EP4122793A1 - Verfahren und zugsicherungseinrichtung zur rechnergestützten ermittlung einer betrieblichen höchstgeschwindigkeit eines spurgebundenen fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und zugsicherungseinrichtung zur rechnergestützten ermittlung einer betrieblichen höchstgeschwindigkeit eines spurgebundenen fahrzeugs Download PDF

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EP4122793A1
EP4122793A1 EP21187151.2A EP21187151A EP4122793A1 EP 4122793 A1 EP4122793 A1 EP 4122793A1 EP 21187151 A EP21187151 A EP 21187151A EP 4122793 A1 EP4122793 A1 EP 4122793A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
vehicle
track
traction
maximum
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.)
Pending
Application number
EP21187151.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Malte Hammerl
Karsten Rahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Priority to EP21187151.2A priority Critical patent/EP4122793A1/de
Publication of EP4122793A1 publication Critical patent/EP4122793A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0062—On-board target speed calculation or supervision
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0072—On-board train data handling

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a track-guided vehicle, in which a computer-aided determination of an operational maximum speed of a track-bound vehicle is carried out, with the maximum operational speed for a first operating mode of the method being based on a predetermined absolute maximum speed, at least for a predominant part of a route network to be traveled is calculated minus a safety reserve, when determining the safety reserve a fixed maximum possible acceleration of the track-bound vehicle or a maximum possible acceleration of the track-bound vehicle dependent on the current speed of the track-bound vehicle is taken into account.
  • the invention also relates to a trackside train protection device. Furthermore, the invention relates to a train protection device on the vehicle. Finally, the invention relates to a computer program product and a provision device for this computer program product, the computer program product being equipped with program instructions for carrying out this method.
  • railway lines in conurbations with a particularly high volume of traffic are in many places equipped with a train control system that allows driving in moving block spacing (the so-called moving block).
  • the moving block is a release of a section of track that moves with the train, referred to below as a driving permit.
  • CBTC systems communication-based train control
  • a trackside part of the train control system manages and issues the driving permits
  • an on-board part of the train control system uses the driving permit length and route information to calculate the current maximum speed and output a control value (acceleration/braking) to the train controller.
  • the railway infrastructure manager typically specifies a maximum permissible speed, the "never-to-exceed" speed, which must never be exceeded, even if there are several accumulated errors.
  • the on-board CBTC device determines at any time based on the "never-to-exceed" speed (also referred to as the absolute maximum speed in the context of this invention, because it is specified and specified) and taking into account a safe braking model (defined, for example, in IEE 1474.1 ) a maximum operational speed at which the vehicle cannot violate the specified "never-to-exceed" speed.
  • the maximum operating speed is therefore the speed specified by the train control system for actual train operation.
  • a maximum operational speed can also be determined in advance. This determination is then made depending on the location for the route network. In other words, fixed maximum operating speeds are set for individual route sections of the route network.
  • the maximum operating speed is below the "never-to-exceed" speed with a safety reserve, for example 5 km/h to 10 km/h, in areas with steep gradients even up to 12.5 km/h. This difference in speed therefore also influences the performance of the entire system, counteracting an attractive, short journey time.
  • the object of the invention is to enable a higher speed to be driven in a train control system such as the CBTC system, in accordance with the standard, in order to increase the performance of the train traffic handled.
  • the on-board train control device for example the CBTC onboard unit, position-dependently, d. H. in a given section of the route, safely switches off the traction of the train in order to be allowed to achieve a higher speed.
  • the on-board train control device for example the CBTC Onboard Unit
  • safely switches off the traction the train cannot accidentally accelerate, which means, for example, that a component taking into account the maximum possible acceleration in a Safe Braking Model (in other words a mathematical model for safe braking) can be reduced to zero.
  • a component taking into account the maximum possible acceleration in a Safe Braking Model in other words a mathematical model for safe braking
  • the safety reserve can be set between "never-to-exceed" speed and maximum operational Speed can be reduced depending on the position by switching off the traction (e.g. by deactivating the drive machines).
  • the traction switch-off can be limited to route sections where an increase in the operational maximum speed leads to an increase in performance in the timetable. This means that in all other route sections where the maximum operating speed can be selected with a lower safety reserve when traction is switched on, the traction does not have to be switched off and in this respect the guided vehicle can be driven.
  • the drive is also used as an electrodynamic brake, which protects the mechanical brakes and enables electrical energy to be fed back into the electrical supply network. Switching off traction only in sections of the route provided for this purpose thus combines the advantages of the highest possible speed in critical sections of the route with the advantages of being able to use the drive as an electrodynamic brake in the non-critical sections of the route.
  • the maximum acceleration of the track-bound vehicle which depends on the speed of the track-bound vehicle. It basically depends on the drive, which maximum vehicle acceleration it can achieve at a certain speed.
  • These acceleration values can be made available vehicle-specifically in a database, for example, in order to determine the maximum possible acceleration.
  • the maximum possible acceleration can be stored as a function of speed for each vehicle, or a maximum possible acceleration for all speeds of the vehicle in question is stored across the board. for one There are several approaches to reference speed, which is used to determine the maximum acceleration.
  • the currently measured speed of the vehicle can be used, since this allows a statement to be made about the actual risk potential at the moment the vehicle enters the specified section of road.
  • a target speed can be defined for which the maximum acceleration is determined.
  • This target speed can be a specification for the specified route section, with the target speed being able to be below the operational maximum speed. This is the case, for example, if the specified route section is a hazardous area (for example a curve) that has to be negotiated with a specific speed limit.
  • the train control device has a trackside part, also referred to as a trackside train control device, and a vehicle-side part, also referred to as a vehicle-side train control device. If in the following only the train control device is mentioned, it can be the trackside train control device, the on-board train control device or both parts of the named train control device.
  • “computer-aided” or “computer-implemented” can be understood to mean an implementation of the method in which at least one computer or processor executes at least one method step of the method.
  • Computers can be, for example, personal computers, servers, handheld computers, mobile phones and other communication devices that process computer-aided data, processors and other electronic devices for data processing, which can preferably also be combined to form a network.
  • a “processor” can be understood to mean, for example, a converter, a sensor for generating measurement signals, or an electronic circuit.
  • a processor can in particular be a main processor (Central Processing Unit, CPU), a microprocessor, a microcontroller, or a digital signal processor, possibly in combination with a memory unit for storing program instructions, etc.
  • CPU Central Processing Unit
  • a processor can also be understood to mean a virtualized processor or a soft CPU.
  • a “memory unit” can be understood to mean, for example, a computer-readable memory in the form of a random-access memory (RAM) or data memory (hard disk or data carrier).
  • RAM random-access memory
  • data memory hard disk or data carrier
  • the "interfaces" can be realized in terms of hardware, for example wired or as a radio connection, and/or software, for example as an interaction between individual program modules or program parts of one or more computer programs.
