EP2133257A2 - Zugsteuerungssystem zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke - Google Patents

Zugsteuerungssystem zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke Download PDF

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EP2133257A2
EP2133257A2 EP09405094A EP09405094A EP2133257A2 EP 2133257 A2 EP2133257 A2 EP 2133257A2 EP 09405094 A EP09405094 A EP 09405094A EP 09405094 A EP09405094 A EP 09405094A EP 2133257 A2 EP2133257 A2 EP 2133257A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
train
train control
control system
danger
security system
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09405094A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2133257A3 (de
Inventor
Jakob Schiesser
Karim Badr
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.)
Ingenium AG
Original Assignee
Ingenium AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ingenium AG filed Critical Ingenium AG
Publication of EP2133257A2 publication Critical patent/EP2133257A2/de
Publication of EP2133257A3 publication Critical patent/EP2133257A3/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B61L29/00—Safety means for rail/road crossing traffic
    • B61L29/08—Operation of gates; Combined operation of gates and signals
    • B61L29/18—Operation by approaching rail vehicle or train
    • B61L29/22—Operation by approaching rail vehicle or train electrically
    • B61L29/226—Operation by approaching rail vehicle or train electrically using track-circuits, closed or short-circuited by train or using isolated rail-sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L11/00—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle
    • B61L11/08—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle using electrical or magnetic interaction between vehicle and track
    • B61L2011/086—German radio based operations, called "Funkfahrbetrieb" [FFB]

Definitions

  • the invention is in the field of railway safety technology and relates to a train control system for increasing safety in the area of sources of danger along a railway line, in particular at level crossings on secondary lines.
  • the invention further relates to a system for increasing the safety in the area of sources of danger along a railway line, which has such a train control system moved along with the train, as well as further stationary components.
  • the invention relates to a corresponding method.
  • the movement of railways is controlled by train control systems depending on the permissible speed and / or the condition of stationary safety systems, eg level crossings.
  • train control systems In a punctiform train control information on securing the train ride to the control system of the railcar are transmitted at defined points of action, depending on the position of ahead signals.
  • the train control system initiates emergency braking to a standstill.
  • the action points are defined for example by track magnets, with a Oscillating circuit interact within the railcar, wherein the resonance drop in the transmitting coil is registered and processed by the train control.
  • the "unsafe" activation of the security system 7 is in connection with Fig. 1
  • An approaching train 1 actuates a sensor 2 at a corresponding distance from the source of danger to be secured.
  • a corresponding signal is transmitted via a line to the security system 7, which then causes the necessary measures to secure the source of danger, here the closure of the barriers at a railroad crossing. Only after all measures have been implemented, takes place via the optical signal 3 and a controllable active element 5 a release for the onward journey of the train.
  • the senor 2 must be arranged at a distance from the security system 7, which allows a reaction of the source of danger (fuse distance T1) and the train in the event of failure of the fuse still in braking distance T2 can give a corresponding stop signal (each calculated for the fastest train).
  • a passive active element 4 usually an electromagnetic circuit or a permanent magnet, switches on the train control in the locomotive. Without countermeasure, this automatically initiates emergency braking. To prevent this depending on the state of the security system and to allow the train to continue, is the information of the passive active element 4 with the help of an example of the security system controllable active active element 5 "neutralized".
  • the "safe" activation is related to Fig. 2 described:
  • the basic function of the controller is sufficient to obtain the drive release by the signal 3 and the active element 5 in Bremswegdistanz T2.
  • the security system constantly checks its condition; as long as there is no error message, it is assumed that the security system functions. With this variant, the blocking times (only the backup time T1) can be significantly reduced.
  • ETCS centrally controlled train control via radio.
  • the ETCS system works via radio with position balises and secure computer systems in the train composition.
  • the problem with this system lies in the high cost of the central control center and the GSMR coverage.
  • the locomotive computers are also elaborate because they need to calculate the position and a variety of parameters. For secondary lines, such a system is too costly.
  • a level crossing in radio mode receives the registration of a locomotive via radio.
  • the locomotive will automatically send you to an appropriate route position.
  • the security system turns on and sends an acknowledgment back to the locomotive. If this acknowledgment fails, the locomotive initiates emergency braking at a certain position in front of the level crossing.
  • the US 5,098,044 describes a system for controlling safety systems at level crossings via a secure radio link.
  • the train control system recognizes an active element, here a transponder, which is arranged at the distance at a greater distance than the braking distance that a railroad crossing is imminent. Then a secure radio connection between the train control and the security system is established. An emergency braking is initiated if the secure radio connection does not exist when the braking distance is reached or if exchanged messages in the respective controls of the train or the security system are faulty.
  • a disadvantage of this system is the relatively large infrastructure costs;
  • the transponders must be designed so that they transmit information about the distance of the railroad crossing and the time available until the initiation of emergency braking time to the train control.
  • no mixed operation with conventionally secured transitions ie those with cable-based signaling, is possible, which requires the simultaneous conversion of entire routes and is therefore disadvantageous, at least in the transition phase.
  • the invention is therefore based on the object to increase the safety of sources of danger, especially level crossings on secondary lines, while avoiding the problems of the prior art.
  • a system and method is to be made available, which already uses existing components for train control and also permits mixed operation with conventionally secured sources of danger.
  • the object is achieved by a train control system having the features of claim 1, a safety system having the features of claim 5 and a method for increasing the safety of hazards with the features of claim 9.
  • the train control system according to claim 1 relates to the equipment of the trains;
  • the safety system according to claim 5 comprises both fixed components and the train equipment.
  • the invention is preferably used to increase the safety of level crossings on secondary lines where a costly upgrade according to ETCS standard or the like is not profitable.
  • the train control system assumes that a train control system (train protection) moving along with the train is present, as is known per se. This is set into a standby mode by interaction with at least one active element, in particular a passive active element such as a permanent magnet, which is fixedly arranged along the railway track at a distance from the source of danger.
  • a train control system is in the standby mode and does not receive a control signal within a predetermined period of time, a Forced braking initiated.
  • a control signal may be a signal triggered by the train driver, eg an acknowledgment signal or a warning signal.
  • the invention further assumes that a controllable security system is arranged in the area of the danger source, which is able to communicate by radio, in particular by the control having a stationary radio module.
  • the train control system comprises a co-moving radio module in addition to the components already mentioned.
  • the controller is set up in such a way that it establishes a secure radio connection to the controllable security system-preferably independently of active elements on the route-and maintains it, for example, at least until the danger source has passed.
  • the controller notifies the security system in at least one first message with the start of the standby mode, ie the passing of the active element.
  • the active element can serve any active element, which is also used in conventional systems, for example, the usual track magnets, but also balises and the like.
  • the active element which conventionally serves for activating the train control, thus has the (alternative or additional) task of generating a position signal which is transmitted to the control of the safety system and from which position information can be derived.
  • the conventional position sensors (reference numeral 2 in FIG Fig. 1 ) are therefore expendable or can with the Active element are combined to form a common unit, can be dispensed with a cable connection to the security system.
  • the train control system When a secure radio connection is in place, the train control system receives and evaluates a second message about the state of the safety device. Depending on the contents of the second message, the train control system outputs a control signal for suppressing the emergency braking to the train control system.
