EP2489570B1 - Verfahren und System zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit und einer Zugbeeinflussungskomponente zu Testzwecken - Google Patents

Verfahren und System zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit und einer Zugbeeinflussungskomponente zu Testzwecken Download PDF

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EP2489570B1
EP2489570B1 EP11154507.5A EP11154507A EP2489570B1 EP 2489570 B1 EP2489570 B1 EP 2489570B1 EP 11154507 A EP11154507 A EP 11154507A EP 2489570 B1 EP2489570 B1 EP 2489570B1
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EP
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train
influencing component
central unit
data
influencing
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EP11154507.5A
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Michael Fischer
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Siemens Schweiz AG
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Siemens Schweiz AG
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Publication date
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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
    • B61L27/60—Testing or simulation
    • 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
    • B61L3/16—Continuous control along the route
    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/225—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using separate conductors along the route

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for data exchange between a central unit, in particular a signal box or a control center, and a train control component, in particular a balise, a loop cable or a line conductor.
  • ETCS Europe-wide uniform train control system
  • This train protection system has three different levels, which differ in the way the train and the control center communicate and locate trains.
  • ETCS Level 1 the information to be flagged becomes transparent and fix balises and / or line conductors and / or loop cables transmitted to the cab and include, inter alia, instructions for speed control and monitoring of the train.
  • Level 2 the information to be deflected is transmitted via a mobile network from so-called Radio Block Centers to the driver's cab and in Level 3 the integrity check and self-locating of the train by navigation system such as GPS or Galilei (currently under construction) is used.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method and a system for data exchange between the central unit and the train control component, which can help to further reduce the hitherto required effort.
  • Test tools and the return of a data telegram identifying the data set sent by the test tool skillfully combine. For example, in the presence of a few test tools, large-scale corresponding tests on balises can already be carried out.
  • the test tool can be designed so flat that it can remain on a balise for a longer test period (ie the balise radiates through the test tool) and is not removed until satisfactory test results are achieved.
  • the central unit is informed accordingly about the running tests, because it is known by means of the controller of the central unit whether the controller has taken over the control of the train control component or has returned this to the train control component.
  • the preceding transfer notification is perceived as a trigger event in the central unit and the transmission of the coded data records configured for the train control component to be tested is carried out successively in the central unit after receipt of the transfer message.
  • the test tool can have its own power supply and / or can be supplied electrically from the train control component.
  • an interface connection can be provided in the train control component, to which the test tool is connected in a cable-supported manner.
  • the reshaped version has an FSK-coded signal with a bit rate of 564 kbit / s and thus corresponds to the hitherto customary standard for the ETCS balise telegram.
  • the actual useful signal of ISDN data rate of 64 kbps to the ETCS balis telegram rate of 564 kbps be transformed.
  • a further advantage of using the transmission by means of a telecommunications standard is that the two-wire connections provided in the telecommunication standard also enable a power supply via this connection. So it can be done via the supply cable phantom power or a remote feed. It must be emphasized here that especially existing interlocking cables can be used to exchange data via the two-wire connection as well as to effect electrical power supply.
  • the data telegram transmitted by the train influencing component is tapped by means of an antenna sample essentially without feedback on the train influencing component.
  • the antenna probe makes it possible for the train-influencing component to be returned the actually emitted signal and to be utilized there.
  • a code representative of the transmitted data telegram for example MD4, MD5, CRC64, which is transmitted in the reverse transmission path to the central unit, can be calculated for the tapped signal.
  • the central unit with the code calculated by the train control component can now be supplied on the downlink to the uplink via the same telecommunications components with the returned antenna signal, ie with the MD4 code representing this become.
  • the representative code can be simultaneously retransmitted and checking whether the returned representative code matches the configured code.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a connection of a transparent data balise 2 for the transmission of signal terms of a railway signal 4 on a not further illustrated rail vehicle.
  • the transparent data balise 2 transmits the signal terms contactlessly via an air interface 6 on the rail vehicle or in this embodiment, which is to represent the decrease of the transparent data balise 2, to a programming and diagnostic tool 8.
  • a fixed data balise also used 3 which transmits, for example, for the adjustment of the train position their fixed position data after receiving a tele-powering signal
  • the Transparent Data Beautyse 2 transmit dynamically different signal terms and further information to be controlled.
  • the signal terms to be transmitted are generated by a signal box 10 as a function of the signal term to be set on the signal 4. From the signal box 10, the signal terms are sent to a track-side unit 12, which in turn controls and monitors the signal 4 and the transparent data balise 2.
  • the distance of this connection between the trackside unit 12 and the transparent data beacon 2 can not exceed about 2.5 km when using an interface conventionally used for data exchange (called "C" interface), which is disproportionate especially in less densely populated areas high signal box density required.
  • a route blocking is usually necessary so that measuring persons 16 on the route 14 with the programming and diagnosis tool 8 can access the configuration data for each signal concept at the air interface 6 and can record the corresponding MD4 code per signal concept.
  • each signal concept must be requested by radio signal from the signal box 10, which usually requires at least a second meter 16 for verification.
  • the configured MD4 code and the recorded MD4 code must be compared and verified later.
  • FIG. 2 now shows a schematic representation of a connection of a transparent data balise 18 to the signal box 10 according to the present invention.