  • Program modules are to be understood as meaning individual functional units which enable a program sequence of method steps according to the invention. These functional units can be implemented in a single computer program or in several computer programs that communicate with one another. The interfaces implemented here can be implemented in terms of software within a single processor or in terms of hardware if multiple processors are used.
  • a measurement error for the measured speed of the rail-bound vehicle and/or a margin for the on-board train control (ATO) is also taken into account.
  • V_operating V_vital ⁇ Delta_V_EBIC ⁇ TP_Spd_Err ⁇ TP_Spd_CTRL
  • the first two summands are relatively constant and can only be reduced to a small extent with considerable development effort.
  • the safe braking model presented here as an example contains an algorithm that can be used to estimate the influence of the maximum acceleration of the lane-bound vehicle, which is dependent on the speed of the lane-bound vehicle, on the safety reserve. As already mentioned, according to the invention, this is where the potential lies that can be raised by switching off the traction. Because then the component of the safe braking model that is associated with traction does not have to be taken into account.
  • the maximum possible train acceleration Yt in ms 2 is essential for the size of the addend of the safe braking model (Delta_V_EBIC, EBIC stands for Emergency Brake Intervention Curve). It depends on the speed driven, lies between 0.2 and 1.3 m/s 2 and is particularly significant at speeds below 60 km/h, since the greatest accelerations can be realized in this speed range. It can also be set constant for all speeds with its speed-dependent maximum.
  • the acceleration due to a route gradient Ypmin in m/s 2 has a further influence, which depends on the maximum uphill gradient max (gradient) on the route section, which has a negative sign as a gradient.
  • the gravitational acceleration g also works into acceleration due to a downhill gradient.
  • the Summand Delta_V_EBIC which takes into account the Safe Braking Model, arises from the assumption that the non-safe ATO could mistakenly fully accelerate the train and the safe ATP part (Automatic Train Protection) of the train control system only recognizes that the maximum operational speed is exceeded can slow down in an emergency stop. For this purpose, the time required for switching off the drive Tt in s and the time until the braking effect builds up Te in s are taken into account.
  • the factor 3.6 is only used for conversion to km/h.
  • the specified route section is retrieved from a route database.
  • route sections are stored in the route database in which, for example, the CBTC onboard unit (more precisely, the ATP implemented by this) is to switch off the traction safely, so that in these zones the safe braking model can be optimized by the method according to the invention. If the CBTC onboard unit determines from its location information that the train is in such a zone, the safe drive shutdown takes place and the train rolls. After the end of the zone, the CBTC onboard unit switches the traction back on so that the ATO can accelerate the train again or brake it electrodynamically.
  • the CBTC onboard unit more precisely, the ATP implemented by this
  • the traction shutdown is supported by control commands from a trackside train control device to a on-board train control device are transmitted.
  • control command to switch off the traction can, for example, also be transmitted from the trackside train control system to the vehicle-side train control system in order to switch off the traction.
  • Another possibility of support through control commands from the trackside train control device can be that the vehicle-side train control device are transmitted control commands that cause the vehicle-side train control device to determine the period of traction shutdown or, if already known, to modify. In this case, the direct activation of the traction switch-off remains with the on-board train control device.
  • the train control system has to track the position of the train and preferably can retrieve the route section from the route database. If the position is known, said control commands can be generated based on the detection of the operating conditions actually present, in order to react to individual operating situations. These operating situations are not always foreseeable, so that control commands for adjusting the optimal period of time for a traction shutdown advantageously contribute to a further optimization of the performance of the train traffic.
  • a control command for the given route section in question could be: activate traction cut-off later, deactivate traction cut-off earlier, or not activate traction cut-off at all. This allows adjustments to be made, based on the assumption that under no circumstances should a traction cut-off extend beyond the relevant section of road.
  • the current operation could require a reduced speed due to too close trains or for other reasons.
  • This can mean that the optimized operational maximum speed cannot be achieved anyway.
  • a route section with a gradient in the direction of travel of the rail-bound vehicle and/or with a reduced absolute maximum speed (curve, railroad crossing, danger point) compared to other route sections is specified as the specified route section.
  • the gain according to the invention for the maximum operating speed can have a particularly advantageous effect on sections of road with a gradient.
  • a larger safety reserve must be selected for downhill stretches, because an unwanted increase in drive power also leads to greater unwanted acceleration. If traction is switched off in these areas, this unwanted acceleration cannot occur.
  • route sections with a reduced absolute maximum speed can be, for example, hazardous areas such as level crossings or track construction sites. It may also be necessary to reduce the absolute maximum speed on curves, which in a broader sense can also represent a danger point.
  • a traction switch-off means that the speed does not have to be reduced as much
  • one of the specified route sections can be provided for traction switch-off. If, in this case, the guided vehicle falls below the lower operational maximum speed calculated taking traction into account due to the lack of drive, traction can be switched on again so that the speed can be maintained at this level and does not drop any further.
  • the traction under the condition that an actually measured speed of the track-guided vehicle within the specified route section is below the maximum operational speed that would apply if the safety reserve, taking into account the maximum speed of the track-guided vehicle Acceleration of the track-bound vehicle would be calculated falls, is switched on, and the safety reserve for the remaining part of the specified route section is determined taking into account the maximum acceleration of the track-bound vehicle, which is dependent on the speed of the track-bound vehicle.
  • the optimal speed profile for the track-guided vehicle can be selected in this way. As long as the traction switch-off results in a higher speed of the track-guided vehicle being able to be achieved, i. H. the track-guided vehicle does not need to be braked as much, it is driven without traction. However, as soon as the actual speed falls below the maximum operational speed that would apply if the traction had not been switched off, due to the lack of drive, it is cheaper to switch the traction back on and continue driving at the lower maximum operational speed then in force.
  • a signal is generated which indicates that the traction has been switched off and which is transmitted to a train controller on the vehicle.
  • the signal can be used to indicate to the train controller that traction is to be switched off or switched on. Alternatively, how long the traction should be switched off can also be displayed. In addition, it is possible to indicate that the vehicle must be braked if this is to take place before the traction is switched off (more on this below).
  • the signal can also be issued in the vehicle's cab for informational purposes.
  • the signal can be a signal with a different scope of transmission.
  • the simplest signal (1 bit) only contains the information traction switched off or traction switched on. If additional information is to be transmitted with the signal, such as target speed, need for vehicle braking or acceleration, period or distance of traction cut-off, then several bits must be transmitted with the signal, with a suitable coding being chosen for the transmission of this information.
  • the signal can also be used to indicate to the on-board train control that the drive is acting as an electrodynamic brake is not available in traction-free operation.
  • the vehicle-side train control which also controls a mechanical, preferably pneumatic brake, can control the mechanical brake in such a way, taking this fact into account, that it fully provides the braking power required in the event of an emergency. This advantageously ensures safe operation of the vehicle even when traction is switched off.
