EP1661784A1 - Verfahren und System zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit zur Steuerung eines fahrenden Objektes - Google Patents

Verfahren und System zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit zur Steuerung eines fahrenden Objektes Download PDF

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EP1661784A1
EP1661784A1 EP04027960A EP04027960A EP1661784A1 EP 1661784 A1 EP1661784 A1 EP 1661784A1 EP 04027960 A EP04027960 A EP 04027960A EP 04027960 A EP04027960 A EP 04027960A EP 1661784 A1 EP1661784 A1 EP 1661784A1
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EP
European Patent Office
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data transmission
transmission unit
transmitted
information
code
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04027960A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
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Priority to AU2005309079A priority patent/AU2005309079B2/en
Priority to PCT/EP2005/011407 priority patent/WO2006056284A1/de
Priority to CN2005800404606A priority patent/CN101065283B/zh
Priority to EP05796217A priority patent/EP1824721B1/de
Priority to ES05796217T priority patent/ES2301065T3/es
Priority to AT05796217T priority patent/ATE388072T1/de
Priority to DK05796217T priority patent/DK1824721T3/da
Priority to DE502005003148T priority patent/DE502005003148D1/de
Publication of EP1661784A1 publication Critical patent/EP1661784A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction
    • 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
    • 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 present invention relates to a method and a system for checking the function of a data transmission unit for controlling a moving object, in particular a rail-bound vehicle.
  • punctual and / or linear data transmission units such as, for example, balises, transmission loops or leakage cables, are used to transmit information relevant to the operation of the vehicle to the vehicle.
  • This information transmitted to the vehicle includes, for example, a signal term displayed on the next light signal in the direction of travel.
  • a signal term displayed on the next light signal in the direction of travel may also result in compliance with predefined speed profiles, braking profiles or even emergency braking if the safety of this and / or other vehicle and the passengers and / or goods transported with it can not be guaranteed otherwise.
  • the present invention is therefore based on the object, a method and a system for checking the correct function of a data transmission unit for controlling a moving object, in particular a rail vehicle, specify, with which a considerably simpler Procedure can be achieved as with the previous route inspection and subsequent operational monitoring for the acceptance and function monitoring of (trackside) data transmission units.
  • the method and system permit immediate feedback of the transmitted information to verify the information actually sent.
  • the source of this readback information channel is thus generated "onboard" in the data transmission unit by a receive antenna similar to the transmit antenna.
  • the transmission at the data transmission unit can be made active or passive, because, for example, a reflection modulation would be possible.
  • a bitstream coder in the data transmission unit as the backward information channel (MD4 / MD5, CRC32, etc.)
  • MD4 / MD5, CRC32, etc. backward information channel
  • a sufficiently good security of the readback channel can be realized. This allows an automated, cost-effective acceptance of the data transmission unit taking into account the required personal safety and efficiency as well as a qualitative improvement of the system availability and error disclosure can be achieved.
  • the information to be transmitted from a signal box and / or a Control center be discontinued. Accordingly, the logical control unit can be assigned to the interlocking and / or the control center.
  • a complete test of the signal path can be achieved with SIL 4 level, when the received signals or the code is passed over the signal path in the opposite direction to the direction of the information to be transmitted.
  • the received signals or the code can be transmitted on a different from the information to be transmitted frequency.
  • the data transmission unit is controlled by a control unit, wherein by means of the control unit, a signal term is converted into a telegram for the data transmission unit and the received signals, preferably already on the data transmission unit, are converted into the code by means of a checksum method.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for train control by means of a balise B and a signal S. Both the balise B and the signal S represent a data signal output by a signal box STW signal concept.
  • LEU trackside control unit
  • a telegram path TP also called interface "C”
  • TP also called interface "C”
  • the balise B can receive this balise telegram BT output to the air interface A and send it back to the signal box STW via a return path RP in the form of a code obtained by a checksum method.
  • a T element T associated with the LEU which is designed as a bandpass filter and bandpass lock, separates the returned code from the forward-oriented balise telegram BT, so that the code can be sent, for example, directly to the T element T or after transmission via a universal process signal.