  • a balise control unit 20 which is arranged in a balancing center 22 of the interlocking 10
  • the transparent data balise 18 transmitted the signal term using a working according to a telecommunications standard signal path 24.
  • the ISDN standard is selected for this signal path 24.
  • a test tool 25 is already schematically drawn that communicates via an air interface 27 wirelessly with the transparent data balise 18.
  • FIG. 3 schematically shows a more detailed representation of the connection of the transparent data balise 18 to the interlocking system 10.
  • the interlocking 10 has a connection to a railway data network 26 (for example, via optical fibers).
  • the signal term is output as a balise telegram from the balise control unit 20 as a signal prepared according to the ISDN standard.
  • the signal could also be prepared according to any other telecommunication standard, eg ADSL, xDSL, ATM, VoIP, IP, Ethernet, GSM, UMTS, URTMS, 2G, 3G.
  • a superimposed remote supply DC or AC of the transparent data balise 18 takes place via a signal path 24.
  • the transparent data balise 18 In the case of an air interface, then a separate energy supply to the transparent data balise 18 is required.
  • the data signal is now initially provided with a T element 28, which serves as a decoupling component, filtered, which is arranged in a balise control unit including ISDN modem 30.
  • a data extractor 32 takes over the conversion of the 64 kbps ISDN data signal to the standardized interface format of the interface "C" according to the "SUBSET 36" of the ETCS specification.
  • a data transmitter 34 and a downstream amplifier 36 are then used for power amplification and FSK conversion (Frequency Shift Keying), so that the signal term then as a Balisentelegramm means of a Sendeloops 38 in the uplink (interface 'A' after ETCS) and can be read by the rail vehicle traveling over the transparent data balise 18. From the balise control unit 30 also goes from a link 41 to the air interface 27 from.
  • FSK conversion Frequency Shift Keying
  • FIG. 4 now shows in more detail the test tool 25, which is placed on the transparent data balise.
  • the test tool 25 has an antenna 44, which is connected to a tool controller 46.
  • the tool controller 46 also has a link 48 to the air interface 27 and to an energy store 50.
  • the tool controller 46 initiates a communication with the balise control unit 30 and now informs it that the tool controller 46 now takes over more control of the balise control unit 30.
  • the assumption of this control is transmitted by the balise control unit 30 via the down link of the signal path 24 in the interlocking 10.
  • the interlocking logic concludes from the receipt of this Takeover Notice that this Transparent Data Beautyse 18 is now available for test purposes in addition to normal operation.
  • a transmission of the data telegrams provided for this transparent data balise 18 is now successively initiated by the signal box 10 in an automated form.
  • the radiated Beautysentelegramms is now received at the same time with an antenna probe 40 without feedback on the test tool 44 and transmitted back to the link 41 via the air interface 27 by means of the tool controller 46.
  • a coder 42 computes the associated MD4 code for the FSK-coded ETCS telegram received in the downlink, which is transmitted back to the balise control unit 20 on the reverse signal path from the balise control unit 30, in detail from the ISDN modem integrated there. This code is then analyzed for accuracy.
  • uplink to transparent data balise 18 and downlink from the transparent data balise 18 is described in FIG. 3 the uplink shown as a dotted line and the downlink as a uniform dashed line.
  • the entire chain of signal transmission is equipped with immediate failure disclosure because the telecommunication means are integrated into the train control component and, as in the case of the ISDN modem, are remotely maintainable and remotely interrogated.
  • the actual signal content on the air interface 6 can be checked by means of the antenna sample 44, which also results in an immediate failure or error disclosure in the event of incorrect read-back code (MD4 code).
  • MD4 code read-back code
  • the method according to the invention or the device according to the invention also simplifies a problem which is very pressing today in the transition from old, national train protection systems to ETCS systems and / or already ETCS-compatible routes during the transition from a level to a higher or lower level.
  • the shutdown function of the train control component i. Interruption of the feed on the signal feed cable, can be switched within seconds between different fallback levels, which can be done on a track section operation with ETCS Level 2, Level 1 or Level 0 with the same hardware.
  • ETCS Level 1 connection to an existing rail network (existing interlocking cable) and the mixed-level operation possible.
  • a railroad can be raised to level 1 within a few seconds, or the fallback level from level 2 to level 1 can be switched to operation within seconds.
  • the balises supplied by the Siemens Group have a 4-wire interface, e.g.
  • the ISDN interface can be connected and operated on the free two wires, which allows just the operation of the balise under the old national train control procedures and the ISDN operation with ETCS Level 1.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit, insbesondere einem Stellwerk oder einer Leitstelle, und einer Zugbeeinflussungskomponente, insbesondere einer Balise, einem Loop-Kabel oder einem Linienleiter.
  • Auf dem Gebiet des schienengebundenen Verkehrs werden moderne Zugsicherungssysteme eingesetzt, mit denen zentral erstellte Daten zur Steuerung des Zugverkehrs an dezentrale Einheiten übertragen werden respektive von diesen dezentralen Einheiten angefordert und zentral verarbeitet werden. Typische Einheiten für die zentrale Datenerstellung und -anforderung sind Stellwerke und Leitstellen. Für die dezentralen Einheiten können beispielhaft gleisseitig angeordnete Kontrolleinheiten, wie Einrichtungen zur Signal- und Weichensteuerung/-überwachung, Einrichtungen zur Steuerung und Überwachung von Gleisfreimeldeeinrichtungen, Balisen, Linienleitern und Loop-Kabeln genannt werden. Selbst die modernen Zugsicherungssysteme sind jedoch auch heute noch aufgrund der nationalen Aufstellung der Bahnunternehmungen, wie Schweizerische Bundesbahnen SBB, Österreichische Bundesbahnen ÖBB, Deutsche Bahn DB, nationale Zugsicherungssysteme, die beim Übertritt von Land zu Land fahrzeugseitig gewechselt werden müssen, was auf den Fahrzeugen einen erheblichen Aufwand hinsichtlich des Einsatzes im grenzüberschreitenden Verkehr bedeutet.