  • a critical speed is defined for at least one route section, below which the traction cutoff is not used.
  • the critical speed takes into account the fact that below this critical speed there is a risk that the vehicle whose traction has been switched off will stop in the specified section of the route. This should be avoided in any case.
  • the critical speed can also be determined as a function of the length and gradient of the route section, with the critical speed being lower the greater the gradient in the specified route section and the shorter the specified route section is.
  • a critical speed is defined for at least one route section, which has a defined speed difference from the absolute maximum speed, preferably a speed difference between 5 km/h and 20 km/h from the absolute maximum speed.
  • the critical speed when determining the critical speed, there is no analysis of how high the critical speed must be, taking into account the individual route section. Rather, it is stipulated that the critical speed is to be determined at a fixed speed difference from the absolute maximum speed. The knowledge is exploited that the absolute maximum speed can be varied taking into account the conditions of the route. In addition, it is possible to define several different speed differences, with the conditions of the route being divided at least into case groups to which the different speed differences are assigned.
  • the traction is only switched off while driving on a specified route section when the vehicle has reached a specified target speed, with the vehicle being braked beforehand if the measured vehicle speed is above the target speed.
  • the specified target speed is determined for the operating state of the vehicle without traction cut-off.
  • the target speed By setting the target speed, it can be ensured that the vehicle has a sufficiently high speed when entering the specified route section, so that the vehicle can cross this route section without traction. There is the possibility that the vehicle must be brought closer to the speed plateau specified by the target speed by braking.
  • the electrodynamic brake provided by the drive continues to work until traction is switched off. As a result, it is advantageously possible to brake more effectively, with the mechanical brakes of the vehicle being protected and braking energy being fed back (recuperation) is possible.
  • the braking of the track-guided vehicle can be taken over by the train control system, i.e. the trackside train control device or the vehicle-side train control device, after entering the specified section of track before the traction is switched off.
  • This control is treated with priority compared to control by the train control in the functional state described and is therefore safe.
  • a memory device in which specified route sections of a route and/or speed-dependent maximum acceleration values of at least one vehicle type of track-guided vehicles are stored.
  • the device i.e. trackside train protection device or vehicle-side train protection device
  • a provision device for storing and/or providing the computer program product.
  • the provision device is, for example, a storage unit that stores and/or provides the computer program product.
  • the provision device is, for example, a network service, a computer system, a server system, in particular a distributed, for example cloud-based computer system and/or virtual computer system, which Computer program product preferably stores and / or provides in the form of a data stream.
  • the provision takes place in the form of a program data block as a file, in particular as a download file, or as a data stream, in particular as a download data stream, of the computer program product.
  • this provision can also be made, for example, as a partial download consisting of several parts.
  • Such a computer program product is read into a system, for example using the provision device, so that the method according to the invention is executed on a computer.
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the components described can also be combined with the features of the invention described above.
  • a track-guided vehicle FZ which moves in a travel direction FR on a track GL.
  • the track has a section STA, in which there is a gradient, which according to figure 1 is indicated by a descending course of the track GL.
  • the track GL can lead around a curve in a way that is not shown, so that the gradient shown is present in the curve.
  • control center LZ which can communicate with the vehicle FZ via antennas AT on the vehicle FZ and the control center LZ via a first interface S1. Furthermore, the vehicle FZ can also communicate with a satellite STL via the antenna AT via a second interface S2 in order, for example, to be able to carry out a satellite-based localization of the vehicle FZ.
  • the control center LZ also represents a trackside train control system. how figure 2 can be seen, the trackside train control device SZE and the vehicle-side train control device ZZE each form the trackside part and the vehicle part of a train control device ZE.
  • the trackside train control device SZE has a first computer CP1, which is connected to a first storage device SE1 via a third interface S3.
  • the first computer CP1 can evaluate the signals of a first sensor SN1, which is connected to the first computer CP1 via a fourth interface S4.
  • Communication of the first computer CP1 is also possible with a second computer CP2 via the first interface S1, the second computer CP2 being part of the on-board train control device ZZE.
  • the computer CP2 is also connected to a second memory device SE2 via a fifth interface S5 and to a second sensor SN2 via a sixth interface S6.
  • the two sensors SN1, SN2 represent devices with which the train traffic on the track GL can be detected. This can be, for example, balises installed in the track, balise antennas installed in the vehicle, axle counters, track circuits, optical detection devices and the like.
  • FIG 3 the process sequence of the method according to the invention is shown schematically in a flow chart. This flowchart is greatly simplified. The method steps shown can be broken down into the individual method steps described in connection with this application. Also shown is cooperation between the railway operator BB and the vehicle ZZE train control system and SZE trackside train control system. It should be noted here that the division of tasks in the train control device ZE can also be designed differently and is therefore only to be understood as an example.
  • a step CLC VOP is calculated for a calculation step for an operational maximum speed that the vehicle on the track may not exceed depending on the course of the route.
  • an absolute maximum speed VVT which applies to the sections of the route and is specified by the railway operator BB, is retrieved from the third storage device SE3.
  • route sections can then be identified and specified in a determination step for specified route sections ST_STA, in which traction is to be switched off in order to be able to increase the operational maximum speed VOP (more on this below).
  • the operational maximum speeds VOP are calculated for these identified route sections STA in a further calculation step CLC VOP.
  • the determined route sections STA and the calculated operational maximum speeds VOP can be transferred to the third storage device SE2 and the first storage device SE1. Alternatively (not shown), this data can be transmitted to the second memory device SE2 of the on-board train control device ZZE.
  • the train operation If the train operation is now started, it also starts, as in figure 3 shown, the vehicle-side train control device ZZE of a vehicle in question.
  • the location is determined, for example, using the in figure 1 illustrated satellite STL, which represents, for example, a GPS system, detected.
  • the determined position can be further processed and also transferred to the trackside train control device SZE via the first interface S1.
  • a query step STA? for the presence of one of the predetermined route sections, it is checked whether the vehicle is on one of said route sections STA. If this is not the case, then the train continues to run in a first operating mode, in which the train has been since it started and in which the traction of the drive machines is switched on. However, if this is the case, in a further query step TR? queried for the traction whether it is switched on. This is the case when the vehicle has just entered the road section STA. In this case, traction is switched off in a switch-off step for traction TR_OF. In a signal GN_SG generation step, a signal is generated which indicates the fact that traction is switched off. This can, for example, be displayed in the driver's cab of the vehicle in a manner that is not shown in detail. In addition, the signal can also be transferred to the trackside train control device SZE via the first interface S1 (more on this below).
