EP3074293B1 - Verfahren zur fehleroffenbarung bei einem stellwerksrechnersystem und stellwerksrechnersystem - Google Patents
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- EP3074293B1 EP3074293B1 EP15700439.1A EP15700439A EP3074293B1 EP 3074293 B1 EP3074293 B1 EP 3074293B1 EP 15700439 A EP15700439 A EP 15700439A EP 3074293 B1 EP3074293 B1 EP 3074293B1
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Definitions
- the invention relates to a method for error disclosure in an interlocking computer system with a control channel, the input signals represent safe signaling state signals a railway safety system and the output signals are designed to operate at least one element, such as a light signal, the railway safety system and are visualized on a display and an interlocking computer system for implementation of the procedure.
- auxiliary operations on the interlocking computer system it must be ensured that the basis of the decision, ie. H. the message display on the display, which is displayed to the operator, corresponds to the actual status of the railway safety system.
- the primary purpose of the Auxiliary Controls is to provide the operator with the most confident basis for decision-making in critical situations.
- the image backup is based in principle on the comparison of two images, namely the image on the display, which is made available to the operator, and the image of a reference system, which generates the same representation.
- an operating channel and a reference channel are provided for this purpose.
- These computer channels process the information of the railway safety system, which is a safe reporting source, such as an ESTW - electronic interlocking - represents.
- the control channel and the reference channel are identical in terms of their input signals and algorithms used. If the signal processing is error-free, the reference picture of the reference channel and the status picture of the operating channel match. To determine this match, checksums are made in both channels determined and transmitted as part of the auxiliary operation to the secure reporting source for comparison.
- the complete display image is checked pixel-precise. Consequently, a significantly larger image area than necessary is checked and possible errors in a less relevant or even irrelevant image area of the display can prevent a command release.
- the disadvantage is in addition to the background test of all image pixels above all the considerable effort for the checksum comparison. This involves very high SIL requirements for the individual systems.
- the SIL safety levels are defined in the CENELEC standard EN50129 by SIL 0 - not technically safe - up to SIL 4 - highly reliable signaling - defined.
- the invention has for its object to provide a method and an interlocking computer system generic type, which tolerate irrelevant pixel errors with high degree of error disclosure and have a higher availability, with the lowest possible SIL requirements are desirable. According to the invention the object is achieved by the method according to claim 1.
- the object is also achieved with an interlocking computer system according to the invention.
- the operator gets a secure basis for decision making, in which the backup process is much easier and tolerant of insignificant pixel errors compared to the known solution with the complete readout of the screen content and the recalculation in a process image the claimed method is much easier, since not the entire screen content is completely recalculated, but only the current state changes by optical means, preferably via QR codes, machine-readable and are virtually retraced.
- SIL requirements are largely transferred to the reference system as an independent component. Ideally, only a SIL level of 0 is required via the operating channel and a SIL level of less than 4 for the reference system, depending on the required safety of the overall system. Thus, a clearer separation between secure and non-secure functionality is achieved.
- the solution according to the invention also allows zooming, since the QR code contains state information that does not depend on the image used.
- the reference system since the reference system only evaluates the image portion of the textual or graphic pixels that are significant for the illustrated element state, the method as a whole is significantly less susceptible to pixel errors than the known method. This increases the availability of the interlocking system.
- a further advantage is that the software of the control channel can be easily replaced because of the low security levels, without jeopardizing the system approval.
- the readback channel are designed to output first checksums and the logic channel to output second checksums.
- the two checksums are transmitted by the reference system in the usual manner for the command release process to the secure reporting source, such as an ESTW - electronic interlocking - or an ETCS - European Train Control System - to be compared there.
- the invention will be explained in more detail with reference to a figurative representation.
- the figure shows essential components of an interlocking computer system according to the invention.
- control station computer functioning as a control channel 1 and a reference system 2 which use very different algorithms for very different tasks.
- the control channel 1 generates a process image 4 from fail-safe messages of a railway safety system 3 by means of a projected interlocking logic, which is conditioned to visualize a corresponding text and / or graphic representation on a display 5.
- the operation to z. B. to put a light signal from HALT to TRAVEL, must be performed as an auxiliary operation, because the interlocking would otherwise violate his safety rules.
- the auxiliary control is sent through the control channel 1 to the interlocking.
- the color representation displayed on the display 5 is checked by the reference system 2 with regard to pixel errors and errors in the signal processing in the operating channel 1.