  • Aus diesem Grunde hat beispielsweise die Europäische Union beschlossen, ein europaweit einheitliches Zugsicherungssystem einzuführen, das unter dem Namen ETCS (European Train Control System) in der Fachwelt bekannt ist. Dieses Zugsicherungssystem verfügt über drei verschiedene Level, die sich in der Art der Kommunikation von Zug und Leitstelle und der Ortung von Zügen unterscheiden. Im ETCS Level 1 werden die zuglenkenden Informationen von Transparent- und Fix-Balisen und/oder Linienleitern und/oder Loop-Kabeln auf den Führerstand übertragen und beinhalten u.a. Anweisungen zur Geschwindigkeitssteuerung und Überwachung des Zuges. Im Level 2 werden die zuglenkenden Informationen über ein Mobilfunknetz aus sogenannten Radio Block Centern auf den Führerstand übertragen und im Level 3 kommt dann noch die Integritätsprüfung sowie Eigenortung des Zuges mittels Navigationssystem, wie GPS oder Galilei (aktuell im Aufbau) zum Einsatz.
  • Im Besonderen die Umrüstung, Projektierung und der Test der neu aufgebauten Infrastruktur stellt für die Bahnunternehmungen einen erheblichen Aufwand dar. Aus der europäischen Patentanmeldung 1 950 118 A1 sind ein Verfahren und System zur Zugsicherung bekannt, welche den Aufwand, der mit dem Einsatz von Balisen und deren Funktionstests im Zusammenhang mit der Einrichtung von ETCS verbunden ist, erheblich vereinfachen und es erlauben, eine preiswertere Anbindung der Balisen an zentrale Einheiten, wie Stellwerke und Leitstellen, auch in weniger dicht besiedelten Gebieten, zu ermöglichen. Hierzu sind ein Verfahren und ein System zum Datenaustausch zwischen der zentralen Einheit und der Zugbeeinflussungskomponente vorgesehen, bei dem:
    1. a) ein einem von der Zugbeeinflussungskomponente auszusendenden Datentelegramm entsprechender Datensatz von der zentralen Einheit für eine Übertragung zur Zugbeeinflussungskomponente in ein nach einem Telekommunikationsstandard übertragbaren Datensatz kodiert wird;
    2. b) der so kodierte Datensatz an die Zugbeeinflussungskomponente über ein Zuleitungskabel oder eine Luftschnittstelle übertragen wird;
    3. c) aus dem kodierten Datensatz in der Zugbeeinflussungskomponente ein dem Datentelegramm entsprechender Datensatz extrahiert und in eine zur Aussendung erforderliche Version des Datentelegramms umgeformt wird; und
    4. d) das Datentelegramm von der Zugbeeinflussungskomponente ausgesendet wird. Gleichzeitig kann der für die Zuführung des Datentelegramms benutzte Pfad auch in der entgegengesetzten Richtung zur Übermittlung eines rückgelesenen für das ausgesendete Datentelegramm repräsentativen Datensatzes, beispielsweise eines MD4-Codes, genutzt werden, was die erheblich einfachere Abnahme eines Streckenpunktes ermöglicht. Zugleich ist der Signalweg hinsichtlich der Fehleroffenbarung in der gesamten Kette überprüfbar. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsvariante jedoch, dass jede Zugbeeinflussungskomponente mit einer Antennenprobe und einer entsprechenden Logik ausgerüstet sein müssen, was ebenfalls einen gewissen Aufwand darstellen kann, den der Bahnbetreiber nicht immer bereit sein könnte aufzubringen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Datenaustausch zwischen der zentralen Einheit und der Zugbeeinflussungskomponente anzugeben, die helfen kann, den bisher erforderlichen Aufwand weiter zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit und einer Zugbeeinflussungskomponente, vorgesehen ist, bei dem:
    1. a) ein einem von der Zugbeeinflussungskomponente auszusendenden Datentelegramm entsprechender Datensatz von der zentralen Einheit für eine Übertragung zur Zugbeeinflussungskomponente in einen zur Datenübertragungskomponente übertragbaren Datensatz kodiert wird;
    2. b) der so kodierte Datensatz an die Zugbeeinflussungskomponente über ein Zuleitungskabel oder eine Luftschnittstelle übertragen wird;
    3. c) aus dem kodierten Datensatz in der Zugbeeinflussungskomponente ein dem Datentelegramm entsprechender Datensatz extrahiert und in eine zur Aussendung erforderliche Version des Datentelegramms umgeformt wird; und
    4. d) das Datentelegramm von der Zugbeeinflussungskomponente (18) ausgesendet wird, wobei
    5. e) auf die Zugbeeinflussungskomponente ein Test-Tool temporär aufgesetzt wird, wobei das Test-Tool eine Antennenprobe und einen Controller aufweist;
    6. f) mittels des Controllers nach dem Aufsetzen eine Kommunikation mit der Zugbeeinflussungskomponente aufgenommen und dabei vom Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente von dem Test-Tool übernommen wird; und
    7. g) mittels des Controllers die Zugbeeinflussungskomponente so gesteuert wird, dass das von der Zugbeeinflussungskomponente ausgesendete Datentelegramm mittels der Antennenprobe im wesentlichen rückwirkungsfrei von dem Test-Tool abgegriffen und über eine Schnittstelle auf dem Hinweg der Übertragung des kodierten Datensatzes an die zentrale Einheit zurückgeleitet wird, wobei mittels des Controllers des Test-Tools der zentralen Einheit mitgeteilt wird, dass der Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente übernommen hat bzw. wieder an die Zugbeeinflussungskomponente zurückgegeben wurde.