  • the suppression of forced braking is omitted, i. the emergency braking takes place when there is no (more) radio connection or the train control has been informed by the safety device about an error.
  • the functions of the active element for the train control and the train detection sensors are realized by a single module, which manages without a cable connection. Electrotechnically, this module is passive and has no power supply. If a secure radio link ensures the exchange of information between the train and the security system, the conventional active element serves both to activate the train control as well as the switch-on point and location information for the activation of the security system. As soon as the security system is activated, the train is informed and the otherwise automatically initiated emergency braking is prevented.
  • the invention advantageously allows a mixed operation with conventional (signal transmission via cable) and radio-controlled security systems.
  • the control signal for deactivating the ready state for the emergency braking is generated, for example, in a known manner by the active active element.
  • the train control can distinguish based on the active elements, whether it is a conventionally secured or secured by radio railroad crossing.
  • stationary active elements are present, which interact differently with the receiving components of the train control.
  • two conventional active elements e.g. two permanent magnets, arranged in quick succession, so that the train control registers two pulses.
  • the distinction can also be made by the transmission of information stored in the active element.
  • the secure radio link is preferably established to all security systems that are "visible" to the train control.
  • all transitions and other danger points are in the actual order, e.g. deposited as a table.
  • Mobile hazards construction sites
  • the train control exchanges the mentioned messages only with those backup system which is the next in the stored sequence.
  • the train control in the present case requires no differentiated information about the level crossings, since the control of the train is taken from the control of the security system and thus only a stop or drive signal must be transmitted. This results in a significant simplification of the operation and maintenance, since only the controller of the security system needs to know the exact nature (position) of the location detectors and in the case of change no time-consuming and error-prone updates of the data stored in the locomotive must be made.
  • train control can specifically request the control of the security system to keep open the transition, even if the train has already passed the active element. This is important, for example, for shortening the closing times, if a regular stop is still carried out shortly before the level crossing concerned, e.g. at a train station.
  • Another side effect of such an attachment system is that a train that does not have the radio equipment is automatically forced to an emergency stop.
  • Fig. 3 shows a block diagram of the inventive train control system 10. It comprises a train control system 11, which functionally comprises a receiving unit 12 for interacting with stationary active elements 4, 5 and an emergency stop system 13. By interaction with an active element 4, the emergency stop system 13 is placed in the standby mode, which is shown here purely symbolically by the closure of a switch 14. Standby mode means that emergency braking is automatically initiated without countermeasures.
  • the first active element 4 can be neutralized in conventional operation by a second active element 5, or the second active element 5 can trigger a signal in the receiving unit 12, which ends the standby mode.
  • a radio module 15 is additionally provided with which the controller 10 establishes a secure radio connection to the security system.
  • the controller 10 intervenes in the train control system 11 by terminating the standby mode (symbolized by opening the switch 14).
  • the control of the security system thus indirectly takes control of the train, whereby the reverse case is possible, for example, keeping open a transition the Train. If the state of the security system changes again at a later point in time, intervention can again be made in the train control system 11 in order to initiate the emergency braking. As a result, the consequences of a malfunction of the security system can at least be mitigated.
  • the system is based on the construction of a secure radio link.
  • the operation of a secure radio link is already state of the art and must meet defined (normalized) criteria, e.g. Identification of subscribers, timestamps etc.
  • the radio link is considered here as a "black box system" and can be realized in various suitable ways.
  • Fig. 4 shows a first and at the same time very simple embodiment of the stationary components of the overall system according to the invention, which according to the conventional system Fig. 1 based.
  • the function of the train detection element 2 and the first active element 4 are integrated into a common assembly, hereinafter also referred to as locating elements 2/4.
  • the conventional in the prior art train detection element 2, which is connected via a cable connection with the security system, is not necessary in the present case, because the triggered by the active element 4 in the controller 10 signal is used as information that the train has passed the active element 4, and thus as a location signal.
  • This is transmitted to the security system 7 by radio, for which purpose it has a radio module 6.
  • the distance between the locating elements 2/4 and security system 7 corresponds to the backup time T1 (multiplied by the train speed) plus the braking distance T2, respectively for the fastest train.
  • This version corresponds to the usual in Switzerland usual insecure activation (see above Fig. 1 ).
  • FIG. 2 Another embodiment according to the "safe" activation according to Fig. 2 can be realized with an extended arrangement of components and is in Fig. 5 shown.
  • a first position message (module 2 '/ 4') can be used for readiness indication and a further position message (module 2 "/ 4") lead to the effective securing of the transition 7.
  • Fig. 7 Establishing a connection: If a permissible (eg with the correct level crossing) safe radio connection 3 between locomotive 1 and the radio module 6 of the security system 7 is established, the train protection detection in the locomotive can be switched over and serves the system as a location detector. This means that the next active element 4 does not initiate emergency braking on the route, but rather causes a position signal to be emitted to the safety system 7 via the secure radio link. The locomotive still has an undefined distance from the transition when the radio link 3 is established. The position of the locomotive is known for the security system 7 until the element 4 is detected.
  • a permissible (eg with the correct level crossing) safe radio connection 3 between locomotive 1 and the radio module 6 of the security system 7 is established, the train protection detection in the locomotive can be switched over and serves the system as a location detector. This means that the next active element 4 does not initiate emergency braking on the route, but rather causes a position signal to be emitted to the safety system 7 via the secure radio link.
  • the locomotive still has an undefined distance from
  • the driver can be controlled by means of a control device in the driver's cab, e.g. However, there is no need to do anything about a lamp that informs about the established radio connection.
  • Fig. 8 Locating the locomotive: The radio link 3 between the locomotive 1 and the radio module 6 of the security system 7 is maintained. If the first locating detector 2 is run over, a timer T ZS , for example with a duration of approximately 1 s, starts in the control device for the expected second locating element 4. If this is also detected, this is a safety device 7 with radio transmission. If no second element is detected, if it is a conventional security system or one of the two locating elements 2, 4 is defective, and an emergency stop must be initiated.
  • T ZS for example with a duration of approximately 1 s
  • the position of the locomotive is defined with the second detection process.
  • Fig. 9 Triggering the backup process: The locomotive 1 sends via the secure radio link 3 a backup command to the backup system 7 and thus triggers the backup process.
  • the security system responds with a trip enable or a hold command as needed by the section to be secured.
  • the safety time T1 of the level crossing begins, after this time, the transition must be secured. Due to the existing communication, the control of the security system 7 can bring the train to emergency stop at any time by sending a corresponding command to the train control. Until then, the locomotive is still farther away from the transition than the braking distance distance T2.
  • Driving clearance for the locomotive The ride clearance can be displayed in the cab via the control device with a green light, for example. This procedure must take place before the expiry of the backup time T1. The locomotive now penetrates into the "dangerous" zone because the braking distance distance T2 is traversed. However, the transition is already secured here. Thanks to the radio connection, the However, train still be informed about irregularities of the system and if necessary be forced to an emergency stop.
  • the level crossing is released again with conventional train detection after the train has cleared the transition.
  • the release is also communicated via radio to the control device in the cab, and this can connect to the next security system connection.
  • the alternative release with the help of another locating block has already been mentioned above in connection with the safety device (local train detection).