  • Interface for data and diagnosis UPS in the interlocking STW can be compared by a control unit KE with the originally transmitted signal term.
  • the logical control unit KE is indicated here by the stick figure and a separate data cable.
  • control unit KE can be implemented fully automatically by software and automatically generate an error telegram if the retransmitted code (for example according to MD4 / MD5, CRC32) does not match the signal concept originally issued by signal box STW.
  • the retransmitted code for example according to MD4 / MD5, CRC32
  • the control unit KE can be implemented fully automatically by software and automatically generate an error telegram if the retransmitted code (for example according to MD4 / MD5, CRC32) does not match the signal concept originally issued by signal box STW.
  • the retransmitted code for example according to MD4 / MD5, CRC32
  • FIG. 2 shows the case comparable to FIG. 1 of a control of the balise B via a modular control part MSTT.
  • This modular control part MSTT works in a similar way to the LEU, but unlike the LEU it is also able to process the code sent via the return path itself and send it back to the STW interlocking.
  • a schematic construction of an embodiment of the invention shows the balise B and the modular actuator MSTT.
  • the components used are explained on the basis of the signal path.
  • the modular control part MSTT receives a signal term SB from the signal box STW via an ISDN connection.
  • a processor CPU and a universal logic core ULK determines the modular control part MSTT associated with this signal term SB Beautysentelegramm BT and feeds this Balsentelegramm BT in the uplink direction via the balisen worne T-member T to a data transmitter DT, the Greysentelegramm BT by way of FSK (Frequency Shift Keying) modulation modulates to an analog amplifier AV passes.
  • the analog amplifier AV then sends the modulated Beautysentegram BT 'via a loop antenna / current loop A to the air interface "A".
  • This modulated Balisentegram BT is now by means of a second on the Balise B arranged antenna (loop), hereinafter called antenna sample AP, received and by means of a coder Coder in one after any Checksum method obtained code converted.
  • This code is also modulated by means of the coder to an analog or digital carrier signal, the frequency of which clearly deviates from the frequency of the data signal of the balancing telegram BT (see FIG. 4), so that the T-element T has a retroactive effect of this code on the antenna A excludes.
  • the code is then transmitted via the interface "C” and via another T-element T, which is arranged on the modular control part MSTT, back to the modular control part MSTT and transmitted from there again via the ISDN connection in the interlocking STW.
  • the automatable check now takes place as to whether the returned code corresponds to the signal signal SB originally set.
  • the T-gate T can also be omitted in those applications in which the received signal of the Beautyse B is known and can be recovered by a mathematical correlation function, as is known, for example, from echo cancellation in telecommunications.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the frequency usage in the above signal paths.
  • the free frequency ranges are listed on which, for example, the code can be returned. Since the code, for example MD5 or CRC32, is only about 32 bits long, only low requirements are required of the transmission rate of the return path RP, which physically corresponds to the telegram path TP (unlike the telegram path on which the 1024 bit long ETCS - balancing telegram BT has to be transmitted).
  • the signal for the power supply of the Balise B transmits on a frequency of 8.826 kHz.
  • the data signal of the Beautysentelegramms C transmits in a range of 232 kHz to about 1.3 MHz. For the returned code therefore remain comfortable areas free frequency spectrum FS.
  • the method and the system allow an immediate return of the sent Beautysentelegramms BT for checking in the interlocking STW.
  • the source of this readback information channel (return path RP) is thus generated "onboard" in the balise B by a receive antenna AP similar to the transmit antenna A.
  • the security of the return path RP can be realized.
  • an automatable cost-effective acceptance of the Transparent-Balise B can be achieved taking into account the required personal safety and efficiency as well as a qualitative improvement of the system availability and error disclosure in the Rolling Wheel operated network.
  • any type of communication units can be checked for release and monitored for correct operation in current traffic.