  • Bezüglich des Systems wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein System zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit und einer Zugbeeinflussungskomponente gelöst, umfassend:
    1. a) der zentralen Einheit zugeordnete Rechenmittel, um einen Datensatz, der einem von der Zugbeeinflussungskomponente auszusendenden Datentelegramm entspricht, für eine Übertragung des Datensatzes von der zentralen Einheit zur Zugbeeinflussungskomponente in einen an die Zugbeeinflussungskomponente übertragbaren Datensatz zu kodieren;
    2. b) der zentralen Einheit zugeordnete Übertragungsmittel, um den so kodierten Datensatz über ein Zuleitungskabel oder eine Luftschnittstelle an die Zugbeeinflussungskomponente zu übertragen;
    3. c) der Zugbeeinflussungskomponente zugeordnete Rechenmittel, um aus dem kodierten Datensatz in der Zugbeeinflussungskomponente einen dem Datentelegramm entsprechenden Datensatz zu extrahieren und in eine zur Aussendung erforderliche Version des Datentelegramms umzuformen; und
    4. d) der Zugbeeinflussungskomponente zugeordnete Übertragungsmittel, um das Datentelegramm von der Zugbeeinflussungskomponente auszusenden, wobei
    5. e) ein auf die Zugbeeinflussungskomponente temporär aufsetzbares Test-Tool vorgesehen ist, das eine Antennenprobe und einen Controller aufweist; wobei
    6. f) mittels des Controllers nach dem Aufsetzen eine Kommunikation mit der Zugbeeinflussungskomponente aufnehmbar ist und dabei vom Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente von dem Test-Tool übernehmbar ist; und
    7. g) mittels des Controllers die Zugbeeinflussungskomponente so gesteuert wird, dass das von der Zugbeeinflussungskomponente ausgesendete Datentelegramm mittels der Antennenprobe im wesentlichen rückwirkungsfrei von dem Test-Tool abgegriffen und über eine Schnittstelle auf dem Hinweg der Übertragung des kodierten Datensatzes an die zentrale Einheit zurückgeleitet wird, wobei mittels des Controllers des Test-Tools der zentralen Einheit mitgeteilt wird, dass der Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente übernommen hat bzw. wieder an die Zugbeeinflussungskomponente zurückgegeben wurde.
  • Auf diese Weise lassen sich nun die Vorteile eines individuell auf die Zugbeeinflussungskomponente aufsetzbaren
  • Test-Tools und die von dem Test-Tool ausgelöste Rückübersendung eines das ausgesendete Datentelegramm identifizierenden Datensatzes geschickt kombinieren. So können beispielsweise bei Vorhandensein einiger weniger Test-Tools bereits grossräumig entsprechende Test an Balisen vorgenommen werden. Das Test-Tool kann dabei so flach ausgestaltet sein, dass es auch für einen längeren Testzeitraum auf einer Balisen verbleiben kann (die Balise strahlt also durch das Test-Tool hindurch ab) und erst nach Erreichen befriedigender Testergebnisse wieder entfernt wird. Die zentrale Einheit ist so entsprechend über die laufenden Tests informiert, weil mittels des Controllers der zentralen Einheit bekannt ist, ob der Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente übernommen hat bzw. diese wieder an die Zugbeeinflussungskomponente zurückgegeben hat.
  • Zur weiteren Vereinfachung und Automatisierung des Testablaufs kann es vorgesehen sein, dass die vorangehende Übernahmemitteilung in der zentralen Einheit als Triggerereignis wahrgenommen wird und in der zentralen Einheit nach dem Erhalt der Übernahmemitteilung die Aussendung der für die zu testende Zugbeeinflussungskomponente projektierten kodierten Datensätze sukzessive durchgeführt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Test-Tool eine eigene Energieversorgung aufweisen und/oder aus der Zugbeeinflussungskomponente heraus elektrisch versorgt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann in der Zugbeeinflussungskomponente ein Schnittstellenanschluss vorgesehen sein, an den das Test-Tool kabelgestützt angeschlossen wird.
  • In einer weiteren zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung weist die umgeformte Version ein FSK-codiertes Signal mit einer Bitrate von 564 kBit/s auf und entspricht damit dem bisher üblichen Standard für das ETCS-Balisentelegramm. Mit anderen Worten heisst dies beispielsweise für die Rechenmittel auf der Balise, dass diese das Balisentelegramm aus dem Datenstrom von der zentralen Einheit extrahieren und in dieses Format umsetzen müssen. Bei der Nutzung einer ISDN-Übertragungsstrecke muss daher das eigentliche Nutzsignal der ISDN-Datenrate von 64 kbps auf die ETCS-Balisentelegrammrate von 564 kbps umgeformt werden.