  • the invention is based on a bidirectional communication with a secure locating of the train (positioning of the two locating elements).
  • a faulty behavior of the security system can be communicated to the locomotive. Different errors can lead to disturbances:
  • Fig. 11 Secure radio transmission not established: Radio connection 3 has not been established (no status exchange possible). The first locating element is thus "read" as an active element of a conventional train protection, and the locomotive initiates an emergency stop via the train control system.
  • Fig. 12 Loss of secure radio transmission: In the case of an interrupted radio connection 3 (eg no status change is possible, as defined by a radio interruption in the case of secure radio links), localization by both locating elements has already taken place here, and the level crossing can be secured. However, the control unit of the locomotive initiates an emergency stop regardless of the safety status of the system.
  • an interrupted radio connection 3 eg no status change is possible, as defined by a radio interruption in the case of secure radio links
  • Fig. 13 not (completely) secured level crossing: The backup process will not be completed within the backup time T1. Since the braking distance distance T2 is still complied with, the locomotive is not granted any travel release via the control unit and an emergency stop is initiated
  • Fig. 14 Not upright securing the level crossing: In contrast to existing security systems even an emergency stop can be enforced, even if the locating elements have already been passed. That does not mean that there is no accident, but the speed is reduced after all. In the present case, the radio link is still present, but a partial defect in the security system 7 has occurred after a successful backup, ie only after expiration of T1 and the regular drive release. Securing the transition is no longer complete and there is a potential risk of collision. However, the control unit of the locomotive can still initiate an emergency stop and make any other safety measures such as warning light and acoustic signaling automatically.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bahnsicherheitstechnik und betrifft Verbesserungen zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von Gefahrenquellen, insbesondere auf Nebenstrecken. Die Sicherungsanlage (7) an der Gefahrenquelle und Zugsteuerungssystem (10) kommunizieren per Funk über eine sichere Verbindung miteinander. Entlang der Strecke angeordnete Wirkelemente, die durch Interaktion mit dem Zugsteuerungssystem (10) ohne Gegenmassnahme eine Zwangsbremsung auslösen würden, dienen vorliegend zur Erzeugung einer Positionsinformation, die vom Zug (1) an die Sicherungsanlage (7) übermittelt wird und diese zum Einleiten des Sicherungsvorgangs veranlasst. Die Sicherungsanlage (7) wiederum gibt dem Zug (1) die Weiterfahrt frei. Dieses Signal führt dazu, dass das Zugsteuerungssystem (10) die Zwangsbremsung verhindert.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bahnsicherheitstechnik und betrifft ein Zugsteuerungssystem zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von Gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke, insbesondere bei Bahnübergängen auf Nebenstrecken. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von Gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke, welches ein solches mit dem Zug mitbewegtes Zugsteuerungssystem sowie weitere ortsfeste Komponenten aufweist. Ausserdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
  • Die Fahrt von Eisenbahnen wird in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit und/oder vom Zustand ortsfester Sicherungsanlagen, z.B. Bahnübergängen, durch Zugbeeinflussungssysteme kontrolliert. Bei einer punktförmigen Zugbeeinflussung werden an definierten Wirkpunkten, abhängig von der Stellung voraus liegender Signale, Informationen zur Sicherung der Zugfahrt an das Steuersystem des Triebwagens übertragen. Bei drohender Gefahr, z.B. zu schnelle Anfahrt an ein rotes Signal, Geschwindigkeitsüberschreitung, Nicht-Betätigen einer Aufmerksamkeitstaste durch den Zugführer, wird durch das Zugbeeinflussungssystem eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand eingeleitet. Die Wirkpunkte sind beispielsweise durch Gleismagnete definiert, die mit einem Schwingkreis innerhalb des Triebwagens wechselwirken, wobei der Resonanzabfall in der Sendespule durch die Zugsteuerung registriert und verarbeitet wird.
  • Es wird in der Bahntechnik zwischen der "sicheren" und der "unsicheren" Einschaltung von Sicherungsanlagen an Gefahrenquellen, z.B. bei Bahnübergängen, unterschieden. "Unsichere" Einschaltung bedeutet, dass der Zug nicht zwingend die Fahrtfreigabe erhält. Bei der "sicheren" Einschaltung wird im Zweifelsfall die Sicherungsanlage aktiviert, z.B. der Bahnübergang geschlossen.
  • Die "unsichere" Einschaltung der Sicherungsanlage 7 wird im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben: Ein sich annähernder Zug 1 betätigt einen Sensor 2 in entsprechendem Abstand der zu sichernden Gefahrenquelle. Ein entsprechendes Signal wird über eine Leitung an die Sicherungsanlage 7 übertragen, die daraufhin die notwendigen Massnahmen zur Sicherung der Gefahrenquelle veranlasst, hier das Schliessen der Schranken an einem Bahnübergang. Erst nachdem sämtliche Massnahmen umgesetzt wurden, erfolgt über das optische Signal 3 und ein steuerbares Wirkelement 5 eine Freigabe für die Weiterfahrt des Zuges. Aus diesem Grund muss der Sensor 2 in einem Abstand von der Sicherungsanlage 7 angeordnet sein, die eine Reaktion der Gefahrenquelle erlaubt (Sicherungsdistanz T1) und dem Zug für den Fall des Misslingens der Sicherung noch in Bremswegdistanz T2 ein entsprechendes Haltesignal geben kann (jeweils berechnet für den schnellsten Zug).
  • Die Zugsicherung in der Schweiz, aber auch in anderen Ländern Europas, erfolgt über eine aktive Komponente zur Fahrtfreigabe. Ein passives Wirkelement 4, meist ein elektromagnetischer Kreis oder ein Permanentmagnet, schaltet die Zugbeeinflussung in der Lokomotive ein. Ohne Gegenmassnahme wird dadurch automatisch die Zwangsbremsung eingeleitet. Um dies je nach Zustand der Sicherungsanlage zu verhindern und dem Zug ein Weiterfahren zu ermöglichen, wird die Information des passiven Wirkelement 4 mit Hilfe eines z.B. von der Sicherungsanlage steuerbaren aktiven Wirkelements 5 "neutralisiert".
  • Die "sichere" Einschaltung wird im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben: Die grundsätzliche Funktion der Steuerung reicht aus, um die Fahrtfreigabe durch das Signal 3 und das Wirkelement 5 in Bremswegdistanz T2 zu erwirken. Es sind zwei Sensoren 2 für die Einschaltung der Sicherungsanlage vorhanden. Die Sicherungsanlage überprüft dauernd ihren Zustand; solange keine Fehlermeldung vorliegt, wird vom Funktionieren der Sicherungsanlage ausgegangen. Mit dieser Variante können die Sperrzeiten (nur noch die Sicherungszeit T1) deutlich verkürzt werden.
  • Der Ansatz beider Systeme besteht darin, dass der Zug im Falle einer ungesicherten Gefahrenquelle über die Zugbeeinflussung zwangsweise angehalten wird. Ein Nachteil dieser Systeme liegt darin, dass nach dem Passieren des Wirkpunkts (Position des passiven bzw. aktiven Wirkelements 4 bzw. 5) keinerlei Massnahmen ergriffen werden können, um den Zug z.B. bei einem Ausfall der Sicherungsanlage wenigstens abzubremsen. Damit verbleibt in diesen Anlagen ein nicht unerhebliches Restrisiko. Besonders in Nebenstrecken sind solche Anlagen in grosser Zahl vorhanden, z.B. unbeschrankte Bahnübergänge.