- the user-specific state changes are first generated as QR-Quick Response codes and read out by a QR code reader 7 of a readback channel 8 of the reference system 2.
- the corresponding image pixels are converted in a computer 9 into a machine-readable second process image 10, which enables checksum formation.
- a second checksum on a process image 12 of this logic channel 11 is formed.
- the process image 12 is formed directly from the configured interlocking logic and thus directly from the signal-technically safe status messages of the railway safety system 3.
- the checksums of the readback channel 8 and the logic channel 11 are compared by a comparator 13, which is preferably part of the signal-technically safe area of the interlocking system. Only if the two checksums agree can it be assumed that the signal processing in the operating channel 1 has run without errors and the display 5 in the relevant pixel areas is error-free, so that the command can be released. In this backup method, the pixel areas of the display 5 that are not required for the momentary operator action are ignored, resulting in a high availability of the overall system.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal, dessen Eingangssignale signaltechnisch sichere Zustandsmeldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage repräsentieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes, beispielsweise eines Lichtsignals, der Eisenbahnsicherungsanlage ausgebildet sind und auf einem Display visualisiert werden sowie ein Stellwerksrechnersystem zur Durchführung des Verfahrens.
- Im Rahmen von Hilfsbedienungen an dem Stellwerksrechnersystem ist sicherzustellen, dass die Entscheidungsgrundlage, d. h. das Meldebild auf dem Display, das dem Bediener angezeigt wird, dem tatsächlichen Zustand der Eisenbahnsicherungsanlage entspricht. Das primäre Ziel der Hilfsbedienung besteht darin, dem Bediener eine möglichst sichere Entscheidungsgrundlage in kritischen Situationen anzubieten. Die Bildsicherung beruht dabei prinzipiell auf den Vergleich zweier Bilder, nämlich dem Bild auf dem Display, das dem Bediener zur Verfügung gestellt wird, und dem Bild eines Referenzsystems, welches dieselbe Darstellung erzeugt.
- Bei einem bekannten derartigen System sind dazu ein Bedienkanal und ein Referenzkanal vorgesehen. Diese Rechnerkanäle verarbeiten die Informationen der Eisenbahnsicherungsanlage, welche eine sichere Meldequelle, beispielsweise ein ESTW - elektronisches Stellwerk - darstellt. Der Bedienkanal und der Referenzkanal sind hinsichtlich ihrer Eingangssignale und verwendeten Algorithmen identisch. Bei fehlerfreier Signalverarbeitung stimmen das Referenzbild des Referenzkanals und das Zustandsbild des Bedienkanals überein. Um diese Übereinstimmung festzustellen, werden in beiden Kanälen Prüfsummen ermittelt und im Rahmen der Hilfsbedienung an die sichere Meldequelle zum Vergleich übermittelt.
- Bei diesem bekannten Verfahren wird das vollständige Displaybild pixelgenau geprüft. Es wird folglich ein deutlich größerer Bildbereich als notwendig geprüft und mögliche Fehler in einem weniger relevanten oder sogar irrelevanten Bildbereich des Displays können eine Kommandofreigabe verhindern.
- Nachteilig ist neben dem Hintergrundtest sämtlicher Bildpixel vor Allem der erhebliche Aufwand für den Prüfsummenvergleich. Damit verbunden sind sehr hohe SIL-Anforderungen an die Einzelsysteme. Die Sicherheitsstufen SIL sind in der CENELEC-Norm EN50129 von SIL 0 - signaltechnisch nicht sicher - bis SIL 4 - signaltechnisch hochgradig sicher - definiert.
- Darüber hinaus müssen die Bildschirmgrößen für Zustandsbild und Referenzbild identisch sein, so dass Zoomen während der Hilfsbedienung nicht möglich ist. Aus dem Dokument
WO 2011 154 343 A2 ist ein Verfahren und ein System nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Stellwerksrechnersystem gattungsgemäßer Art anzugeben, welche bei hochgradig sicherer Fehleroffenbarung irrelevante Pixelfehler tolerieren und eine höhere Verfügbarkeit aufweisen, wobei möglichst niedrige SIL-Anforderungen anzustreben sind. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
- Die Aufgabe wird auch mit einem erfindungsgemäßen Stellwerksrechnersystem nach Anspruch 2 gelöst.