  • Ein weiterer Vorteil bei der Nutzung der Übertragung mittels eines Telekommunikationsstandards besteht darin, dass die im Telekommunikationsstandard vorgesehenen Zwei-Draht-Verbindungen auch eine Leistungsversorgung über diese Verbindung ermöglichen. So kann damit über das Zuleitungskabel eine Phantomspeisung oder eine Fernspeisung erfolgen. Es muss hier weiter hervorgehoben werden, dass besonders bereits bestehende Stellwerkkabel genutzt werden können, um über die Zwei-Draht-Verbindung sowohl Daten auszutauschen als auch elektrische Leistungsversorgung zu bewirken.
  • Um eine verbesserte Fehleroffenbarung und eine einfachere Abnahme von Streckenpunkten, wie Balise, Loop-Kabel, Linienleitern, realisieren zu können, wird das von der Zugbeeinflussungskomponente ausgesendete Datentelegramm mittels einer Antennenprobe im wesentlichen rückwirkungsfrei an der Zugbeeinflussungskomponente abgegriffen. Die Antennenprobe ermöglicht es so, dass der Zugbeeinflussungskomponente das tatsächlich ausgesendete Signal rückgeführt wird und dort verwertet werden kann. So kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung für das abgegriffene Signal ein für das ausgesendete Datentelegramm repräsentativer Code, z.B. MD4, MD5, CRC64, berechnet werden, der im umgekehrten Übertragungsweg an die zentrale Einheit übertragen wird. Mit anderen Worten kann somit die zentrale Einheit mit dem von der Zugbeeinflussungskomponente berechneten Code auf dem umgekehrten Weg zum Up-Link nun auf dem Down-Link-Weg über die gleichen Telekommunikationskomponenten mit dem rückgeführten Antennensignal, d.h. mit dem dieses repräsentierenden MD4-Code, versorgt werden. Mit dem Einstellen eines Signalbegriffs in der zentralen Einheit kann damit simultan der repräsentative Code rückübertragen werden und geprüft werden, ob der rückübertragene repräsentative Code mit dem projektierten Code übereinstimmt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den übrigen Unteransprüchen entnommen werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    in schematischer Darstellung eine Anbindung einer Transparent-Balise an ein Stellwerk nach dem Stand der Technik;
    Figur 2
    in schematischer Darstellung eine Anbindung einer Transparent-Balise an ein Stellwerk gemäss der vorliegenden Erfindung;
    Figur 3
    in schematischer und detailliertere Darstellung die Anbindung der Transparent-Balise an das Stellwerk; und
    Figur 4
    in schematischer Ansicht die Transparent-Balise von Figur 3 mit einem aufgesetzten Test-Tool.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anbindung einer Transparentdaten-Balise 2 zur Übertragung von Signalbegriffen eines Eisenbahnsignals 4 auf ein hier nicht weiter dargestelltes Schienenfahrzeug. Die Transparentdaten-Balise 2 überträgt die Signalbegriffe berührungslos über eine Luftschnittstelle 6 auf das Schienenfahrzeug bzw. in diesem Ausführungsbeispiel, welches die Abnahme der Transparentdaten-Balise 2 repräsentieren soll, auf ein Programmier- und Diagnosetool 8. Im Unterschied zu einer ebenfalls eingesetzten Fixdaten-Balise 3, die beispielsweise für die Justierung der Zugposition ihre fixen Positionsdaten nach Empfang eines Tele-Powering-Signals überträgt, kann die Transparentdaten-Balise 2 dynamisch unterschiedliche Signalbegriffe und weitere zuglenkende Informationen übertragen.
  • Die zu übertragenden Signalbegriffe werden von einem Stellwerk 10 in Abhängigkeit von dem an dem Signal 4 einzustellenden Signalbegriff generiert. Von den Stellwerk 10 werden die Signalbegriffe an eine gleisseitige Einheit 12 gesendet, die wiederum das Signal 4 und die Transparentdaten-Balise 2 steuert und überwacht. Die Distanz dieser Verbindung zwischen der gleisseitigen Einheit 12 und der Transparentdaten-Balise 2 kann bei der Verwendung einer herkömmlich für den Datenaustausch benutzten Schnittstelle (Schnittstelle "C" genannt) etwa 2,5 km nicht überschreiten, was besonders in wenig dicht besiedelten Gebieten eine unverhältnismässig hohe Stellwerkdichte erforderlich macht.
  • Weiter ist die Abnahme einer derartigen Transparentdaten-Balise 2 vergleichsweise aufwendig, weil eine Strecke 14 für das Auslesen der Projektierungsdaten gesperrt werden muss. Eine Streckensperrung ist meist notwendig, damit Messpersonen 16 an der Strecke 14 mit dem Programmier- und Diagnosetool 8 die Projektierungsdaten für jeden Signalbegriff an der Luftschnittstelle 6 abgreifen und den entsprechenden MD4―Code pro Signalbegriff erfassen können. Hierzu muss jeder Signalbegriff per Funkverbindung vom Stellwerk 10 angefordert, was in der Regel mindestens eine zweite Messperson 16 zur Verifizierung erforderlich macht. Zur endgültigen Abnahme müssen der projektierte MD4-Code und der erfasste MD4-Code später noch verglichen und verifiziert werden.