  • Ein weiterer Nachteil bekannter Zugsicherungssysteme und Sicherungsanlagen liegt darin, dass der notwendige Signalaustausch zwischen dem Zugerfassungssensor und der Sicherungsanlage sowie zwischen dem aktiven Wirkelement 5, welches das passive Wirkelement 4 zwecks Abschaltung der Nothaltfunktion neutralisiert, und der Sicherungsanlage über Kabel realisiert ist. Da diese Kabel verlegt und gewartet werden müssen, ist die Ausstattung bestehender Bahnübergänge teuer. Ebenso ist die Einrichtung und Wartung der aktiven Wirkelemente kostenaufwendig.
  • Im Stand der Technik wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, die Kommunikation zwischen den beteiligten Komponenten per Funk zu realisieren, um die Kabelkosten zu reduzieren. Die Wirkelemente selbst mit einem Funkmodul zu versehen, kommt jedoch aufgrund der notwendigen Energieversorgung solcher Module und aus Kostengründen nicht in Betracht.
  • Die Hauptstrecken im europäischen Raum kennen bereits eine zentral gesteuerte Zugsicherung über Funk. Dieses System ist unter dem Namen ETCS bekannt. Das ETCS System arbeitet über Funk mit Positions-Balisen und sicheren Rechnersystemen in der Zugkomposition. Die Problematik dieses Systems liegt jedoch in den hohen Kosten der zentralen Leitstelle und der GSMR Abdeckung. Auch die Lokomotivrechner sind aufwändig ausgeführt, da sie die Position und eine Vielzahl von Parametern berechnen müssen. Für Nebenbahnen ist ein solches System zu kostenaufwändig.
  • In der Schweiz gibt es die Funkeinschaltung von Bahnübergängen bereits. Diese Systeme können jedoch nur den Sicherungsvorgang einleiten und sind in der Regel nicht sicher im Sinne der Sicherheitstechnik. Insbesondere ist das Problem bisher ungelöst, wie das Fahrzeug den Abstand des zu sichernden Bereichs ermittelt und was bei einem Ausfall oder einer Unterbrechung der Funkverbindung geschieht.
  • Die zur Zeit neueste Technik sieht vor, Strecken im Funk-Fahrbetrieb zu betreiben. Hierbei werden alle An-, Abmeldungen und Signalisierungen per Funk direkt an das Triebfahrzeug übertragen. An der Strecke sind sogenannte Balisen angebracht, die die Zugsteuerung ausliest und mit denen sie die aktuelle Position ermitteln kann. Anhand der im Rechner hinterlegten Streckendaten können so Ereignisse wie z.B. Anmeldungen usw. gesendet werden. Auf optische Signale entlang der Strecke kann so ebenfalls verzichtet werden.
  • Ein Bahnübergang im Funk-Fahrbetrieb empfängt die Anmeldung einer Lokomotive über Funk. Die Lokomotive sendet sie automatisch an einer entsprechenden Streckenposition. Die Sicherungsanlage schaltet sich ein und sendet eine Quittierung zurück an die Lokomotive. Bleibt diese Quittierung aus, so leitet die Lokomotive ab einer gewissen Position vor dem Bahnübergang eine Zwangsbremsung ein.
  • Die traditionelle Zugbeeinflussung (Zugsicherung) wird in diesem System nicht verwendet, so dass kein Mischbetrieb möglich ist und ganze Strecken umgerüstet werden müssen. Ausserdem ist das System sehr komplex und aufwändig in der Realisierung.
  • Die US 5,098,044 beschreibt ein System zur Steuerung von Sicherungsanlagen an Bahnübergängen über eine sichere Funkverbindung. Das Zugsteuerungssystem erkennt an einem Wirkelement, hier einem Transponder, das an der Strecke in grösserem Abstand als der Bremsdistanz angeordnet ist, dass ein Bahnübergang bevorsteht. Daraufhin wird eine sichere Funkverbindung zwischen der Zugsteuerung und der Sicherungsanlage aufgebaut. Eine Zwangsbremsung wird eingeleitet, falls die sichere Funkverbindung bei Erreichen der Bremsdistanz noch nicht besteht oder falls ausgetauschte Nachrichten in den jeweiligen Steuerungen des Zuges bzw. der Sicherungsanlage fehlerhaft sind.
  • Nachteilig an diesem System ist der relativ grosse Infrastrukturaufwand; insbesondere müssen die Transponder so gestaltet sein, dass sie Informationen über die Entfernung des Bahnübergangs und die bis zur Einleitung der Zwangsbremsung zur Verfügung stehende Zeit an die Zugsteuerung übermitteln. Schliesslich ist auch hier kein Mischbetrieb mit konventionell gesicherten Übergängen, d.h. solchen mit kabelgestützter Signalisation, möglich, was die gleichzeitige Umrüstung ganzer Strecken erfordert und daher zumindest in der Übergangsphase nachteilig ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit von Gefahrenquellen, insbesondere von Bahnübergängen an Nebenstrecken, unter Vermeidung der Probleme des Standes der Technik zu erhöhen. Insbesondere soll ein System und Verfahren zur Verfügung gestellt werden, das zur Zugsicherung bereits bestehende Komponenten nutzt und auch einen Mischbetrieb mit konventionell gesicherten Gefahrenquellen erlaubt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Zugsteuerungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1, einem Sicherungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 5 und einem Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit an Gefahrenquellen mit den Merkmalen von Anspruch 9. Das Zugsteuerungssystem nach Anspruch 1 betrifft die Ausstattung der Züge; das Sicherungssystem nach Anspruch 5 umfasst sowohl ortsfeste Komponenten als auch die Zugausstattung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die Erfindung wird vorzugsweise zur Erhöhung der Sicherheit von Bahnübergängen auf Nebenstrecken angewendet, wo sich eine aufwändige Aufrüstung gemäss ETCS Standard oder ähnlichem nicht rentiert.
  • Das erfindungsgemässe Zugsteuerungssystem geht davon aus, dass ein mit dem Zug mitbewegtes Zugbeeinflussungssystem (Zugsicherung) vorhanden ist, wie es an sich bekannt ist. Dieses wird durch Interaktion mit wenigstens einem entlang der Bahnstrecke in einem Abstand von der Gefahrenquelle ortsfest angeordneten Wirkelement, insbesondere einem passiven Wirkelement wie einem Permanentmagneten, in einen Bereitschaftsmodus versetzt. Wenn das Zugbeeinflussungssystem im Bereitschaftsmodus ist und innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne kein Steuersignal empfängt, wird automatisch eine Zwangsbremsung eingeleitet. Ein solches Steuersignal kann ein vom Zugführer ausgelöstes Signal sein, z.B. ein Quittierungs-oder Aufinerksamkeitssignal. Ebenso wird darunter der Fall verstanden, dass die Wirkung des Wirkelements durch ein zweites aktives Wirkelement neutralisiert wird, sei es, dass das aktive Wirkelement das erste Wirkelement für die Zugbeeinflussung unsichtbar macht oder dass es in der Zugbeeinflussung ein Steuersignal hervorruft, welches den Bereitschaftsmodus ausschaltet. Ein derartiges Zugbeeinflussungssystem ist Stand der Technik und dient als Grundlage für die erfindungsgemässe Weiterentwicklung.