  • a route point for driving display cross sections on roads, in particular highways may be mentioned, in which not only the information controlling the traffic is displayed, but will also be transmitted to the vehicles in the future.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
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Abstract

Erfindungsgemäss werden ein Verfahren und ein System zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit (B) zur Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs, offenbart, umfassend:
  • a) eine der Datenübertragungseinheit (B) zugeordnete Antenne (A), mit der eine auf das Fahrzeug zu übertragende und über einen Signalweg (TP) herangeführte Information (BT) abstrahlbar ist;
  • b) eine der Datenübertragungseinheit (B) zugeordnete Empfangseinrichtung (AP) zum Empfang der zu übertragenden Information (BT);
  • c) Datenübertragungsmittel, mit denen die mittels der Empfangseinrichtung empfangenen Signale unverändert oder mittels einer Analyseeinrichtung bewertet in Form eines Codes an eine logische Kontrolleinheit (KE) übertragbar sind;
  • d) die logische Kontrolleinheit (KE) so ausgestaltet ist, dass die mit der Datenübertragungseinheit abzustrahlende Information und die empfangenen Signale bzw. den Code vergleichbar sind; und
  • e) dass anhand des Vergleichs der Betriebszustand der Datenübertragungseinheit und/oder des Signalwegs bestimmbar ist.
Auf diese Weise gestatten das Verfahren und das System eine unmittelbare Rückführung der ausgesendeten Information zum Überprüfen. Die Quelle dieses Rückleseinformationskanals wird somit "onboard" in der Datenübertragungseinheit durch eine der Sendeantenne ähnliche Empfangsantenne erzeugt. Durch die Implementierung eines Bitstrom Coders (Balisentelegrammcodierers) in der Datenübertragungseinheit als Rückwärtsinformationskanals (MD5, CRC32 etc.) kann die Sicherheit des Rücklesekanals realisiert werden. Damit kann eine automatisierte kostengünstigere Abnahme der Datenübertragungseinheit erreicht werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit zur Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs.
  • Im schienengebundenen Verkehr werden punkt- und/oder linienförmige Datenübertragungseinheiten, wie zum Beispiel Balisen, Sendeschlaufen bzw. Leckkabel eingesetzt, um für den Betrieb des Fahrzeugs relevante Informationen auf das Fahrzeug zu übertragen. Diese auf das Fahrzeug übertragenen Informationen beinhalten beispielsweise einen am in Fahrtrichtung nächsten Lichtsignal angezeigten Signalbegriff. Derartige Informationen können in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs auch das Befolgen vorgegebener Geschwindigkeitsprofile, Bremsprofile oder sogar Zwangsbremsungen zur Folge haben, wenn die Sicherheit dieses und/oder anderer Fahrzeugs und der mit diesen transportierten Fahrgäste und/oder Güter ansonsten nicht mehr gewährleistet werden kann.
  • Im besonderen im neuen zukünftig europaweit eingesetzten Zugbeeinflussungssystem ETCS/ERTMS (European Train Control System, European Railway Traffic Management System) werden im ETCS Level 1 die Zugbeeinflussungs informationen mittels punktförmigen Festdaten- und/oder transparenten Datenübertragungseinheiten, im Fachjargon Balisen genannt, über die Luftschnittstelle A gemäss der ETCS/ERTMS Spezifikation übertragen. Den mit diesen Balisen übertragenen Informationen kommen daher eine hohe Bedeutung in der Sicherung des Zugverkehrs zu, weshalb an die Modul-Einheiten und die durchgeführten Datenübertragungsverfahren in der Regel eine Sicherheitsstufe nach Level SIL 4 gestellt wird (Security Integrity Level nach Normen EN50159, EN50126 und EN50129 für sichere Anschaltungen). Damit werden neben der im Betrieb erforderlichen hohen Sicherheit auch hohe Anforderungen an die Streckenabnahme und die Module und Systemverfügbarkeit sowie ihre Fehleroffenbarung gelegt.