  • a further query step for the specified route section STA? is asked again whether the train is (still) on the route section. If this is not (or no longer) the case, the traction is switched on again in a switch-on step for the traction TR_ON, so that the train is driven again. Otherwise or after the latter step, in a query step for the end of service of the train STP? queried whether the operation of the vehicle in question has ended. If this is the case, the method is stopped; if this is not the case, the method is continued in a recursion loop with the repetition of the locating step for the track-bound vehicle POS_FZ.
  • monitoring processes are running in the trackside train control device SZE, which are shown as an example of a monitoring step for the operating situation MN_TF.
  • the signal transmitted via the first interface S1 which includes the shutdown of the traction, is transmitted.
  • other aspects of operation can be taken into account, for example through the in figure 2 sensors SN1, SN2 shown can be determined. Operational changes related to the timetable, for which the railway operator BB is responsible, can also be taken into account in this step.
  • a change of operation is required. If this is the case, via the first interface S1, as in figure 3 shown as an example, influenced the operating status of the traction.
  • the operating mode BM2 can thus be brought about by the trackside train control device SZE by initiating the switch-off step for the traction TR OF or the first operating mode BM1 can be brought about by the switch-on step for the traction TR_ON being brought about.
  • FIG 4 a case is shown in which a train originally not equipped with the on-board train control system ZZE is considered. Before the equipment, this train had an operational maximum speed for non-equipped trains VOPO, which in figure 4 is shown with a chain line.
  • a vehicle that is equipped with the said on-board train control device ZZE must observe an operational maximum speed when traction VOPE is switched on, at least if it is not equipped with the traction switch-off according to the invention.
  • the maximum operational speed of the equipped train VOPE would be below the maximum operational speed of the non-equipped train VOPO. As already explained, this is unsatisfactory because the rail operator as a customer is interested in a performance gain by equipping the vehicles and could not exploit this in certain sections of the route.
  • the specified route section STA is a curve that is connected to a downhill gradient in the direction of travel FR of the vehicle.
  • the speed in both scenarios must be below the the operational maximum speed applicable in the STA section of the route with the traction VOPA switched off. This is already achieved before reaching the section STA by the electrodynamic brake of the drive, which is still switched off at this moment and can therefore still achieve a braking effect.
  • the gradient in the route section STA is sufficient to accelerate the vehicle even without traction if it is not braked by the mechanical brakes.
  • the speed VM1 therefore increases in the relevant route section STA, but is still at the maximum operational speed VPA at the end of this route section.
  • the traction is switched on again and the vehicle can be accelerated to the maximum operational speed with the traction switched on VOPE.
  • the second scenario shows that in this case the gradient is not sufficient to accelerate the train, but it would coast without traction.
  • the actually measured speed VM2 in the road section STA therefore continues to fall and while driving through the road section STA it still falls below the operational maximum speed with activated traction VOPE (indicated by the dotted line in the road section). This means that if traction were still switched off, the speed would fall below the speed that should not be exceeded when traction was switched on.
  • the trackside train control device SZE or alternatively the vehicle-side train control device ZZE intervene and turn on the traction again while passing through the track section.

Landscapes

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

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines spurgeführten Fahrzeugs (FZ), bei dem eine rechnergestützte Ermittlung einer betrieblichen Höchstgeschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) durchgeführt wird. Für einen ersten Betriebsmodus des Verfahrens wird zumindest für einen überwiegenden Teil eines zu befahrenden Streckennetzes die betriebliche Höchstgeschwindigkeit ausgehend von einer vorgegebenen absoluten Höchstgeschwindigkeit abzüglich einer Sicherheitsreserve berechnet und bei der Bestimmung der Sicherheitsreserve wird eine feste, maximal mögliche Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) oder eine von der aktuellen Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) abhängige maximal mögliche Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) berücksichtigt. Zum Befahren eines vorgegebenen Streckenabschnitts (STA), z. B. einer abschüssigen und/oder kurvigen Strecke, in einem zweiten Betriebsmodus des Verfahrens wird die Traktion temporär abgeschaltet und die Sicherheitsreserve wird ohne Berücksichtigung der festen oder der von der aktuellen Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) abhängigen maximal möglichen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) bestimmt, solange die Traktion temporär abgeschaltet ist. Ferner umfasst die Erfindung eine streckenseitige sowie eine fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung, ein Computerprogrammprodukt und eine Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines spurgeführten Fahrzeugs, bei dem eine rechnergestützte Ermittlung einer betrieblichen Höchstgeschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeugs durchgeführt wird, wobei für einen ersten Betriebsmodus des Verfahrens zumindest für einen überwiegenden Teil eines zu befahrenden Streckennetzes die betriebliche Höchstgeschwindigkeit ausgehend von einer vorgegebenen absoluten Höchstgeschwindigkeit abzüglich einer Sicherheitsreserve berechnet wird, bei der Bestimmung der Sicherheitsreserve eine feste maximal mögliche Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs oder eine von der aktuellen Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs abhängige maximal mögliche Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs berücksichtigt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine streckenseitige Zugsicherungseinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung. Zuletzt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Bereitstellungsvorrichtung für dieses Computerprogrammprodukt, wobei das Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung dieses Verfahrens ausgestattet ist.
  • Eisenbahnlinien in Ballungsräumen mit besonders großem Verkehrsaufkommen werden vielerorts mit einem Zugbeeinflussungssystem ausgestattet, das das Fahren im beweglichen Blockabstand (dem sogenannten Moving Block) ermöglicht. Der Moving Block ist eine sich mit dem Zug bewegende Freigabe eines Streckenabschnittes, im Folgenden Fahrerlaubnis genannt. Hierfür haben sich CBTC-Systeme bewährt (communication-based train control), bei denen ein streckenseitiger Teil des Zugbeeinflussungssystems die Fahrterlaubnisse verwaltet und erteilt und bei denen ein fahrzeugseitiger Teil des Zugbeeinflussungssystems die Fahrterlaubnis-Länge und Streckeninformationen nutzt, um die aktuelle Höchstgeschwindigkeit zu errechnen, und einen Steuerwert (Beschleunigung/Bremsung) an das Zugsteuergerät auszugeben. Der Eisenbahninfrastrukturbetreiber gibt zur Auslegung des CBTC-Systems auf die Berechnung der Höchstgeschwindigkeiten typischerweise eine zulässige Höchstgeschwindigkeit, den "Never-to-Exceed"-Speed, vor, die auch unter mehreren kumulierten Fehlerfällen niemals überschritten werden darf.
  • Die fahrzeugseitige CBTC-Einrichtung bestimmt zu jedem Zeitpunkt ausgehend von der "Never-to-Exceed"-Speed (im Rahmen dieser Erfindung auch als absolute Höchstgeschwindigkeit bezeichnet, weil festgelegt und vorgegeben) und unter Berücksichtigung eines Safe Braking Models (definiert beispielsweise in IEE 1474.1) eine maximale betriebliche Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug die vorgegebene "Never-to-Exceed"-Speed nicht verletzen kann. Die maximale betriebliche Geschwindigkeit ist damit die Geschwindigkeit, die durch das Zugbeeinflussungssystem für den tatsächlichen Zugbetrieb vorgegeben wird.