  • Die Erfindung geht ausserdem davon aus, dass im Bereich der Gefahrenquelle eine steuerbare Sicherungsanlage angeordnet ist, die in der Lage ist, über Funk zu kommunizieren, insbesondere indem die Steuerung ein stationäres Funkmodul aufweist.
  • Erfindungsgemäss umfasst das Zugsteuerungssystem zusätzlich zu den bereits erwähnten Komponenten ein mitbewegtes Funkmodul. Die Steuerung ist so eingerichtet, dass sie - vorzugsweise unabhängig von Wirkelementen an der Strecke - eine gesicherte Funkverbindung zur steuerbaren Sicherungsanlage aufbaut und beispielsweise wenigstens bis zum Passieren der Gefahrenquelle aufrechterhält. Die Steuerung teilt der Sicherungsanlage in wenigstens einer ersten Nachricht den Beginn des Bereitschaftsmodus mit, also das Passieren des Wirkelements. Als Wirkelement kann jedes Wirkelement dienen, das auch in konventionellen Systemen eingesetzt wird, z.B. die üblichen Gleismagneten, aber auch Balisen und dergleichen. Das Wirkelement, das konventionell zum Aktivieren der Zugbeeinflussung dient, hat vorliegend also die (alternative oder zusätzliche) Aufgabe, ein Positionssignal zu erzeugen, das der Steuerung der Sicherungsanlage übermittelt wird und aus der eine Positionsinformation abgeleitet werden kann. Die herkömmlichen Positionssensoren (Bezugszeichen 2 in Fig. 1) sind daher entbehrlich bzw. können mit dem Wirkelement zu einer gemeinsamen Einheit zusammengefasst werden, wobei auf eine Kabelverbindung zur Sicherungsanlage verzichtet werden kann.
  • Bei bestehender sicherer Funkverbindung empfängt das Zugsteuerungssystem eine zweite Nachricht über den Zustand der Sicherungsanlage und wertet diese aus. In Abhängigkeit vom Inhalt der zweiten Nachricht gibt das Zugsteuerungssystem ein Steuersignal zur Unterdrückung der Zwangsbremsung an das Zugbeeinflussungssystem ab. Die Unterdrückung der Zwangsbremsung unterbleibt, d.h. die Zwangsbremsung erfolgt, wenn keine Funkverbindung (mehr) besteht oder die Zugsteuerung durch die Sicherungsanlage über einen Fehler informiert wurde.
  • Gemäss der Erfindung sind die Funktionen des Wirkelements für die Zugbeeinflussung und der Zugerfassungssensoren durch eine einzige Baugruppe realisiert, welche ohne eine Kabelanbindung auskommt. Elektrotechnisch ist diese Baugruppe passiv und verfügt über keinerlei Energiezufuhr. Wenn eine sichere Funkverbindung den Informationsaustausch zwischen Zug und Sicherungsanlage gewährleistet, dient das konventionelle Wirkelement sowohl zum Aktivieren der Zugbeeinflussung als auch als Einschaltpunkt und Ortsinformation für die Aktivierung der Sicherungsanlage. Sobald die Sicherungsanlage aktiviert ist, wird der Zug darüber informiert und die andernfalls automatisch eingeleitete Zwangsbremsung verhindert.
  • Da die Zugbeeinflussung im Prinzip unverändert verwendet wird, ermöglicht die Erfindung in vorteilhafter Weise einen Mischbetrieb mit konventionellen (Signalübertragung über Kabel) und funkgesteuerten Sicherungsanlagen. Im konventionellen Betrieb wird das Steuersignal zum Deaktivieren des Bereitschaftszustands für die Zwangsbremsung beispielsweise in bekannter Weise durch das aktive Wirkelement erzeugt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Zugsteuerung anhand der Wirkelemente unterscheiden, ob es sich um einen konventionell gesicherten oder einen per Funk gesicherten Bahnübergang handelt. Hierzu sind beispielsweise stationäre Wirkelemente vorhanden, die unterschiedlich mit den Empfangskomponenten der Zugsteuerung wechselwirken. Im einfachsten Fall sind bei einem funkgesteuerten Übergang zwei konventionelle Wirkelemente, z.B. zwei Permanentmagnete, kurz hintereinander angeordnet, so dass die Zugsteuerung zwei Impulse registriert. Die Unterscheidung kann aber auch durch die Übermittlung von im Wirkelement gespeicherter Information erfolgen.
  • Die sichere Funkverbindung wird vorzugsweise zu allen Sicherungsanlagen aufgebaut, die für die Zugsteuerung "sichtbar" sind. In der Zugsteuerung sind vorzugsweise alle Übergänge und weitere Gefahrenstellen in der tatsächlichen Reihenfolge z.B. als Tabelle hinterlegt. Mobile Gefahren (Baustellen) könnten mit einem speziellen Index "markiert" sein und würden so die Flexibilität erhöhen. Die Zugsteuerung tauscht die erwähnten Nachrichten nur mit derjenigen Sicherungsanlage aus, die in der gespeicherten Abfolge die nächste ist.
  • Im Vergleich zum zentral gesteuerten Funk-Fahrbetrieb benötigt die Zugsteuerung vorliegend keinerlei differenzierte Informationen über die Bahnübergänge, da die Kontrolle des Zugs von der Steuerung der Sicherungsanlage übernommen wird und somit nur ein Halt- oder Fahrtsignal übermittelt werden muss. Daraus resultiert eine wesentliche Vereinfachung des Betriebs und der Wartung, da nur der Controller der Sicherungsanlage die genaue Beschaffenheit (Position) der Ortungsdetektoren zu kennen braucht und im Änderungsfall keine aufwändigen und fehlerträchtigen Updates der in der Lokomotive gespeicherten Daten erfolgen müssen.
  • Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass die Zugsteuerung die Steuerung der Sicherungsanlage gezielt zum Offenhalten des Übergangs auffordern kann, auch wenn der Zug bereits das Wirkelement passiert hat. Dies ist beispielsweise dann zur Verkürzung der Schliesszeiten wichtig, wenn kurz vor dem betroffenen Bahnübergang noch ein regulärer Halt erfolgt, z.B. an einem Bahnhof.
  • Ein weiterer Nebeneffekt eines solchen Anlagesystems besteht darin, dass ein Zug, welcher nicht über die Funkausrüstung verfügt, automatisch zu einem Not-Halt gezwungen wird.
  • Beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben. Es zeigen rein schematisch:
    • Fig. 1 und 2
    die "unsichere" bzw. "sichere" Einschaltung gemäss dem Stand der Technik
    Fig. 3
    die stationären und mitbewegten Komponenten des erfindungsgemässen Systems;
    Fig. 4
    das erfindungsgemässe System in Anlehnung an die "unsichere" Einschaltung;
    Fig.5
    das erfindungsgemässe System in Anlehnung an die "sichere" Einschaltung;
    Fig. 6
    den Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens;
    Fig. 7-10
    einzelne Schritte des Verfahrens im Normalbetrieb;
    Fig. 11-14
    die Abläufe bei verschiedenen Fehlern.