- Auf diese Weise erhält der Bediener eine gesicherte Entscheidungsgrundlage, bei der das Sicherungsverfahren wesentlich vereinfacht und tolerant gegen unwesentliche Pixelfehler ist gegenüber der bekannten Lösung mit dem kompletten Auslesen des Bildschirminhaltes und der Rückrechnung in ein Prozessabbild ist das beanspruchte Verfahren wesentlich einfacher, da nicht der gesamte Bildschirminhalt komplett rückgerechnet wird, sondern nur die aktuellen Zustandsänderungen auf optischem Wege, vorzugsweise über QR-Codes, maschinenlesbar übertragen werden und quasi nachgezogen werden.
- Die Systementwicklungskosten reduzieren sich, da die SIL-Anforderungen weitgehend in das Referenzsystem als eigenständige Komponente verlagert werden. Im Idealfall ist über den Bedienkanal lediglich ein SIL-Level von 0 erforderlich und für das Referenzsystem ein SIL-Level kleiner als 4, abhängig von der erforderlichen Sicherheit des Gesamtsystems. Somit wird eine klarere Trennung zwischen sicherer und nicht sicherer Funktionalität erreicht. Zudem erlaubt die erfindungsgemäße Lösung auch das Zoomen, da der QR-Code Zustandsinformationen enthält, die nicht vom verwendeten Bild abhängig sind.
- Da das Referenzsystem nur den Bildanteil der für den dargestellten Elementzustand signifikanten Text - bzw. Grafik-Pixel auswertet, ist das Verfahren insgesamt deutlich weniger anfällig gegen Pixelfehler als das bekannte Verfahren. Dadurch erhöht sich die Verfügbarkeit des Stellwerkssystems.
- Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Software des Bedienkanals wegen des niedrigen Sicherheitslevels einfacher getauscht werden kann, ohne die Systemzulassung zu gefährden.
- Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass die Funktion des Bedienplatzes nur geringfügig für die Ausgabe der Zustandsänderungen in Form von QR-Codes erweitert werden muss. Es ist aber auch möglich, den Bedienplatz unverändert beizubehalten und den QR-Code auf einem separaten Ausgabegerät darzustellen.
- In einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass der Rücklesekanal zur Ausgabe von ersten Prüfsummen und der Logikkanal zur Ausgabe von zweiten Prüfsummen ausgebildet sind. Die beiden Prüfsummen werden durch das Referenzsystem in der für den Kommandofreigabeprozess üblichen Weise an die sichere Meldequelle, beispielsweise ein ESTW - Elektronisches Stellwerk - oder ein ETCS - European Train Control System - übertragen, um dort miteinander verglichen zu werden.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer figürlichen Darstellung näher erläutert. Die Figur zeigt wesentliche Baugruppen eines erfindungsgemäßen Stellwerksrechnersystems.
- Anstelle der bekannten, im Wesentlichen identischen Rechnerkanäle sind ein als Bedienkanal 1 fungierender Bedienplatzrechner und ein Referenzsystem 2 vorgesehen, die sehr unterschiedliche Algorithmen für sehr unterschiedliche Aufgabenstellungen verwenden.
- Der Bedienkanal 1 erzeugt aus signaltechnisch sicheren Meldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage 3 mittels einer projektierten Stellwerkslogik ein Prozessabbild 4, welches zur Visualisierung einer entsprechenden Text- und/oder Graphikdarstellung auf einem Display 5 konditioniert wird. Die Bedienung, um z. B. ein Lichtsignal von HALT auf FAHRT zu stellen, muss als Hilfsbedienung ausgeführt werden, weil das Stellwerk ansonsten seine Sicherheitsregeln verletzen würde. Die Hilfsbedienung wird durch den Bedienkanal 1 an das Stellwerk gesendet.
- Gleichzeitig mit der Einleitung der Bedienung wird die auf den Display 5 angezeigte Farbdarstellung von dem Referenzsystem 2 hinsichtlich Pixelfehler und Fehler bei der Signalverarbeitung im Bedienkanal 1 überprüft. Dazu werden die bedienungsspezifischen Zustandsänderungen zunächst als QR - Quick Response - Codes erzeugt und von einem QR-Code-Leser 7 eines Rücklesekanals 8 des Referenzsystems 2 ausgelesen. Die entsprechenden Bildpixel werden in einem Rechner 9 in ein maschinenlesbares zweites Prozessabbild 10 gewandelt, welches eine Prüfsummenbildung ermöglicht.