  • Alternativ zu einer Bestimmung der maximalen betrieblichen Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt kann auch eine maximale betriebliche Geschwindigkeit vorab bestimmt werden. Diese Bestimmung erfolgt dann ortsabhängig für das Streckennetz. Anders ausgedrückt werden für einzelne Streckenabschnitte des Streckennetzes feste maximale betriebliche Geschwindigkeiten festgelegt.
  • Die maximale betriebliche Geschwindigkeit liegt abhängig von den Streckengegebenheiten mit einer Sicherheitsreserve unterhalb der "Never-to-Exceed"-Speed, beispielsweise 5 km/h bis 10 km/h, in Bereichen mit starkem Gefälle sogar bis zu 12,5 km/h. Diese Geschwindigkeitsdifferenz hat damit auch Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems, sie wirkt einer attraktiven, kurzen Fahrzeit entgegen.
  • Das Problem tritt zum Beispiel bei der Ausrüstung von Strecken mit CBTC-Systemen vermehrt auf, wenn in zunehmendem Maße auch nachteilhaft (d. h. nicht für CBTC optimiert) trassierte Strecken mit CBTC nachgerüstet werden sollen. Die Einführung von CBTC soll aber nach Möglichkeit zu keinen Performance-Verlusten im Vergleich mit dem Altsystem führen, nur weil die Sicherheitsreserve eingehalten werden muss. Andererseits soll das Sicherheitskonzept aber nicht verletzt werden.
  • Anhand des CBTC Systems sind die Zusammenhänge vorstehend erläutert worden. Sinngemäß gelten diese Überlegungen allerdings auch für andere Zugbeeinflussungssysteme.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, standardkonform eine höhere gefahrene Geschwindigkeit in einem Zugbeeinflussungssystemen wie dem CBTC-System zu ermöglichen, um damit die Leistungsfähigkeit des abgewickelten Zugverkehrs zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Verfahren) erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Befahren eines vorgegebenen Streckenabschnitts in einem zweiten Betriebsmodus des Verfahrens die Traktion temporär abgeschaltet wird, wobei die Sicherheitsreserve ohne Berücksichtigung der festen oder der von der aktuellen Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs abhängigen maximal möglichen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs bestimmt wird, während die Traktion temporär abgeschaltet ist.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung, zum Beispiel die CBTC Onboard Unit, während der Fahrt des Zuges an einem Geschwindigkeitsplateau positionsabhängig, d. h. in einem vorgegebenen Streckenabschnitt, die Traktion des Zuges sicher abschaltet, um eine höhere Geschwindigkeit erzielen zu dürfen.
  • Schaltet das fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung, zum Beispiel die CBTC Onboard Unit, die Traktion sicher ab, kann der Zug nämlich nicht irrtümlicherweise beschleunigen, das heißt zum Beispiel, dass ein die maximal mögliche Beschleunigung berücksichtigender Anteil in einem Safe Braking Model (mit anderen Worten einem mathematischen Modell für sicheres Bremsen) auf null reduziert werden kann. Damit kann die Sicherheitsreserve zwischen "Never-to-Exceed"-Speed und maximaler betrieblicher Geschwindigkeit positionsabhängig durch Abschaltung der Traktion (zum Beispiel durch Deaktivierung der Antriebmaschinen) reduziert werden.
  • Dadurch, dass die Traktionsabschaltung nur auf Streckenabschnitten durchgeführt wird, die vorher festgelegt wurden, kann die Traktionsabschaltung auf Streckenabschnitte beschränkt werden, wo eine Erhöhung der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit überhaupt zu einer Steigerung der Performance im Fahrplan führt. Dies bedeutet, dass in allen anderen Streckenabschnitten, wo die betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion mit einer geringeren Sicherheitsreserve gewählt werden kann, keine Traktionsabschaltung erfolgen muss und insofern ein Antrieb des spurgeführten Fahrzeugs möglich ist.
  • Außerdem wird der Antrieb, wenn die Traktion nicht abgeschaltet wird, auch als elektrodynamische Bremse verwendet, was die mechanischen Bremsen schont und eine Rückspeisung elektrischer Energie in das elektrische Versorgungsnetz ermöglicht. Eine Traktionsabschaltung nur in dafür vorgesehenen Streckenabschnitten vereint somit die Vorteile einer möglichst hohen Geschwindigkeit in kritischen Streckenabschnitten mit den Vorteilen einer Möglichkeit, den Antrieb in den nicht kritischen Streckenabschnitten als elektrodynamische Bremse zu nutzen.
  • Bei der Bestimmung der von der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs abhängigen maximalen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs können unterschiedliche Ansätze verfolgt werden. Grundsätzlich hängt es von dem Antrieb ab, welche Fahrzeugbeschleunigung dieser bei einer bestimmten Geschwindigkeit maximal erreichen kann. Diese Beschleunigungswerte können fahrzeugspezifisch beispielsweise in einer Datenbank zur Verfügung gestellt werden, um die maximal mögliche Beschleunigung zu ermitteln. Dabei kann die maximal mögliche Beschleunigung geschwindigkeitsabhängig für jedes Fahrzeug gespeichert werden oder es wird pauschal eine maximal mögliche Beschleunigung für alle Geschwindigkeiten des betreffenden Fahrzeugs gespeichert. Für eine Referenzgeschwindigkeit, welche für die Bestimmung der maximalen Beschleunigung herangezogen wird, gibt es mehrere Ansätze.
  • Es kann die augenblicklich gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeugs herangezogen werden, da diese im Augenblick der Einfahrt des Fahrzeugs in den vorgegebenen Streckenabschnitt eine Aussage über das tatsächliche Gefahrenpotenzial möglich macht. Weiterhin kann eine Zielgeschwindigkeit festgelegt werden, für die die maximale Beschleunigung ermittelt wird. Diese Zielgeschwindigkeit kann eine Vorgabe für den vorgegebenen Streckenabschnitt sein, wobei die Zielgeschwindigkeit unterhalb der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit liegen kann. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn es sich bei dem vorgegebenen Streckenabschnitt um eine Gefahrenstelle (beispielsweise eine Kurve) handelt, die mit einer bestimmten Geschwindigkeitsbegrenzung befahren werden muss.
  • Die Zugbeeinflussungseinrichtung gemäß der Erfindung weist einen streckenseitigen Teil, auch als streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung bezeichnet, und einen fahrzeugseitigen Teil, auch als fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung bezeichnet, auf. Wenn im Folgenden nur von der Zugbeeinflussungseinrichtung die Rede ist, so kann es sich dabei die streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung, die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung oder beide Teile der genannten Zugbeeinflussungseinrichtung handeln.