  • Die in Fig. 1 und 2 gezeigten konventionellen Systeme mit kabelgebundener Zugdetektion, Einschaltung der Sicherungsanlage und Fahrtfreigabe wurde bereits eingangs erläutert.
  • Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemässen Zugsteuerungssystems 10. Es umfasst ein Zugbeeinflussungssystem 11, welches funktionell eine Empfangseinheit 12 für die Interaktion mit stationären Wirkelementen 4, 5 sowie ein Nothaltsystem 13 aufweist. Durch Wechselwirkung mit einem Wirkelement 4 wird das Nothaltsystem 13 in den Bereitschaftsmodus versetzt, was hier rein symbolisch durch das Schliessen eines Schalters 14 dargestellt ist. Bereitschaftsmodus bedeutet, dass ohne Gegenmassnahmen automatisch die Zwangsbremsung eingeleitet wird. Das erste Wirkelement 4 kann im konventionellen Betrieb durch ein zweites Wirkelement 5 neutralisiert werden, oder das zweite Wirkelement 5 kann in der Empfangseinheit 12 ein Signal auslösen, welches den Bereitschaftsmodus beendet. Erfindungsgemäss ist zusätzlich ein Funkmodul 15 vorhanden, mit dem die Steuerung 10 eine gesicherte Funkverbindung zur Sicherungsanlage aufbaut. Wenn von der Sicherungsanlage die Mitteilung erhalten wird, dass die Gefahrenstelle gesichert ist, greift die Steuerung 10 in das Zugbeeinflussungssystem 11 ein, indem es den Bereitschaftsmodus beendet (symbolisiert durch Öffnen des Schalters 14). Die Steuerung der Sicherungsanlage übernimmt also indirekt die Kontrolle über den Zug, wobei auch der umgekehrte Fall möglich ist, z.B. Offenhalten eines Übergangs durch den Zug. Sollte zu sich der Zustand der Sicherungsanlage zu einem späteren Zeitpunkt wieder ändern, kann erneut in das Zugbeeinflussungssystem 11 eingegriffen werden, um die Zwangsbremsung einzuleiten. Hierdurch können die Folgen einer Fehlfunktion der Sicherungsanlage zumindest abgemildert werden.
  • Die wesentlichen Komponenten des Gesamtsystems werden mit Bezug auf Fig. 3 und 4 beschrieben:
  • Die Kontrolleinrichtung der Lokomotive (Zugsteuerungssystem 10) kann in folgende Teilfunktionen gegliedert werden:
    • Funk-Sende-/Empfangseinheit 15: Die Kontrolleinrichtung der Lokomotive versucht über eine gesicherte Funkverbindung ständig, mit einer definierten Sicherungsanlage Kontakt aufzunehmen.
    • Optische Signalisation: Die optischen Signalgeber, welche bis anhin auf der Strecke dem Lokführer signalisierten ob der Zug freie Fahrt (grün) hat oder Anhalten (rot) muss, respektive seine Geschwindigkeit reduzieren sollte (unterschiedliche Signalbilder, je nach Bahnbetreiber), sind weiterhin vorhanden. Sie können jedoch in der Kontrolleinrichtung der Lokomotive platziert sein, denn die Information von der Sicherungsanlage können über Funk an die Kontrolleinrichtung gesendet werden und somit kann auch die optische Signalisation an der Strecke entfallen.
    • Neutralisation der Zugbeeinflussung: Dies ist ein wesentlicher Bestandteil der Funktionalität und muss sicherheitstechnisch sicher ausgeführt werden. Es sind beispielsweise zwei Ausführungsmethoden denkbar:
      1. a) Die Zugsicherungsdetektion wird doppelt ausgeführt, wovon derjenige Detektor für die Not-Halt Funktion über ein Neutralisationselement (z.B. magnetisches Feld einer Spule) im Falle einer zustande gekommenen Funkverbindung unwirksam wird.
      2. b) Die Alternative wäre, das Signal nach dem Detektor von der NotHaltfunktion auf die Positionsdetektionsfunktion im Falle einer zustande gekommenen Funkverbindung umzuschalten und so mit lediglich einem Detektorkreis die volle Funktion abzudecken.
    • Zugbeeinflussung: Die Zugsicherung ist nach wie vor ein Bestandteil des Systems, um einen allfälligen Not-Halt des Zugs zu gewährleisten und um auch mit dem herkömmlichen Streckennetz noch korrekt funktionieren zu können.
    • Ortungsdetektor 12: Entspricht technisch gesehen einer Zugsicherungsdetektion, jedoch wird das detektierte Signal nicht an einen Not-Halt gekoppelt sondern als logisches Funktionselement in der Positionserfassung verwendet. Die logische Funktion wird mit Bezug auf Fig. 8 (Ortung der Lokomotive) beschrieben.
  • Weitere stationäre Elemente des Gesamtsystems entlang der Strecke:
    • Ortungselement: Als Wirkelement bzw. Ortungselement eignet sich beispielsweise eine magnetische Zugsicherung, ein induktives Schwingkreissystem oder ähnliches, welches passiv und somit ohne eine eigene Energiequelle betrieben werden kann. Die Anordnung von zwei hintereinander platzierten Elementen definiert beispielsweise den Unterschied zu einer konventionellen Zugsicherung. Mittels der oben erwähnten logischen Funktion (Ortung der Lokomotive) definiert das Steuersystem in der Lokomotive, dass es sich um eine funkgesteuerte Sicherungsanlage handelt, d.h. die Wirkelemente eine Ortungsfunktion haben und daher als Ortungselemente arbeiten.
    • Bei Bedarf können auch weitere Wirkelemente platziert werden um beispielsweise die Schliesszeiten zu senken bzw. die Verfügbarkeit zu erhöhen.
  • Die Sicherungsanlage wird im Folgenden anhand einer Bahnübergangssteuerung erläutert. Es könnte jedoch auch ein Streckenabschnitt (Tunnelstrecke mit Gefahrenmeldung) oder eine Weiche für einen Kleinbahnhof oder eine Kreuzung als Anwendung realisiert werden. Die Steuerung der Sicherungsanlage verfügt insbesondere über folgende Komponenten:
    • Funk-Sende-/Empfangseinheit 6 zur Übermittlung des Sicherungszustandes der Anlage.
    • Lokale Zugerkennung: Diese Komponente ist in der unmittelbaren Umgebung der Steuerung platziert, um das Verlassen des Zuges aus dem Gefahrenbereich zu erfassen. Prinzipiell könnte auch diese Funktion über Ortungsdetektoren gelöst werden, indem das System eine erste Kombination als Eincheckfunktion und eine zweite als entsprechende Auscheckfunktion verwendet.
    • Anlagespezifische Sicherungskomponenten, z.B. Lichtzeichen, Schranken etc. oder Durchfahrtssperren und Weichen, wie an sich bekannt.
