Lösungen treiben sowohl die Investitionskosten für die Fahrzeuge als auch den betrieblichen Aufwand bei der Zusammenstellung der Fahrzeuge zu Zugverbänden in die Höhe. Zudem erweisen sich die begrenzte Leistungsfähigkeit und die starkem Verschleiss unterliegenden, stör- bzw. schadanfälligen elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Steckkupplung als begrenzende Faktoren beim verstärkten Einsatz zugbasierter Informationstechnologien. Desweiteren sind Verfahren als Stand der Technik bekannt, bei denen die Datenübertragung auf bestehende, aber bereits anderweitig belegte Steuerleitungen, z.B. dem Einschaltsignal für die Innenbeleuchtung, aufmoduliert wird. Bei Schienenfahrzeugen ist die Menge der derart verwendbaren Steuerleitungen sehr stark eingeschränkt. Zudem dürfen sich die angewendeten Verfahren nicht gegenseitig beeinflussen, wodurch sich Einschränkungen hinsichtlich der erreichbaren Übertragungsbandbreite und Verfügbarkeit ergeben. Ausserdem können mit dieser Methode keine hohen Datenraten übertragen werden.
Zur Umgehung der begrenzten Möglichkeiten einer leitungsgebundenen Kopplung von Bussystemen sind z.B. aus der DE 100 42 319 A1 Vorrichtungen zur kontaktlosen Kopplung von Bussystemen bekannt, die durch an jeweils beiden Wagenenden angebrachten Sende- und Empfangseinrichtungen eine wagenübergreifende Datenübertragung über eine Luftschnittstelle ermöglichen. Als Problem hat sich hierbei insbesondere herausgestellt, dass beim Verbindungsaufbau nicht einwandfrei gewährleistet werden kann, dass die Verbindung ausschliesslich zum gewünschten Fahrzeug aufgebaut wird. Bedingt durch die im betrieblichen Alltag stark wechselnden Empfangsverhältnisse lassen sich Sendeleistung und Ausbreitungsrichtung nicht so beeinflussen, dass das Ü berspringen von Fahrzeugen, die Verwechslung der Verbindungsreihenfolge oder das Einbinden zugfremder Fahrzeuge (z.B. auf benachbarten Gleisen) sicher ausgeschlossen werden kann. Des weiteren kann bei dieser Art der rein funktechnischen Übertragung nicht sicher unterschieden werden, ob die Verbindung gestört ist bzw. das angesprochene Fahrzeug überhaupt vorhanden ist.
Hierauf aufbauend sind weitergehende Systeme bekannt, bei denen die am Gateway ankommenden Daten durch die Übertragungseinrichtung analysiert und geeignete Format- und/oder Adresstransformationen durchgeführt werden. Ein derartiges System ist z.B. von der Ascom AG unter dem Produktnamen "Interlex" publiziert worden. Hierbei verfügt jedes Fahrzeug über ein Gateway mit zwei Antennenanschlüssen für die beiden Wagenenden. Über die Antenen werden bidirektional modulierte Daten ausgetauscht. Es hat sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass – neben den zum Datenaustausch ohnehin notwendigen Fahrzeugbussystemen – zusätzliche Antennenkabel über die gesamte Fahrzeuglänge verlegt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier in einen Zugverband eingestellter Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen zu entwickeln, die eine bidirektionale und transparente Informationsübertragung zwischen den Fahrzeugen ermöglicht. Zur Verringerung des fahrzeugseitigen Aufwandes muss der Übertragungsweg der in Funksignale umgewandelten Informationseinheiten möglichst kurz sein und es darf kein weiterer Konfigurations-, Bearbeitungs- oder Steuerungsaufwand erforderlich sein. Der Verbindungsaufbau muss wagenselektiv und in Übereinstimmung mit der Anordnung der Fahrzeuge im Zugverband möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 sowie durch die Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 5, 6 oder 7 gelöst. Auf diese Weise ist es möglich, durch ungerichtete Übertragung eine transparente und wagenselektive Kommunikation zu realisieren.