  • Im Stand der Technik werden eine Projektierung der Orte für eine Anordnung einer transparenten Balise, also einer Balise, die verschiedene Signalbegriffe transparent durchleitet, sowie eine Projektierung der ETCS-Balisentelegramme im Labor oder Büro vorgenommen. Diese Daten werden auf eine gleisseitige Steuerungseinheit für die Balise, nachfolgend LEU (Lineside Electronic Unit) genannt, transferiert oder via modulares Stellteil, nachfolgend MSTT genannt, in den Telegrammspeicher des Logikkern des modularen Stellteils transferiert. Für die Abnahme der Streckenpunkte muss nun verifiziert werden, dass die Balise für jeden für diesen Streckenpunkt projektierten Signalbegriff auch das richtige (zugehörige) Balisentelegramm an die Luftschnittstelle (A gemäss ETCS Spezifikation) ausgibt. Hierzu ist es derzeit erforderlich, die Strecke für das Auslesen der pro Signalbegriff vorgesehenen Projektierungsdaten zu sperren und das gesendete Balisentelegramm an der Luftschnittstelle mit einem Programmier- und Auslesegerät vor Ort von Hand abzugreifen. Das abgegriffene Balisentelegramm wird dann mit einem Prüfsummenverfahren, wie z.B. MD4/MD5 oder CRC32, verarbeitet und der entsprechend ermittelte Code pro Signalbegriff abgelesen und erfasst. Dies erfordert es, dass die Signalbegriffe hintereinander einzeln und deutlich voneinander separiert vom Stellwerk oder der Leittechnikzentrale durchgestellt werden müssen, was beispielsweise über GSM-Verbindungen von den Streckenposten mit dem Stellwerkpersonal oder über sonstige Funkverbindungen gelöst werden muss. Problematisch ist dieses Verfahren vor allen Dingen in Tunneln oder solchen Abschnitten, die keine ausreichende Abdeckung mit drahtlosen Telekommunikationsdienstleistungen aufweisen. Nach dieser (wenn auch mitunter komplizierten und aufwendigen) Aufnahme der Codes für die verschiedenen möglichen Signalbegriffe pro Streckenpunkt müssen beide Codes - also der dem zugeordneten Signalbegriff entsprechende Code, der vom Stellwerk an die Steuerungseinheit ausgegeben wird, und der zu dem mit dem Programmier- und Auslesegerät aufgenommenen Balisentelegramm gehörige Code im Büro (von der bereits durchgeführten Projektierung) verglichen werden. Erst dann kann verifiziert werden, ob eine LEU oder ein MSTT möglicherweise falsch projektiert, also ob der Bitinhalt und die Zuordung des richtigen ETCS Telegrames für jeden Signalbegriff stimmen, wurden und ob die Balise funktechnisch überhaupt korrekt funktioniert.
  • Auch im Betrieb wird die Fehlerhaftigkeit dieser Signalkette zur Abstrahlung des ETCS-Telegramms erst dann bemerkt, wenn das Telegramm entweder nicht vollständig oder sonst wie fehlerhaft übertragen wird oder wenn der Führer des Fahrzeugs von sich aus merkt, dass die übertragene Information nicht mit dem tatsächlich am Signal angezeigten Signalbegriff plausibel ist. Es kann daher eine erhebliche Zeitdauer verstreichen, bis sich ein diesbezüglicher Fehler also offenbart. Dieser Fehler kann dann erhebliche Rückwirkungen auf die Verfügbarkeit dieses Streckenabschnitts haben, was einen nicht tolierbaren Sicherheitsverlust und einen gehörigen Ausfall von Personen- und/oder Tonnenkilometern nach sich ziehen kann, da die Strecke ja bis zur Behebung dieses Fehler ausser Betrieb genommen werden muss.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Überprüfung der korrekten Funktion einer Datenübertragungseinheit zur Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs, anzugeben, mit denen eine erheblich einfachere Vorgehensweise als mit der bisherigen Streckenbegehung und der nachfolgenden betrieblichen Überwachung für die Abnahme und Funktionsüberwachung von (gleisseitigen) Datenübertragungseinheiten erreicht werden können.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit, die zur drahtlosen Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs, dient, vorgesehen ist, bei dem
    • a) eine auf das Fahrzeug zu übertragende und über einen Signalweg herangeführte Information mit der Datenübertragungseinheit abgestrahlt wird;
    • b) eine in der Datenübertragungseinheit angeordnete Empfangseinrichtung zum Empfang der zu übertragenden Information vorgesehen wird;
    • c) die mittels der Empfangseinrichtung empfangenen Signale unverändert oder mittels einer Analyseeinrichtung bewertet in Form eines Codes an eine logische Kontrolleinheit übertragen werden;
    • d) die logische Kontrolleinheit die mit der Datenübertragungseinheit abzustrahlende Information und die empfangenen Signale bzw. den Code vergleicht; und
    • e) anhand des Vergleichs der Betriebszustand der Datenübertragungseinheit und/oder des Signalwegs bestimmt wird.