  • Unter "rechnergestützt" oder "computerimplementiert" kann im Zusammenhang mit der Erfindung eine Implementierung des Verfahrens verstanden werden, bei dem mindestens ein Computer oder Prozessor mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt.
  • Der Ausdruck "Rechner" oder "Computer" deckt alle elektronischen Geräte mit Datenverarbeitungseigenschaften ab. Computer können beispielsweise Personal Computer, Server, Handheld-Computer, Mobilfunkgeräte und andere Kommunikationsgeräte, die rechnergestützt Daten verarbeiten, Prozessoren und andere elektronische Geräte zur Datenverarbeitung sein, die vorzugsweise auch zu einem Netzwerk zusammengeschlossen sein können.
  • Unter einem "Prozessor" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise einen Wandler einen Sensor zur Erzeugung von Messsignalen oder eine elektronische Schaltung, verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor oder eine Soft-CPU verstanden werden.
  • Unter einer "Speichereinheit" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein computerlesbarer Speicher in Form eines Arbeitsspeichers (engl. Random-Access Memory, RAM) oder Datenspeichers (Festplatte oder Datenträger) verstanden werden.
  • Als "Schnittstellen" können hardwaretechnisch, beispielsweise kabelgebunden oder als Funkverbindung, und/oder softwaretechnisch, beispielweise als Interaktion zwischen einzelnen Programmmodulen oder Programmteilen eines oder mehrerer Computerprogramme, realisiert sein.
  • Als "Programmmodule" sollen einzelne Funktionseinheiten verstanden werden, die einen erfindungsgemäßen Programmablauf von Verfahrensschritten ermöglichen. Diese Funktionseinheiten können in einem einzigen Computerprogramm oder in mehreren miteinander kommunizierenden Computerprogrammen verwirklicht sein. Die hierbei realisierten Schnittstellen können softwaretechnisch innerhalb eines einzigen Prozessors umgesetzt sein oder hardwaretechnisch, wenn mehrere Prozessoren zum Einsatz kommen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Bestimmung der Sicherheitsreserve zusätzlich ein Messfehler für die gemessene Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs und/oder ein Spielraum der fahrzeugseitigen Zugsteuerung (ATO) berücksichtigt wird.
  • Die Sicherheitsreserve, zwischen der absoluten Höchstgeschwindigkeit V_vital, also der Never-to-Exceed-Speed, und der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit V_operating wird somit bestimmt unter zusätzlicher Berücksichtigung beispielsweise der folgenden Aspekte:
    • Geschwindigkeits-Messfehler TP_Speed_Err in km/h
    • Regel-Spielraum der ATO (Automatic Train Operation):
      TP_Spd_CTRL Ausgabe an das Fahrzeugsteuergerät
    • dem Safe-Braking-Model Delta_V_EBIC.
  • Es ergibt sich: V_operating = V_vital − Delta_V_EBIC − TP_Spd_Err − TP_Spd_CTRL
    Figure imgb0001
  • Die ersten beiden Summanden sind relativ konstant und können nur mit erheblichem Entwicklungsaufwand in geringem Maße reduziert werden. Das hier beispielhaft dargestellten Safe-Braking-Model enthält einen Algorithmus, mit dessen Hilfe abgeschätzt werden kann, welchen Einfluss die von der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs abhängige maximale Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs auf die Sicherheitsreserve hat. Hier liegt, wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß das Potential, das durch Abschaltung der Traktion gehoben werden kann. Denn dann braucht die zur Traktion gehörige Komponente des Safe-Braking-Model nicht Berücksichtigung zu finden.
  • Für die Größe des Summanden des Safe-Braking-Models (Delta_V_EBIC, EBIC steht für Emergency Brake Intervention Curve) ist die maximal mögliche Zugbeschleunigung Yt in ms2 wesentlich. Sie hängt von der gefahrenen Geschwindigkeit ab, liegt zwischen 0, 2 und 1,3 m/s2 und ist gerade bei Geschwindigkeiten von unter 60 km/h bedeutsam, da in diesem Geschwindigkeitsbereich die größten Beschleunigungen realisiert werden können. Sie kann auch für alle Geschwindigkeiten konstant mit ihrem geschwindigkeitsabhängigen Maximum angesetzt werden.
  • Einen weiteren Einfluss hat die Beschleunigung auf Grund eines Streckengefälles Ypmin in m/s2, die von der maximalen Steigung max (gradient) auf dem Streckenabschnitt abhängt, die als Gefälle ein negatives Vorzeichen hat. Die Erdbeschleunigung g geht ebenfalls in die Beschleunigung auf Grund eines Streckengefälles ein. Der das Safe-Braking-Model berücksichtigende Summand Delta_V_EBIC entsteht aus der Annahme, dass die nicht sichere ATO irrtümlicherweise den Zug voll beschleunigen könnte und der sichere ATP-Teil (Automatic Train Protection) des Zugbeeinflussungssystems den Zug erst nach Erkennen der Überschreitung der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit mit einer Notbremsung abbremsen kann. Hierfür werden der Zeitbedarf für das Abschalten Tt in s des Antriebs und die Zeit bis zum Aufbau der Bremswirkung Te in s berücksichtigt. Der Faktor 3, 6 dient lediglich der Umrechnung in km/h.
  • Es ergibt sich: Delta_V_EBIC = Yt + Ypmin ⋅ Tt + Ypmin ⋅ Te ⋅ 3 , 6
    Figure imgb0002
     Mit Ypmin = − 1 ⋅ g ⋅ max gradient
    Figure imgb0003
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorgegebene Streckenabschnitt von einer Streckendatenbank abgerufen wird.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Streckendatenbank Streckenabschnitte hinterlegt werden, in denen beispielsweise die CBTC-Onboard-Unit (genauer die durch diese realisierte ATP) die Traktion sicher abschalten soll, so dass in diesen Zonen das Safe-Braking-Model nach dem erfindungsgemäßen Verfahren optimiert werden kann. Stellt die CBTC-Onboard-Unit über ihre Ortsinformation fest, dass der Zug sich in einer solchen Zone befindet, findet die sichere Antriebsabschaltung statt und der Zug rollt. Nach Ende der Zone schaltet die CBTC-Onboard-Unit die Traktion wieder ein, sodass die ATO den Zug wieder beschleunigen oder elektrodynamisch bremsen kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Traktionsabschaltung durch Steuerbefehle unterstützt wird, die von einer streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung an eine fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung übertragen werden.