  • Erfindungsgemäss basiert das System auf dem Aufbau einer sicheren Funkstrecke. Der Betrieb einer sicheren Funkstrecke ist bereits Stand der Technik und muss definierten (normierten) Kriterien genügen, z.B. Identifikation der Teilnehmer, Zeitstempel etc. Die Funkstrecke wird vorliegend als "Blackbox System" betrachtet und kann auf verschiedene geeignete Arten realisiert werden.
  • Fig. 4 zeigt eine erste und zugleich sehr einfache Ausführung der stationären Komponenten des erfindungsgemässen Gesamtsystems, die auf dem konventionellen System gemäss Fig. 1 basiert. Die Funktion des Zugdetektionselements 2 und des ersten Wirkelements 4 sind in eine gemeinsame Baugruppe integriert, im Folgenden auch als Ortungselemente 2/4 bezeichnet. Das beim Stand der Technik übliche Zugdetektionselements 2, das über eine Kabelverbindung mit der Sicherungsanlage verbunden ist, ist vorliegend nicht notwendig, denn das vom Wirkelement 4 in der Steuerung 10 ausgelöste Signal dient als Information, dass der Zug das Wirkelement 4 passiert hat, und somit als Ortssignal. Dieses wird an die Sicherungsanlage 7 per Funk übermittelt, wozu diese ein Funkmodul 6 aufweist.
  • Der Abstand zwischen den Ortungselementen 2/4 und Sicherungsanlage 7 entspricht der Sicherungszeit T1 (multipliziert mit der Zuggeschwindigkeit) zuzüglich dem Bremsweg T2, jeweils für den schnellsten Zug. Diese Ausführung entspricht der in der Schweiz üblichen unsicheren Einschaltung (siehe oben Fig. 1).
  • Eine weitere Ausführung entsprechend der "sicheren" Einschaltung gemäss Fig. 2 kann mit einer erweiterten Anordnung von Komponenten realisiert werden und ist in Fig. 5 dargestellt. Im Unterschied zur unsicheren Variante kann bei dieser Ausführung eine erste Positionsmeldung (Baugruppe 2'/4') zur Bereitschaftsindikation genutzt werden und eine weitere Positionsmeldung (Baugruppe 2"/4") zur effektiven Sicherung des Überganges 7 führen. Diese Anordnung würde die Sperrzeit der Anlage verkürzen, erhöht aber den Materialaufwand.
  • Der Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens ist in Fig. 6 skizziert und wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 7-10 beschrieben.
  • Fig. 7 Verbindungsaufbau: Kommt eine zulässige (z.B. mit dem richtigen Bahnübergang) sichere Funkverbindung 3 zwischen Lokomotive 1 und dem Funkmodul 6 der Sicherungsanlage 7 zu Stande, kann die Zugsicherungsdetektion in der Lokomotive umgeschaltet werden und dient dem System als Ortungsdetektor. Das heisst, dass das nächste Wirkelement 4 an der Strecke nicht die Zwangsbremsung in Gang setzt, sondern dazu führt, dass über die sichere Funkverbindung ein Positionssignal an die Sicherungsanlage 7 abgegeben wird. Die Lokomotive hat bei Zustandekommen der Funkverbindung 3 noch eine undefinierte Entfernung vom Übergang. Die Position der Lokomotive ist für die Sicherungsanlage 7 erst bekannt, wenn das Element 4 detektiert wird.
  • Der Lokführer kann mittels einer Kontrolleinrichtung im Führerstand, z.B. über eine Lampe, über die zustande gekommene Funkverbindung informiert werden, braucht jedoch nichts zu unternehmen.
  • Fig. 8 Ortung der Lokomotive: Die Funkverbindung 3 zwischen der Lokomotive 1 und dem Funkmodul 6 der Sicherungsanlage 7 bleibt erhalten. Wird der erste Ortungsdetektor 2 überfahren, startet ein Zeitglied TZS, beispielsweise mit einer Dauer von ca. 1s, in der Kontrolleinrichtung für das zu erwartende zweite Ortungselement 4. Wird dieses ebenfalls detektiert, handelt es sich um eine Sicherungsanlage 7 mit Funkübertragung. Wird kein zweites Element erkannt, handelt es sich um eine konventionelle Sicherungsanlage oder eines der beiden Ortungselemente 2, 4 ist defekt, und ein Not-Halt muss eingeleitet werden.
  • Im Falle einer über Funk gesicherten Anlage ist die Position der Lokomotive mit dem zweiten Detektionsvorgang definiert.
  • Fig. 9 Auslösen des Sicherungsvorganges: Die Lokomotive 1 sendet über die sichere Funkverbindung 3 einen Sicherungsbefehl an die Sicherungsanlage 7 und löst damit den Sicherungsvorgang aus. Die Sicherungsanlage antwortet mit einer Fahrtfreigabe oder einem Haltebefehl, je nach Bedarf des zu sichernden Abschnitts.
  • Die Sicherungszeit T1 des Bahnübergangs beginnt, nach Ablauf dieser Zeit muss der Übergang gesichert sein. Auf Grund der bestehenden Kommunikation kann die Steuerung der Sicherungsanlage 7 den Zug jederzeit durch Senden eines entsprechenden Befehls an die Zugsteuerung zu einem Not-Halt bringen. Bis zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Lokomotive noch immer weiter weg vom Übergang als die Bremswegdistanz T2.
  • Ein Not-Halt wird ebenfalls bei einem unzulässig langen Funkunterbruch 3 erwirkt, siehe Fig. 12. Diese Massnahme gehört zu dem Standard bei sicheren Funkverbindungen.
  • Fig. 10 Fahrtfreigabe für die Lokomotive: Die Fahrtfreigabe kann im Führerstand über die Kontrolleinrichtung mit einer z.B. grünen Lampe angezeigt werden. Dieser Vorgang muss vor Ablauf der Sicherungszeit T1 erfolgen. Die Lokomotive dringt jetzt in die "gefährliche" Zone ein da die Bremswegdistanz T2 durchfahren wird. Der Übergang ist vorliegend jedoch bereits gesichert. Dank der Funkverbindung kann der Zug jedoch immer noch über Unregelmässigkeiten des Systems informiert werden und allenfalls zu einem Not-Halt gezwungen werden.
  • Der Bahnübergang wird mit einer konventionellen Zugdetektion wieder freigegeben, nachdem der Zug sich vom Übergang entfernt hat. Die Freigabe wird ebenfalls über Funk der Kontrolleinrichtung im Führerstand mitgeteilt, und diese kann mit der nächsten Sicherungsanlage Verbindung aufnehmen. Die alternative Freigabe mit Hilfe eines weiteren Ortungsblocks wurde bereits oben im Zusammenhang mit der Sicherungsanlage (lokale Zugerkennung) erwähnt.
  • Die Behandlung möglicher Fehler ist in den Fig. 11-14 dargestellt. Die Erfindung basiert grundsätzlich auf einer bidirektionalen Kommunikation mit einer sicheren Ortung des Zugs (Positionierung der beiden Ortungselemente). Ein fehlerhaftes Verhalten der Sicherungsanlage kann der Lokomotive mittgeteilt werden. Es können unterschiedliche Fehler zu Störungen führen:
  • Fig. 11 Sichere Funkübertragung nicht aufgebaut: Die Funkverbindung 3 ist nicht zustande gekommen (kein Zustandsaustausch möglich). Das erste Ortungselement wird somit als Wirkelement einer konventionellen Zugsicherung "gelesen", und die Lokomotive leitet über das Zugbeeinflussungssystem einen Not-Halt ein.