  • Bezüglich des Systems wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein System zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit zur Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs, gelöst, umfassend:
    • a) eine der Datenübertragungseinheit zugeordnete Antenne, mit der eine auf das Fahrzeug zu übertragende und über einen Signalweg herangeführte Information abstrahlbar ist;
    • b) eine der Datenübertragungseinheit zugeordnete Empfangseinrichtung zum Empfang der zu übertragenden Information;
    • c) Datenübertragungsmittel, mit denen die mittels der Empfangseinrichtung empfangenen Signale unverändert oder mittels einer Analyseeinrichtung, insbesondere ein Codierer bzw. Decodierer, bewertet in Form eines Codes an eine logische Kontrolleinheit übertragbar sind;
    • d) die logische Kontrolleinheit so ausgestaltet ist, dass die mit der Datenübertragungseinheit abzustrahlende Information und die empfangenen Signale bzw. den Code vergleichbar sind; und
    • e) dass anhand des Vergleichs der Betriebszustand der Datenübertragungseinheit und/oder des Signalwegs bestimmbar ist.
  • Auf diese Weise gestatten das Verfahren und das System eine unmittelbare Rückführung der ausgesendeten Information zum Überprüfen der tatsächlich gesendeten Information. Die Quelle dieses Rückleseinformationskanals wird somit "onboard" in der Datenübertragungseinheit durch eine der Sendeantenne ähnliche Empfangsantenne erzeugt. Es sein angemerkt, dass die Übertragung an der Datenübertragungseinheit aktiv oder passiv vorgenommen werden kann, weil beispielsweise auch eine Reflexionsmodulation möglich wäre. Durch die Implementierung eines Bitstrom Coders (Balisentelegramm-Codierers) in der Datenübertragungseinheit als Rückwärtsinformationskanal (MD4/MD5, CRC32 etc.) kann eine genügend gute Sicherheit des Rücklesekanals realisiert werden. Damit können eine automatisierte kostengünstigere Abnahme der Datenübertragungseinheit unter Berücksichtigung der geforderten Personensicherheit und Effizienz sowie eine qualitative Verbesserung der Systemverfügbarkeit und Fehleroffenbarung erreicht werden.
  • In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung kann die zu übertragende Information aus einem Stellwerk und/oder einer Leittechnikzentrale abgesetzt werden. Entsprechend kann die logische Kontrolleinheit dem Stellwerk und/oder der Leittechnikzentrale zugeordnet werden.
  • Ein vollständiger Test des Signalwegs kann mit SIL 4 Level erreicht werden, wenn die empfangenen Signale bzw. der Code über den Signalweg in Gegenrichtung zur Richtung der zu übertragenden Information geleitet wird. Zur einfachen Entkopplung von uplink und downlink-Signal können die empfangenen Signale bzw. der Code auf einer von der zu übertragenden Information abweichenden Frequenz übertragen werden.