  • In diesem Fall kann der Steuerbefehl zur Traktionsabschaltung zum Beispiel auch von dem streckenseitigen Zugbeeinflussungssystem an das fahrzeugseitige Zugbeeinflussungssystem übertragen werden, um die Traktionsabschaltung zu erreichen. Eine andere Möglichkeit der Unterstützung durch Steuerbefehle seitens der streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung kann darin bestehen, dass der fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung Steuerbefehle übertragen werden, die die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung dazu veranlassen den Zeitraum der Traktionsabschaltung zu bestimmen oder, wenn schon bekannt, zu modifizieren. In diesem Fall verbleibt die direkte Ansteuerung der Traktionsabschaltung bei der fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung.
  • In beiden Fällen muss das Zugbeeinflussungssystem die Position des Zuges verfolgen und kann vorzugsweise den Streckenabschnitt aus der Streckendatenbank abrufen. Bei bekannter Position können die besagten Steuerbefehle ausgehend von der Erfassung der tatsächlich vorliegenden Betriebsbedingungen erzeugt werden, um auf individuelle Betriebssituationen zu reagieren. Diese Betriebssituationen sind nicht immer vorhersehbar, sodass Steuerbefehle zur Anpassung des optimalen Zeitraumes einer Traktionsabschaltung vorteilhaft zu einer weiteren Optimierung der Performance des Zugverkehrs beitragen.
  • Zum Beispiel könnte ein Steuerbefehl für den betreffenden vorgegebenen Streckenabschnitt lauten: Traktionsabschaltung später aktivieren, Traktionsabschaltung früher deaktivieren oder Traktionsabschaltung gar nicht aktivieren. Hierdurch lassen sich Anpassungen vornehmen, wobei davon ausgegangen wird, dass sich eine Traktionsabschaltung in keinem Fall über den betreffenden Streckenabschnitt hinaus erstrecken darf.
  • Beispielsweise könnte der aktuelle Betrieb wegen zu dichter Zugfolge oder aus anderen Gründen eine verringerte Geschwindigkeit erfordern. Dies kann bedeuten, dass die optimierte betriebliche Höchstgeschwindigkeit gerade ohnehin nicht erreicht werden kann. In diesem Fall kann auf eine Traktionsabschaltung in dem betreffenden vorgegebenen Streckenabschnitt verzichtet werden, sodass vorteilhaft weiter ein Bremsen mittels der elektrodynamischen Bremswirkung des Antriebs sowie auch eine Beschleunigung - dann aber nur auf die nicht optimierte betriebliche Höchstgeschwindigkeit - möglich bleibt. Dadurch kann flexibler auf die gerade bestehende individuelle Verkehrssituation reagiert werden und ein eventueller mechanischer Verschleiß der mechanischen Bremsen minimiert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als vorgegebener Streckenabschnitt ein Streckenabschnitt mit Gefälle in Fahrtrichtung des spurgebundenen Fahrzeugs und/oder mit im Vergleich zu anderen Streckenabschnitten reduzierter absoluter Höchstgeschwindigkeit (Kurve, Bahnübergang Gefahrenstelle) festgelegt wird.
  • Bei Streckenabschnitten mit Gefälle kann sich der erfindungsgemäße Zugewinn für die betriebliche Höchstgeschwindigkeit besonders vorteilhaft auswirken. Wie bereits erwähnt, muss die Sicherheitsreserve bei abschüssigen Strecken größer gewählt werden, weil eine ungewollte Erhöhung der Antriebsleistung im Vergleich auch zu einer stärkeren ungewollten Beschleunigung führt. Wird in diesen Bereichen die Traktion abgeschaltet, kann es zu dieser ungewollten Beschleunigung nicht kommen.
  • Gleichzeitig ist eine Traktionsabschaltung auch einfacher möglich, da das Rollen des spurgeführten Fahrzeugs ohne Antrieb auf abschüssigen Strecken je nach Gefälle weniger gebremst, gar nicht gebremst oder sogar beschleunigt wird. Im Falle einer Beschleunigung ist allerdings zu beachten, dass die elektrodynamische Bremse dann nicht zur Verfügung steht. Hier können also alternativ Betriebszustände, bei denen keine Traktionsabschaltung gewählt wird, vorteilhafter sein. Dies wird bei der Erstellung der Streckendatenbank berücksichtigt und kann auch in Abhängigkeit von der gemessenen Eintrittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in den betreffenden vorgegebenen Streckenabschnitt bestimmt werden.
  • Ähnliche Überlegungen können für Streckenabschnitte mit im Vergleich zu anderen Streckenabschnitten reduzierter absoluter Höchstgeschwindigkeit angestellt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Gefahrenstellen wie Bahnübergänge oder Gleisbaustellen handeln. Auch in Kurven, die im weiteren Sinne ebenfalls eine Gefahrenstelle darstellen können, kann es erforderlich sein, die absolute Höchstgeschwindigkeit herabzusetzen.
  • Wie bereits erwähnt, sind die potenziell zu erwartenden maximalen Beschleunigungen bei geringeren Geschwindigkeiten höher. Daher wirkt sich eine Geschwindigkeitsreduktion aufgrund der Herabsetzung der absoluten Höchstgeschwindigkeit auch auf die Sicherheitsreserve aus, die in diesem Fall ebenfalls größer gewählt werden muss.
  • In den Fällen, bei denen eine Traktionsabschaltung dazu führt, dass die Geschwindigkeit weniger reduziert werden muss, kann einer der vorgegebenen Streckenabschnitte zur Traktionsabschaltung vorgesehen werden. Wenn das spurgeführte Fahrzeug in diesem Falle aufgrund des ausbleibenden Antriebs die mit Berücksichtigung der Traktion berechnete geringere betriebliche Höchstgeschwindigkeit unterschreitet, kann die Traktion wieder eingeschaltet werden, damit die Geschwindigkeit auf diesem Niveau gehalten werden kann und nicht weiter absinkt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Traktion unter der Bedingung, dass eine tatsächlich gemessene Geschwindigkeit des spurgeführten Fahrzeugs innerhalb des vorgegebenen Streckenabschnitts unter die betriebliche Höchstgeschwindigkeit, die gelten würde, wenn die Sicherheitsreserve mit Berücksichtigung der von der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs abhängigen maximalen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs berechnet würde, fällt, eingeschaltet wird, und die Sicherheitsreserve für den verbleibenden Teil des vorgegebenen Streckenabschnitts unter Berücksichtigung der von der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs abhängigen maximalen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs bestimmt wird.
  • Wie bereits erwähnt, kann so das optimale Geschwindigkeitsprofil für das spurgeführte Fahrzeug ausgewählt werden. Solange die Traktionsabschaltung dazu führt, dass im Ergebnis eine höhere Geschwindigkeit des spurgeführten Fahrzeugs realisiert werden kann, d. h. das spurgeführte Fahrzeug weniger abgebremst werden muss, wird ohne Traktion gefahren. Sobald aber aufgrund des fehlenden Antriebs die tatsächliche Geschwindigkeit unter die betriebliche Höchstgeschwindigkeit fällt, die gelten würde, wenn die Traktion nicht abgeschaltet worden wäre, ist es günstiger, die Traktion wieder einzuschalten, und mit der dann geltenden geringeren betrieblichen Höchstgeschwindigkeit weiterzufahren.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Signal generiert wird, welches die Abschaltung der Traktion anzeigt und welches an eine fahrzeugseitige Zugsteuerung übertragen wird.