  • Figur 2 zeigt nun in schematischer Darstellung eine Anbindung einer Transparentdaten-Balise 18 an das Stellwerk 10 gemäss der vorliegenden Erfindung. Hier wird nun zwischen einer Balisensteuereinheit 20, die in einer Balisenzentrale 22 des Stellwerks 10 angeordnet ist, und der Transparentdaten-Balise 18 der Signalbegriff unter Benutzung einer nach einem Telekommunikationsstandard arbeitenden Signalstrecke 24 übertragen. Beispielhaft sei für diese Signalstrecke 24 der ISDN-Standard gewählt. Damit sind für die Länge dieser Signalstrecke 24 erheblich grössere Entfernungen möglich, als dies im Stand der Technik mit den Stellwerkkabeln der Schnittstelle "C" der Fall war. In dieser Figur ist auch schon ein Test-Tool 25 schematisch eingezeichnet, dass über eine Luftschnittstelle 27 drahtlos mit der Transparentdaten-Balise 18 kommuniziert.
  • Figur 3 zeigt nun schematisch eine detailliertere Darstellung der Anbindung der Transparentdaten-Balise 18 an das Stellwerk 10. Dabei verfügt das Stellwerk 10 über eine Anbindung an ein Eisenbahndatennetzwerk 26 (beispielsweise über Lichtwellenleiter). Der Signalbegriff wird als Balisentelegramm von der Balisensteuereinheit 20 als nach dem ISDN-Standard aufbereitetes Signal ausgegeben. Das Signal könnte aber auch nach jedem beliebigen anderen Telekommunikationsstandard aufbereitet sein, z.B. ADSL, xDSL, ATM, VoIP, IP, Ethernet, GSM, UMTS, URTMS, 2G, 3G. Über eine Signalstrecke 24 erfolgt zugleich eine überlagerte Fernspeisung DC oder AC der Transparentdaten-Balise 18. Bei einer Luftschnittstelle bedarf es dann einer separaten Energieversorgung an der Transparentdaten-Balise 18. In der Transparentdaten-Balise 18 wird das Datensignal nun zunächst mit einem T-Glied 28, die als Auskopplungskomponente dient, gefiltert, welches in einer Balisenkontrolleinheit inkl. ISDN-Modem 30 angeordnet ist. Anschliessend übernimmt ein Datenextrahierer 32 die Umsetzung des 64 kbps-ISDN-Datensignals auf das standardisierte Schnittstellenformat der Schnittstelle "C" gemäss der "SUBSET 36" der ETCS-Spezifikation. Ein Datentransmitter 34 und ein nachgeschalteter Verstärker 36 dienen dann zur Leistungsverstärkung und zur FSK-Umsetzung (Frequency Shift Keying), damit der Signalbegriff dann als Balisentelegramm mittels eines Sendeloops 38 im Uplink (Interface 'A' nach ETCS) abgestrahlt werden und von dem über die Transparentdaten-Balise 18 fahrenden Schienenfahrzeug gelesen werden kann. Von der Balisenkontrolleinheit 30 geht ausserdem ein Link 41 zur Luftschnittstelle 27 ab.
  • Figur 4 zeigt nun detaillierter das Test-Tool 25, welches auf die Transparentdaten-Balise aufgesetzt ist. Das Test-Tool 25 weist eine Antenne 44 auf, die mit einem Tool-Controller 46 verbunden ist. Der Tool-Controller 46 weist zudem einen Link 48 zur Luftschnittstelle 27 und zu einem Energiespeicher 50 auf. Mit dem Aufsetzen des Test-Tools 25 auf die Transparentdaten-Balise 18 setzt der Tool-Controller 46 eine Kommunikation mit der Balisenkontrolleinheit 30 in Gang und teilt dieser nun mit, dass der Tool-Controller 46 nun mehr die Kontrolle über die Balisenkontrolleinheit 30 übernimmt. Die Übernahme dieser Kontrolle wird seitens der Balisenkontrolleinheit 30 über den Down-Link der Signalstrecke 24 in das Stellwerk 10 übertragen. Die Stellwerklogik folgert aus dem Empfang dieser Übernahmemitteilung, dass diese Transparentdaten-Balise 18 nun neben dem Normalbetrieb zu Testzwecken zur Verfügung steht. Eine Aussendung der für diese Transparentdaten-Balise 18 vorgesehenen Datentelegramme wird nun sukzessive vom Stellwerk 10 in automatisierter Form veranlasst.
  • Das abgestrahlte Balisentelegramms wird nun zugleich mit einer Antennenprobe 40 rückwirkungsfrei auf dem Test-Tool 44 empfangen und mittels dem Tool-Controller 46 über die Luftschnittstelle 27 auf den Link 41 zurückübertragen. Ein Coder 42 rechnet den zu diesem im Downlink empfangenen FSK codierten ETCS-Telegramm den zugehörigen MD4―Code aus, welcher auf dem umgekehrten Signalweg von der Balisenkontrolleinheit 30, im Detail von dem dort integrierten ISDN-Modem, zur Balisensteuereinheit 20 zurück übertragen wird. Dieser Code wird dort dann auf Fehlerfreiheit analysiert.