  • In einfacher Umsetzung einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Datenübertragungseinheit mittels einer Steuerungseinheit gesteuert wird, wobei mittels der Steuerungseinheit ein Signalbegriff in ein Telegramm für die Datenübertragungseinheit umgewandelt wird und die empfangenen Signale, vorzugsweise bereits auf der Datenübertragungseinheit, mittels eines Prüfsummenverfahrens in den Code umgewandelt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines ersten Systems mit einem Rückpfad für das von einer Balise ausgestrahlte Balisentelegramm;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines zweiten Systems mit einem Rückpfad für das von einer Balise ausgestrahlte Balisentelegramm;
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines Layouts für die Balise und ein die Balise steuerndes MSTT; und
    Figur 4
    eine schematische Darstellung der Frequenznutzung für das Balisentelegramm und die Coderücksendung.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein System zur Zugbeeinflussung mittels einer Balise B und einem Signal S. Sowohl die Balise B als auch das Signal S stellen einen von einem Stellwerk STW ausgegebenen Signalbegriff datentechnisch dar. Im Fall des Beispiels gemäss Figur 1 nimmt eine streckenseitige Steuerungseinheit, nachfolgend kurz LEU genannt, diesen Signalbegriff auf und steuert entsprechend die Anzeige dieses Signalbegriffs am Signal S durch eine Ansteuerung der dem Signalbegriff entsprechenden Signallampen. Ausserdem wird über einen Telegrammpfad TP (auch Schnittstelle "C" genannt) zur Balise B ein zu dem Signalbegriff zugeordnetes Balisentelegramm BT an die Balise B übermittelt und dort transparent an die Luftschnittstelle (wie eingangs schon erwähnt als Schnittstelle "A" nach ETCS/ERTMS definiert) zu einem hier nicht weiter dargestellen Schienenfahrzeug übertragen. Aufgrund der zu Figur 3 ausführlich erläuterten, in der Balise B zusätzlich angeordneten Komponenten kann die Balise B dieses an die Luftschnittstelle A ausgegebene Balisentelegramm BT aufnehmen und über einen Rückpfad RP in Form eines nach einem Prüfsummenverfahren gewonnenen Codes an das Stellwerk STW zurücksenden. Hierbei hilft ein der LEU zugeordnetes T-Glied T, das als Bandpassfilter und Bandpasssperre ausgestaltet ist, den rückgesendeten Code von dem vorwärtsgerichteten Balisentelegramm BT zu trennen, so dass der Code beispielsweise direkt am T-Glied T oder nach der Übermittlung über eine universelle Prozess-Schnittstelle für Daten und Diagnose UPS im Stellwerk STW von einer Kontrolleinheit KE mit dem ursprünglich ausgesendeten Signalbegriff verglichen werden kann. Die logische Kontrolleinheit KE sei hier durch das Strichmännchen und ein separates Datenkabel angedeutet.
  • Selbstverständlich kann die Kontrolleinheit KE vollautomatisch arbeitend softwaremässig realisiert sein und automatisch ein Fehlertelegramm generieren, wenn der rückübertragene Code (z.B. nach MD4/MD5, CRC32) nicht mit dem ursprünglich von Stellwerk STW abgesetzten Signalbegriff übereinstimmt. In einem solchen Störungsfall arbeitet mindestens ein Element in der Signalkette vom Stellwerk STW zu der Balise B nicht ordnungsgemäss und muss wegen der möglichen Sicherheitsgefährdung sofort ausgetauscht werden.
  • Figur 2 zeigt den mit Figur 1 vergleichbaren Fall einer Ansteuerung der Balise B über ein modulares Stellteil MSTT. Dieses modulare Stellteil MSTT arbeitet in ähnlicher Weise wie die LEU, ist aber anders als die LEU auch in der Lage, den über den Rückpfad gesendeten Code selbst zu verarbeiten und an das Stellwerk STW zurück zu senden.
  • Ein schematischer Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung zeigt die Balise B und das modulare Stellteil MSTT. Die eingesetzten Komponenten werden anhand des Signalweges erläutert. Das modulare Stellteil MSTT erhält über eine ISDN-Verbindung einen Signalbegriff SB von dem Stellwerk STW. Mittels eines Prozessors CPU und eines universellen Logikkerns ULK ermittelt das modulare Stellteil MSTT das zu diesem Signalbegriff SB zugehörige Balisentelegramm BT und speist dieses Balisentelegramm BT in Uplink-Richtung über das balisenseitige T-Glied T an einen Datentransmitter DT, der das Balisentelegramm BT im Wege einer FSK (Frequency Shift Keying)-Modulation moduliert an einen analogen Verstärker AV übergibt. Der analoge Verstärker AV sendet dann das modulierte Balisentelegramm BT' über eine Rahmenantenne/Stromschlaufe A an die Luftschnittstelle "A".