- In einem Logikkanal 11 des Referenzsystems 2 wird eine zweite Prüfsumme über ein Prozessabbild 12 dieses Logikkanals 11 gebildet. Das Prozessabbild 12 wird - wie bei dem Bedienkanal das Prozessabbild 4 - direkt aus der projektierten Stellwerkslogik und damit direkt aus den signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen der Eisenbahnsicherungsanlage 3 gebildet.
- Die Prüfsummen des Rücklesekanals 8 und des Logikkanals 11 werden von einem Vergleicher 13, der vorzugsweise Bestandteil des signaltechnisch sicheren Bereichs der Stellwerksanlage ist, miteinander verglichen. Nur bei Übereinstimmung der beiden Prüfsummen kann davon ausgegangen werden, dass die Signalverarbeitung in dem Bedienkanal 1 fehlerfrei abgelaufen ist und das Display 5 in den relevanten Pixelbereichen fehlerfrei ist, so dass die Kommandofreigabe erfolgen kann. Bei diesem Sicherungsverfahren werden die für die momentane Bedienhandlung nicht erforderlichen Pixelbereiche des Displays 5 ignoriert, wodurch sich eine hohe Verfügbarkeit des Gesamtsystems ergibt.
- Durch das Zusammenspiel von Bedienkanal 1 und Referenzsystem 2 mit den beiden unabhängigen Kanälen 8 und 11 für die Pixelauswertung und für die Prozessauswertung ergibt sich eine hohe signaltechnische Sicherheit, wobei der durch das Referenzsystem 2 gesicherte Bedienkanal 1 ein Sicherheitslevel SIL 0 aufweisen kann. Dadurch beschränkt sich der Funktionsumfang mit SIL größer 0 auf das Referenzsystem 2 und kann - bezogen auf das Gesamtsystem - gegenüber der bekannten Ausführungsform deutlich reduziert werden.
Claims (3)
- Verfahren zur Fehleroffenbarung bei einem Stellwerksrechnersystem mit einem Bedienkanal (1), dessen Eingangssignale signaltechnisch sichere Zustandsmeldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage (3) repräsentieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes, beispielsweise eines Lichtsignals, der Eisenbahnsicherungsanlage (3) ausgebildet sind und auf einem Display (5) visualisiert werden, dadurch gekennzeichnet,
dass bei Einleitung der Bedienung des Elementes nur bedienungsspezifische Zustandsänderungen als optisch kodierte, insbesondere QR - Quick Response - kodierte, elementspezifische Pixeldaten des Displays (5) erzeugt und von einem Rücklesekanal (8) gelesen werden und mit elementspezifischen Daten eines Prozessabbildes (12) der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen verglichen werden. - Stellwerksrechnersystem mit Fehleroffenbarung, wobei das Stellwerksrechnersystem einen Bedienkanal (1), dessen Eingangssignale signaltechnisch sichere Zustandsmeldungen einer Eisenbahnsicherungsanlage (3) repräsentieren und dessen Ausgangssignale zur Bedienung mindestens eines Elementes, beispielsweise eines Lichtsignals, einer Eisenbahnsicherungsanlage (3) ausgebildet sind, und ein Display, auf dem die Ausgangssignale des Bedienkanals (1) visualisiert werden, einen Vergleicher (13) und ein Referenzsystem (2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stellwerksrechnersystem ausgebildet ist bei Einleitung der Bedienung des Elementes nur bedienungsspezifische Zustandsänderungen als optisch kodierte elementenspezifische Pixeldaten des Displays (5) zu erzeugen, und das Referenzsystem (2) einen Rücklesekanal (8) zum Lesen optisch kodierter, insbesondere QR - Quick Response - kodierter, elementspezifischer Pixeldaten des Displays (5) und einen Logikkanal (11) zum Erzeugen eines Prozessabbildes (12) der signaltechnisch sicheren Zustandsmeldungen der Eisenbahnsicherungsanlage (2) aufweist, wobei der Rücklesekanal (8) und der Logikkanal (11) mit dem Vergleicher (13) verbunden sind. - Stellwerksrechnersystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rücklesekanal (8) zur Ausgabe von ersten Prüfsummen und der Logikkanal (11) zur Ausgabe von zweiten Prüfsummen ausgebildet sind.
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