Der Erfindungsgedanke wird wirksam unterstützt, wenn ein anliegendes Datenpaket ohne Durchführung eines Selektionsmechanismus von der einen Koppeleinrichtung zur benachbarten, ihr jenseits der Luftschnittstelle gegenüberliegenden Koppeleinrichtung übertragen wird, sobald dieses Datenpaket an der fahrzeugbusseitigen Schnittstelle der sendenden Koppeleinrichtung anliegt. Ein solches System ist einfach und damit kostengünstig und für den Eisenbahnbetrieb hinreichend robust darstellbar.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass in der sendenden Koppeleinrichtung die an der fahrzeugbusseitigen Schnittstelle anliegenden Datenpakete anhand ihrer Zieladresse unter Verwendung von an sich bekannten Selbstlern-Mechanismen adressselektiv ausgewertet werden und eine Weiterleitung an Empfänger unterdrückt wird, die nicht in dem über die drahtlose Verbindungsstrecke anzusprechenden Teil des Zugverbandes angeordnet sind. Dadurch wird in wirksamer Weise der über den drahtlosen Übertragungsweg abzuwickelnde Datenverkehr reduziert.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Der Erfindungsgedanke wird anhand eines in 1 (Schemadarstellung der Buskopplung zweier Fahrzeuge) dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Ein Zugverband mit mindestens zwei Fahrzeugen (1.1, 1.2) besitzt in jedem Fahrzeug einen Fahrzeugbus (2), der zur Datenkommunikation mehrerer unterschiedlicher informationstechnischer Einrichtungen wie beispielsweise Informationsdisplays und/oder Video-Servern dient. Die Einbindung der über den Fahrzeugbus (2) kommunizierenden Busteilnehmer ist grundsätzlich bekannt und wird hier nicht weiter dargestellt. In jedem Fahrzeug befindet sich ausserdem ein Steuerbus (3.1) mit jeweils einem Steuergerät (7), der an den Fahrzeugenden durch Verbindungskabel über eine Steckkupplung (5) zum Steuerbus (3.2) des benachbarten Wagens weitergeführt ist. Die als "Zugtaufe" bezeichnete Initialisierung der Steuergeräte wird üblicherweise nach einer Neuzusammenstellung oder Trennung des Zuges bzw. nach einem Wechsel der Zugnummer eines Zuges angestossen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich an jedem Fahrzeugende ein Koppelelement (6.1.1 und 6.1.2 bei Fahrzeug 1.1 bzw. 6.2.1 und 6.2.2 bei Fahrzeug 1.2). Jedes dieser Koppelelemente (6) ist mit dem Fahrzeugbus (2) des jeweiligen Fahrzeugs (1) verbunden. Das Steuergerät (7) verfügt über ein Verbindungsglied (4) an den Fahrzeugbus (2). Die Koppelelemente (6) sind nach diesem Ausführungsbeispiel über den Fahrzeugbus (2) mit dem Steuergerät (7) verbunden.
Vor dem Start der Verbindungsphase sind die Fahrzeugbusse (2.1, 2.2) voneinander getrennt. Die Kommunikation über den Fahrzeugbus kann in diesem Stadium nur zwischen Busteilnehmern erfolgen, die sich innerhalb desselben Fahrzeuges befinden. Nach Bestimmung der physischen Fahrzeugreihenfolge im Zugverband (1.1, 1.2) durch die Steuergeräte (7) und über den Steuerbus (3) wird während einer Verbindungsphase in jedem Fahrzeug die Information über benachbarte Fahrzeuge (1.2) vom Steuergerät (7.1) an das Koppelelement (6.1.1) übertragen.