  • Dieses modulierte Balisentelegramm BT' wird nun mittels einer zweiten auf der Balise B angeordneten Antenne (Schlaufe), nachfolgend Antennenprobe AP genannt, empfangen und mittels eines Codierers Coder in einen nach einem beliebigen Prüfsummenverfahren gewonnenen Code umgewandelt. Dieser Code wird mittels des Coders zudem auf ein analoges oder digitales Trägersignal moduliert, dessen Frequenz von der Frequenz des Datensignals des Balisentelegramms BT deutlich abweicht (vgl. Fig. 4), so dass das T-Glied T eine Rückwirkung dieses Codes auf die Antenne A ausschliesst. Der Code wird dann über die Schnittstelle "C" und über ein weiteres T-Glied T, das auf dem modularen Stellteil MSTT angeordnet ist, zurück zum modularen Stellteil MSTT übertragen und von dort wieder über die ISDN-Verbindung in das Stellwerk STW zurück übermittelt. Im Stellwerk STW findet nun die automatisierbare Prüfung statt, ob der zurück übermittelte Code dem ursprünglich abgesetzten Signalbegriff SB entspricht. Es sei angemerkt, dass das T-Glied T auch in solchen Anwendungsfällen weggelassen werden kann, in denen das Empfangssignal der Balise B bekannt ist und durch eine mathematische Korrelationsfunktion zurückgewonnen werden kann, wie dies zum Beispiel aus der Echokompensation in der Telekommunikation bekannt ist.
  • Figur 4 zeigt nun noch eine schematische Darstellung der Frequenznutzung in den vorstehenden Signalwegen. Mit FS sind die freien Frequenzbereiche aufgeführt, auf denen beispielsweise der Code zurückgesendet werden kann. Da der Code, beispielsweise MD5 oder CRC32, nur ca. 32 Bit lang ist, brauchen an die Übertragungsrate des Rückpfades RP, der ja physikalisch dem Telegrammpfad TP entspricht, nur geringe Anforderungen gestellt werden (anders als an den Telegrammpfad, auf dem das 1024 bit lange ETCS - Balisentelegramm BT übertragen werden muss). Das Signal für die Energieversorgung der Balise B sendet auf einer Frequenz von 8,826 kHz. Das Datensignal des Balisentelegramms C sendet in einem Bereich von 232 kHz bis etwa 1,3 MHz. Für den rückgesendeten Code verbleiben daher komfortable Bereiche freien Frequenzspektrums FS.
  • Auf diese Weise gestatten das Verfahren und das System eine unmittelbare Rückführung des ausgesendeten Balisentelegramms BT zum Überprüfen im Stellwerk STW. Die Quelle dieses Rückleseinformationskanals (Rückpfad RP) wird somit "onboard" in der Balise B durch eine der Sendeantenne A ähnliche Empfangsantenne AP erzeugt. Durch die Implementierung eines Bitstrom Coders (Balisentelegramm-Codierers) in der Balise B als Rückwärtsinformationskanal (MD4/MD5, CRC32 etc.) kann die Sicherheit des Rückpfades RP realisiert werden. Damit können eine automatisierbare kostengünstige Abnahme der Transparent-Balise B unter Berücksichtigung der geforderten Personensicherheit und Effizienz sowie eine qualitative Verbesserung der Systemverfügbarkeit und Fehleroffenbarung im unter dem Rollenden Rad betriebenene Netzwerk erreicht werden.