  • Zur optischen Unterscheidung dieser beiden Signalwege, also Uplink zu Transparentdaten-Balise 18 und Downlink von der Transparentdaten-Balise 18, wird in Figur 3 der Uplink als strichpunktierte Linie und der Downlink als gleichmässig gestrichelte Linie dargestellt.
  • Mit dieser beispielhaften Ausführungsform können nun mehr Komponenten zur Zugbeeinflussung, wie beispielsweise auch Loop-Kabel und Linienleiter, mit erheblich grösseren Entfernungen vom Stellwerk angeordnet sein, weil die Länge der Übertragungsstrecke im wesentlichen nur noch durch die physikalischen Randbedingungen bestimmt ist, die der Übertragungsstandard vorgibt. Die Abnahme von Streckenpunkten, wie der Transparentdaten-Balise 18, wird signifikant wirtschaftlicher, weil mit dem Rücklesen eines Kodes (z.B. MD4, MD5, CRC32, CRC64) für das Balisen-Telegramm ein sicherheitstechnisch einwandfreier und automatisierbarer Weg für das Durchtesten aller von einem Streckenpunkt darzustellende Signalbegriffe besteht. Zudem ist die gesamte Kette der Signalübertragung mit einer sofortiger Ausfalloffenbarung ausgestattet, da die Telekommunikationsmittel in die Zugbeeinflussungkomponente integriert sind und, wie beispielsweise im Fall des ISDN-Modem, fernwartbar und fernabfragbar sind. Mittels der Antennenprobe 44 ist zudem der tatsächliche Signalgehalt auf der Luftschnittstelle 6 überprüfbar, was ebenfalls bei unrichtigem rückgelesenen Code (MD4-Code) eine sofortige Ausfall- oder Fehleroffenbarung ergibt. Bei der Abnahme derartiger Streckenpunkte stellt sich weiter eine enorme Kostenersparnis ein, weil der gesamte personelle Aufwand im Gleisbereich (mit der gleichzeitigen Gefährdung der Personen bei Betrieb) nahezu vollständig eliminiert werden kann, wenn einmal von dem Aufsetzen des Test-Tools 25 vor den Tests und der Wegnahme des Test-Tool 25 nach Ablauf der Tests abgesehen wird. Die Abnahme nach Streckenanpassungen und Umbauten lässt sich so ebenso wirtschaftlich durchführen.
  • Ausserdem vereinfacht das erfindungsgemässe Verfahren respektive die erfindungsgemässe Einrichtung auch ein heute sehr dringliches Problem bei dem Übergang von alten, nationalen Zugsicherungssystemen zu ETCS-Systemen und/oder bei bereits ETCS-tauglichen Strecken beim Übergang von einem Level zum höheren oder niedrigen Level. Durch die Abschaltfunktion der Zugbeeinflussungskomponente, d.h. Unterbruch der Speisung auf dem Signalzuführungskabel, kann innerhalb von Sekunden zwischen verschiedenen Rückfallebenen umgeschaltet werden, wodurch beispielsweise auf einem Gleisabschnitt ein Betrieb mit ETCS Level 2, Level 1 bzw. Level 0 mit derselben Hardware erfolgen kann. Es sind somit eine kostengünstige ETCS Level 1-Anbindung an ein bestehendes Bahnnetzwerk (vorhandene Stellwerkkabel) und der Mixed-Level-Betrieb möglich. Eine Bahnstrecke kann so innerhalb von wenigen Sekunden auf den Level 1 hochgefahren werden oder die Rückfallebene von Level 2 auf Level 1 innerhalb von Sekunden betriebsbereit geschaltet werden. Da beispielsweise die von dem Siemens-Konzern gelieferten Balisen eine 4-Draht-Schnittstelle haben, kann z.B. das ISDN-Interface auf den freien zwei Drähten angeschlossen und betrieben werden, was eben den Betrieb der Balise unter dem alten nationalen Zugsicherungsverfahren und den ISDN-Betrieb mit ETCS Level 1 ermöglicht.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit (10), insbesondere einem Stellwerk oder einer Leitstelle, und einer Zugbeeinflussungskomponente (18), insbesondere einer Balise, einem Loop-Kabel oder einem Linienleiter, bei dem:
    a) ein einem von der Zugbeeinflussungskomponente (18) auszusendenden Datentelegramm entsprechender Datensatz von der zentralen Einheit (10) für eine Übertragung zur Zugbeeinflussungskomponente (18) in einen zur Datenübertragungskomponente übertragbaren Datensatz kodiert wird;
    b) der so kodierte Datensatz an die Zugbeeinflussungskomponente (18) über ein Zuleitungskabel (24) oder eine Luftschnittstelle übertragen wird;
    c) aus dem kodierten Datensatz in der Zugbeeinflussungskomponente (18) ein dem Datentelegramm entsprechender Datensatz extrahiert und in eine zur Aussendung erforderliche Version des Datentelegramms umgeformt wird; und
    d) das Datentelegramm von der Zugbeeinflussungskomponente (18) ausgesendet wird, wobei
    e) auf die Zugbeeinflussungskomponente (18) ein Test-Tool (25) temporär aufgesetzt wird, wobei das Test-Tool (25) eine Antennenprobe (44) und einen Controller (46) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass
    f) mittels des Controllers (46) nach dem Aufsetzen eine Kommunikation mit der Zugbeeinflussungskomponente (18) aufgenommen und dabei vom Controller (46) die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente (18) von dem Test-Tool (25) übernommen wird;