  • Fig. 12 Verlust der sicheren Funkübertragung: Bei einer unterbrochenen Funkverbindung 3 (z.B. kein Zustandsaustausch mehr möglich, gemäss Definition einer Funkunterbrechung bei sicheren Funkverbindungen) ist vorliegend die Ortung durch beide Ortungselemente bereits erfolgt, und der Bahnübergang kann gesichert werden. Die Kontrolleinheit der Lokomotive leitet jedoch unabhängig vom Sicherungszustand der Anlage einen Not-Halt ein.
  • Fig. 13 nicht (vollständig) gesicherter Bahnübergang: Der Sicherungsvorgang wird nicht innerhalb der Sicherungszeit T1 abgeschlossen werden können. Da die Bremswegdistanz T2 noch eingehalten ist, wird der Lokomotive über die Kontrolleinheit keine Fahrtfreigabe erteilt und ein Not-Halt eingeleitet
  • Fig. 14 nicht aufrecht gehaltene Sicherung des Bahnüberganges: Im Gegensatz zu bestehenden Sicherungssystemen kann sogar ein Not-Halt erzwungen werden, auch wenn die Ortungselemente bereits passiert wurden. Das heisst nicht, dass es zu keinem Unfall kommt, aber die Geschwindigkeit reduziert sich immerhin. Vorliegend ist die Funkverbindung noch vorhanden, aber ein Teildefekt in der Sicherungsanlage 7 ist nach einer erfolgreichen Sicherung, also erst nach Ablauf von T1 und der regulären Fahrtfreigabe, aufgetreten. Die Sicherung des Überganges ist nicht mehr vollständig, und es besteht ein potentielles Risiko mit Kollisionsgefahr. Die Kontrolleinheit der Lokomotive kann jedoch noch einen Not-Halt einleiten und allfällige andere Sicherheitsmassnahmen wie Warnlicht und akustische Signalisation automatisch vornehmen.

Claims (10)

  1. Zugsteuerungssystem (10) zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von Gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke, wobei im Bereich der Gefahrenquelle eine steuerbare Sicherungsanlage (7) angeordnet ist, umfassend ein mit dem Zug mitbewegtes Zugbeeinflussungssystem (11), welches durch Interaktion mit wenigstens einem entlang der Bahnstrecke in einem Abstand von der Gefahrenquelle ortsfest angeordneten Wirkelement (4) in einen Bereitschaftsmodus versetzt wird und im Bereitschaftsmodus bei Nichtempfang eines Steuersignals innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne eine Zwangsbremsung einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugsteuerungssystem (10) ein mitbewegtes Funkmodul (15) aufweist und mit diesem eine gesicherte Funkverbindung zur steuerbaren Sicherungsanlage (7), die ein weiteres Funkmodul (6) aufweist, aufzubauen imstande ist, der Sicherungsanlage (7) in wenigstens einer ersten Nachricht den Beginn des Bereitschaftsmodus mitzuteilen und von diesem wenigstens eine zweite Nachricht über den Zustand der Sicherungsanlage (7) zu empfangen imstande ist, wobei das Zugsteuerungssystem (10) die zweite Nachricht auszuwerten imstande ist und in Abhängigkeit von der zweiten Nachricht das Steuersignal zur Unterdrückung der Zwangsbremsung an das Zugbeeinflussungssystem (11) abzugeben imstande ist.
  2. Zugsteuerungssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugbeeinflussungssystem sowohl durch konventionelle Wirkelemente (4, 5) erzeugte Steuersignale als auch Steuersignale, die durch das Zugsteuerungssystem (10) aufgrund einer empfangenen Funknachricht erzeugt wurden, zu verarbeiten imstande ist.
  3. Zugsteuerungssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aufgrund der Interaktion mit dem wenigstens einen Wirkelement (4, 5) zwischen einer konventionellen Sicherungsanlage und einer funkgesteuerten Sicherungsanlage (7) zu unterscheiden imstande ist.
  4. Zugsteuerungssystem (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugbeeinflussungssystem (11) einen Sensor, z.B. in Form eines Schwingkreises, umfasst, der mit einem vorzugsweise passiven stationären Wirkelement (4), z.B. in Form eines Permanentmagneten, einer Spule, eines Schwingkreises, zusammenzuwirken imstande ist.
  5. System zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von Gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke mit einem Zugsteuerungssystem (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wenigstens einem in einem Abstand von der Gefahrenquelle ortsfest angeordneten Wirkelement (4) und wenigstens einer steuerbaren Sicherungsanlage (7), die die Gefahrenquelle zu sichern imstande ist und ein Funkmodul (6) zur Kommunikation mit dem Zugsteuerungssystem (10) umfasst.
  6. Sicherungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wirkelement (4) dem Zugsteuerungssystem (10) anzugeben imstande ist, ob die Gefahrenquelle eine konventionelle Sicherungsanlage oder eine funkgesteuerte Sicherungsanlage (7) aufweist.
  7. Sicherungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass pro Gefahrenquelle wenigstens ein Paar von Wirkelementen (4) vorhanden ist, die in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind.
  8. Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Abständen von der Gefahrenquelle wenigstens zwei Wirkelemente (4) vorhanden sind, vorzugsweise zwei Paare von Wirkelementen.
  9. Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit im Bereich von Gefahrenquellen entlang einer Bahnstrecke, wobei im Bereich der Gefahrenquelle eine steuerbare Sicherungsanlage (7) angeordnet ist, bei welchem ein mit dem Zug mitbewegtes Zugbeeinflussungssystem (11) durch Interaktion mit wenigstens einem entlang der Bahnstrecke in einem Abstand von der Gefahrenquelle ortsfest angeordneten Wirkelement (4) in einen Bereitschaftsmodus versetzt wird und im Bereitschaftsmodus bei Nichtempfang eines Steuersignals innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne eine Zwangsbremsung einleitet, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    - Übermitteln einer ersten Nachricht vom Zug (1) an die Sicherungsanlage, welche das Überfahren des Wirkelements (4) anzeigt;
    - Übermitteln einer zweiten Nachricht von der Sicherungsanlage (7) an den Zug (1), welche den Zustand der Sicherungsanlage (7) anzeigt;
    - automatisches Generieren und Abgeben des Steuersignals zur Unterdrückung der Zwangsbremsung an das Zugbeeinflussungssystem (11), falls die Sicherungsanlage (7) im gesicherten Zustand ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugsteuerungssystem (10) in Abhängigkeit vom Wirkelement (4) zwischen einer konventionellen Sicherungsanlage oder eine funkgesteuerten Sicherungsanlage (7) zu unterscheiden imstande ist, wobei im Fall einer funkgesteuerten Sicherungsanlage (7) das Zugbeeinflussungssystem (11) in Abhängigkeit von der empfangenen zweiten Nachricht gesteuert wird und im Fall einer konventionellen Sicherungsanlage die Unterdrückung der Zwangsbremsung durch andere Mittel, insbesondere durch Interaktion mit einem weiteren Wirkelement (5), zugelassen wird.
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