  • Auch wenn das vorliegende Ausführungsbeispiel in Bereich des schienengebundenen Verkehrs angesiedelt ist, können mit dem vorliegenden System und dem vorliegenden Verfahren im Grunde genommen jede Art von Datenübertragungseinheiten hinsichtlich der Freigabe überprüft und auf korrekte Funktion im laufenden Verkehr überwacht werden kann. Beispielhaft kann hier ein Streckenpunkt zur Ansteuerung von Anzeigequerschnitten auf Strassen, insbesondere Autobahnen, genannt werden, bei dem nicht nur die den Verkehr steuernde Information angezeigt wird, sondern zukünftig auch auf die Fahrzeuge übertragen werden wird.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit (B) zur Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs, bei dem
    a) eine auf das Fahrzeug zu übertragende und über einen Signalweg (TP) herangeführte Information (BT) mit der Datenübertragungseinheit (B) abgestrahlt wird;
    b) eine in der Datenübertragungseinheit (B) angeordnete Empfangseinrichtung (AP) zum Empfang der zu übertragenden Information (BT) vorgesehen wird;
    c) die mittels der Empfangseinrichtung (AP) empfangenen Signale unverändert oder mittels einer Analyseeinrichtung (Coder) bewertet in Form eines Codes an eine logische Kontrolleinheit (KE) übertragen werden;
    d) die logische Kontrolleinheit (KE) die mit der Datenübertragungseinheit (B) abzustrahlende Information (BT) und die empfangenen Signale bzw. den Code vergleicht; und
    e) anhand des Vergleichs der Betriebszustand der Datenübertragungseinheit (B) und/oder des Signalwegs (TP) bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zu übertragende Information (BT) aus einem Stellwerk (STW) und/oder einer Leittechnikzentrale abgesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die logische Kontrolleinheit (KE) dem Stellwerk (STW) und/oder der Leittechnikzentrale zugeordnet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die empfangenen Signale bzw. der Code über den Signalweg (TP) in Gegenrichtung zur Richtung der zu übertragenden Information (BT) geleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die empfangenen Signale bzw. der Code auf einer von der zu übertragenden Information (BT) abweichenden Frequenz übertragen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Datenübertragungseinheit (B) mittels einer Steuerungseinheit (LEU, MSTT) gesteuert wird, wobei mittels der Steuerungseinheit (LEU, MSTT) ein Signalbegriff (SB) in ein Telegramm (BT) für die Datenübertragungseinheit (B) umgewandelt wird und die empfangenen Signale mittels eines Prüfsummenverfahrens in den Code umgewandelt werden.
  7. System zur Überprüfung der Funktion einer Datenübertragungseinheit (B) zur Steuerung eines fahrenden Objektes, insbesondere eines schienengebundenen Fahrzeugs, umfassend:
    a) eine der Datenübertragungseinheit (B) zugeordnete Antenne (A), mit der eine auf das Fahrzeug zu übertragende und über einen Signalweg (TP) herangeführte Information (BT) abstrahlbar ist;
    b) eine der Datenübertragungseinheit (B) zugeordnete Empfangseinrichtung (AP) zum Empfang der zu übertragenden Information (BT);
    c) Datenübertragungsmittel (Coder, T), mit denen die mittels der Empfangseinrichtung empfangenen Signale unverändert oder mittels einer Analyseeinrichtung bewertet in Form eines Codes an eine logische Kontrolleinheit (KE) übertragbar sind;
    d) die logische Kontrolleinheit (KE) so ausgestaltet ist, dass die mit der Datenübertragungseinheit (B) abzustrahlende Information (BT) und die empfangenen Signale bzw. den Code vergleichbar sind; und
    e) dass anhand des Vergleichs der Betriebszustand der Datenübertragungseinheit (B) und/oder des Signalwegs (TP) bestimmbar ist.
  8. System nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Stellwerk (STW) und/oder eine Leittechnikzentrale vorgesehen sind, die die zu übertragende Information (SB) an eine die Datenübertragungseinheit (B) steuernde Steuereinheit (LEU, MSTT) sendet.
  9. System nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die logische Kontrolleinheit (KE) dem Stellwerk (STW) und/oder der Leittechnikzentrale zugeordnet ist.
  10. System nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Übertragungsmittel (Coder, T) vorgesehen sind, die die empfangenen Signale bzw. den Code über den Signalweg (TP) in Gegenrichtung zur Richtung der zu übertragenden Information (BT) leiten.
  11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Übertragungsmittel die empfangenen Signale bzw. den Code auf einer von der zu übertragenden Information abweichenden Frequenz übertragen.
  12. System nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Datenübertragungseinheit (B) mittels einer Steuerungseinheit (LEU, MSTT) gesteuert wird, wobei mittels der Steuerungseinheit (LEU, MSTT) ein Signalbegriff (SB) in ein Telegramm (BT) für die Datenübertragungseinheit (B) umgewandelt wird und die empfangenen Signale mittels eines in der Datenübertragungseinheit angeordneten Kodierers (Coder), vorzugsweise nach einem Prüfsummenverfahrens, in den Code umgewandelt werden.
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