    g) mittels des Controllers (46) die Zugbeeinflussungskomponente (18) so gesteuert wird, dass das von der Zugbeeinflussungskomponente (18) ausgesendete Datentelegramm mittels der Antennenprobe (44) im wesentlichen rückwirkungsfrei von dem Test-Tool (25) abgegriffen und über eine Schnittstelle (27) auf dem Hinweg der Übertragung des kodierten Datensatzes an die zentrale Einheit (10) zurückgeleitet wird, wobei mittels des Controllers des Test-Tools der zentralen Einheit mitgeteilt wird, dass der Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente übernommen hat bzw. wieder an die Zugbeeinflussungskomponente zurückgegeben wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der zentralen Einheit (10) nach dem Erhalt der Übernahmemitteilung die Aussendung der für die zu testende Zugbeeinflussungskomponente projektierten kodierten Datensätze sukzessive durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die umgeformte Version ein FSK-codiertes Signal mit einer Bitrate von 564 kBit/s aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    über das Zuleitungskabel (24) eine Phantomspeisung oder eine Fernspeisung (DC) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Test-Tool eine eigene Energieversorgung aufweist und/oder aus der Zugbeeinflussungskomponente heraus elektrisch versorgt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    für das abgegriffene Signal ein repräsentativer Code, z.B. MD4, MD5, CRC64, berechnet wird, der im umgekehrten Übertragungsweg (24) an die zentrale Einheit (10) übertragen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Zugbeeinflussungskomponente ein Schnittstellenanschluss vorgesehen wird, an den das Test-Tool kabelgestützt angeschlossen wird.
  8. System zum Datenaustausch zwischen einer zentralen Einheit (10) und einer Zugbeeinflussungskomponente (18), umfassend:
    a) der zentralen Einheit (10) zugeordnete Rechenmittel (20, 22), um einen Datensatz, der einem von der
    Zugbeeinflussungskomponente (18) auszusendenden Datentelegramm entspricht, für eine Übertragung des Datensatzes von der zentralen Einheit (10) zur Zugbeeinflussungskomponente (18) in einen an die Zugbeeinflussungskomponente übertragbaren Datensatz zu kodieren;
    b) der zentralen Einheit (10) zugeordnete Übertragungsmittel (20), um den so kodierten Datensatz über ein Zuleitungskabel (24) oder eine Luftschnittstelle an die
    Zugbeeinflussungskomponente (18) zu übertragen;
    c) der Zugbeeinflussungskomponente (18) zugeordnete Rechenmittel (32, 34), um aus dem kodierten Datensatz in der Zugbeeinflussungskomponente (18) einen dem Datentelegramm entsprechenden Datensatz zu extrahieren und in eine zur Aussendung erforderliche Version des Datentelegramms umzuformen; und
    d) der Zugbeeinflussungskomponente zugeordnete Übertragungsmittel (36, 38), um das Datentelegramm von der Zugbeeinflussungskomponente (18) auszusenden, wobei
    e) ein auf die Zugbeeinflussungskomponente temporär aufsetzbares Test-Tool vorgesehen ist, das eine Antennenprobe und einen Controller aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass
    f) mittels des Controllers nach dem Aufsetzen eine Kommunikation mit der Zugbeeinflussungskomponente aufnehmbar ist und dabei vom Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente von dem Test-Tool übernehmbar ist; und
    g) mittels des Controllers die Zugbeeinflussungskomponente so gesteuert wird, dass das von der Zugbeeinflussungskomponente (18) ausgesendete Datentelegramm mittels der Antennenprobe (44) im wesentlichen rückwirkungsfrei von dem Test-Tool abgegriffen und über eine Schnittstelle (27) auf dem Hinweg der Übertragung des kodierten Datensatzes an die zentrale Einheit (10) zurückgeleitet wird, wobei mittels des Controllers des Test-Tools der zentralen Einheit mitteilbar ist, dass der Controller die Kontrolle über die Zugbeeinflussungskomponente übernommen hat bzw. wieder an die Zugbeeinflussungskomponente zurückgegeben hat.
  9. System nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der zentralen Einheit (10) nach dem Erhalt der Übernahmemitteilung die Aussendung der für die zu testende Zugbeeinflussungskomponente projektierten kodierten Datensätze sukzessive durchführbar ist.
  10. System nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die umgeformte Version des Datentelegramm ein FSK-codiertes Signal mit einer Bitrate von 564 kBit/s aufweist.
  11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    über das Zuleitungskabel (24) eine Phantomspeisung oder eine überlagerte Fernspeisung (DC, AC) erfolgt.
  12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Test-Tool eine eigene Energieversorgung aufweist und/oder aus der Zugbeeinflussungskomponente heraus elektrisch versorgt wird.
  13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mit dem der Zugbeeinflussungseinheit (18) zugeordneten Rechenmittel (42) für das abgegriffene Signal ein repräsentativer Code, z.B. MD4, MD5, CRC64, berechenbar ist, der auf dem umgekehrten Übertragungsweg (24) an die zentrale Einheit (10) übertragbar ist.
  14. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Zugbeeinflussungskomponente ein Schnittstellenanschluss vorgesehen wird, an den das Test-Tool kabelgestützt angeschlossen wird.
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