Die Übertragung dieser Information wird entweder vom Steuergerät oder von den Koppelelementen selbst angestossen. Nachdem die einander gegenüberliegenden Koppelelemente (6.1.1, 6.2.2) mit jeweils eindeutiger Information über die Zuordnung zum Trägerfahrzeug (1.1, 1.2) und dessen Positionierung und Orientierung im Zugverband versehen sind, können diese eine drahtlose, bidirektionale und eindeutige Kommunikation (8) aufbauen, z.B. mittels elektromagnetischer Wellen wie Funk oder Licht.
Ab diesem Zeitpunkt werden alle Daten, die von einem Teilnehmer am Fahrzeugbus (2.1) zum Koppelelement (6.1.1) geschickt werden, von diesem über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (8) an das benachbarte Koppelelement (6.2.2) übertragen, das dann die Daten auf den dortigen Fahrzeugbus (2.2) weiterleitet. Somit sind nach Beeendigung eventueller Verbindungsaufbauphasen die Fahrzeugbusse (2.1, 2.2) der einzelnen Fahrzeuge (1.1, 1.2) über die Koppelelemente (6.1.1, 6.2.2) zu einem einzigen, den gesamten Zugverband umfassenden Bus gekoppelt. Die Kommunikation über die Koppelelemente hinweg ist für die Busteilnehmer transparent.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen (2.1, 2.2.) mindestens zweier in einen Zugverband eingestellter Fahrzeuge (1.1, 1.2) über Koppeleinrichtungen (6.1.1, 6.2.2) beiderseits des zwischen diesen Fahrzeugen zu überbrückenden Zwischenraumes, wobei über einen diese Fahrzeuge verbindenden Steuerbus (3.1, 3.2) sowie mindestens ein je Fahrzeug an diesen Steuerbus angeschlossenes Steuergerät (7.1, 7.2), welches unter Verwendung von auf dem Steuerbus ausgetauschter Daten in an sich bekannter Weise Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband ermittelt, in jeder Koppeleinrichtung (6.1.1) aus den im Steuergerät (7.1) dieses Fahrzeuges abgespeicherten Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband eine für die Verbindung zwischen den Fahrzeugbussystemen eindeutige eigene Adressierung sowie eine eindeutige Adressierung der in Richtung der drahtlosen Übertragungsstrecke nächstgelegenen Koppeleinrichtung (6.2.2) des benachbarten Fahrzeuges (1.2) generiert wird und diese Adressierung für die drahtlose Übertragung von Daten an diese benachbarte Koppeleinrichtung verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband über den Fahrzeugbus (2.1), an den das Koppelelement (6.1.1, 6.1.2) und das Steuergerät (7.1) angeschlossen sind, vom Steuergerät (7.1) zum Koppelelement übertragen werden.
Verfahren zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband über den Steuerbus (3.1), an den das Koppelelement (6.1) und das Steuergerät (7.1) angeschlossen sind, vom Steuergerät (7.1) zum Koppelelement übertragen werden.
Verfahren zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband über einen gesonderten Fahrzeugbus, der von dem über die Verbindungsstrecke zu verbindenden Fahrzeugbus (2.1) getrennt ist und an den das Koppelelement und das Steuergerät (7.1) angeschlossen sind, vom Steuergerät (7.1) zum Koppelelement (6.1) übertragen werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen das Koppelelement und das Steuergerät (7.1) an den für die Übermittlung der Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband vom Steuergerät (7.1) zum Koppelelement (6.1) dienenden Fahrzeugbus (2.1) angeschlossen sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen das Koppelelement und das Steuergerät (7.1) an den für die Übermittlung der Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband vom Steuergerät (7.1) zum Koppelelement (6.1) dienenden Steuerbus (2.1) angeschlossen sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur drahtlosen Verbindung von Fahrzeugbussystemen mindestens zweier Fahrzeuge über Koppeleinrichtungen das Koppelelement und das Steuergerät (7.1) an einen für die Übermittlung der Informationen über die Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband vom Steuergerät (7.1) zum Koppelelement (6.1) dienenden Fahrzeugbus, der von dem über die Verbindungsstrecke zu verbindenden Fahrzeugbus (2.1) getrennt ist, angeschlossen sind.