  • Mit dem Signal kann der Zugsteuerung angezeigt werden, dass die Traktion abgeschaltet oder eingeschaltet werden soll. Alternativ kann auch angezeigt werden, wie lange die Traktion abgeschaltet sein soll. Überdies ist es möglich, eine erforderliche Abbremsung des Fahrzeugs anzuzeigen, falls diese vor der Traktionsabschaltung noch erfolgen soll (hierzu im Folgenden noch mehr) . Das Signal kann auch im Führerstand des Fahrzeugs zu Informationszwecken ausgegeben werden.
  • Bei dem Signal kann es sich je nach Einsatzzweck um ein Signal mit unterschiedlichem Übertragungsumfang handeln. Das einfachste Signal (1 Bit) enthält lediglich die Information Traktion abgeschaltet oder Traktion eingeschaltet. Sollen weitere Informationen mit dem Signal übertragen werden, wie beispielsweise Zielgeschwindigkeit, Erfordernis einer Bremsung oder Beschleunigung des Fahrzeugs, Zeitraum oder Strecke der Traktionsabschaltung, dann müssen mit dem Signal mehrere Bit übertragen werden, wobei eine geeignete Kodierung für die Übertragung dieser Informationen gewählt wird.
  • Mit dem Signal kann der fahrzeugseitigen Zugsteuerung außerdem angezeigt werden, dass der Antrieb als elektrodynamische Bremse im traktionsfreien Betrieb nicht zur Verfügung steht. Die fahrzeugseitige Zugsteuerung, die auch eine mechanische, vorzugsweise pneumatische Bremse ansteuert, kann unter Berücksichtigung dieser Tatsache die mechanische Bremse derart ansteuern, dass diese die im Einsatzfall erforderliche Bremsleistung vollständig erbringt. Hierdurch wird vorteilhaft ein sicherer Betrieb des Fahrzeugs auch bei Traktionsabschaltung sichergestellt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für mindestens einen Streckenabschnitt eine kritische Geschwindigkeit festgelegt wird, unterhalb derer die Traktionsabschaltung nicht zum Einsatz kommt.
  • Die Festlegung einer kritischen Geschwindigkeit trägt dem Umstand Rechnung, dass unterhalb dieser kritischen Geschwindigkeit die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug, dessen Traktion abgeschaltet wurde, in dem vorgegebenen Streckenabschnitt stehen bleibt. Dies sollte in jedem Falle vermieden werden. Vorteilhaft kann die kritische Geschwindigkeit auch in Abhängigkeit von der Länge und dem Gefälle des Streckenabschnittes bestimmt werden, wobei die kritische Geschwindigkeit umso geringer sein kann, je größer das Gefälle in dem vorgegebenen Streckenabschnitt ist und je kürzer der vorgegebene Streckenabschnitt ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für mindestens einen Streckenabschnitt eine kritische Geschwindigkeit festgelegt wird, die eine festgelegte Geschwindigkeitsdifferenz zur absoluten Höchstgeschwindigkeit aufweist, bevorzugt eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen 5 km/h und 20 km/h von der absoluten Höchstgeschwindigkeit.
  • Bei diesem Ansatz wird bei der Festlegung der kritischen Geschwindigkeit nicht analysiert, wie hoch die kritische Geschwindigkeit unter Berücksichtigung des individuellen Streckenabschnittes sein muss. Vielmehr wird festgelegt, dass die kritische Geschwindigkeit in einer festgelegten Geschwindigkeitsdifferenz zur absoluten Höchstgeschwindigkeit zu bestimmen ist. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass auch die absolute Höchstgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Gegebenheiten der Strecke variiert werden kann. Außerdem ist es möglich mehrere verschiedene Geschwindigkeitsdifferenzen festzulegen, wobei die Gegebenheiten der Strecke zumindest in Fallgruppen aufgeteilt werden, denen die verschiedenen Geschwindigkeitsdifferenzen zugeordnet werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Traktion während des Befahrens eines vorgegebenen Streckenabschnitts erst abgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug eine festgelegte Zielgeschwindigkeit erreicht hat, wobei das Fahrzeug vorher abgebremst wird, wenn die gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeugs oberhalb der Zielgeschwindigkeit liegt.
  • Für die festgelegte Zielgeschwindigkeit gilt, dass diese für den Betriebszustand des Fahrzeugs ohne Traktionsabschaltung bestimmt wird. Durch die Festlegung der Zielgeschwindigkeit kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug eine genügend hohe Geschwindigkeit bei Einfahrt in den vorgegebenen Streckenabschnitt aufweist, damit das Fahrzeug diesen Streckenabschnitt ohne Traktion durchqueren kann. Dabei besteht die Möglichkeit, dass das Fahrzeug an das durch die Zielgeschwindigkeit vorgegebene Geschwindigkeitsplateau durch Bremsen angenähert werden muss. Dabei wirkt die elektrodynamische Bremse, die der Antrieb zur Verfügung stellt, noch bis zur Abschaltung der Traktion. Hierdurch kann vorteilhaft effektiver gebremst werden, wobei die mechanischen Bremsen des Fahrzeugs geschont werden und die Rückspeisung von Bremsenergie (Rekuperation) möglich ist.
  • Um dennoch einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, kann die Abbremsung des spurgeführten Fahrzeuges nach Einfahrt in den vorgegebenen Streckenabschnitt vor dem Abschalten der Traktion durch das Zugbeeinflussungssystem, also die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung oder die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung übernommen werden. Diese Steuerung wird im Vergleich zu einer Steuerung durch die Zugsteuerung in dem beschriebenen Funktionszustand prioritär behandelt und ist damit sicher.
  • Die genannte Aufgabe wird alternativ mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Streckenseitige Zugsicherungseinrichtung oder Fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung) erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass dieser eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung (Streckenseitige Zugsicherungseinrichtung oder Fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung) ist vorgesehen, dass eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, in der vorgegebene Streckenabschnitte einer Strecke und/oder geschwindigkeitsabhängige maximale Beschleunigungswerte mindestens eines Fahrzeugtyps von spurgeführten Fahrzeugen abgespeichert sind.
  • Mit der Einrichtung (d.h. Streckenseitige Zugsicherungseinrichtung oder Fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung) lassen sich die Vorteile erreichen, die im Zusammenhang mit dem obenstehend näher beschriebenen Verfahren bereits erläutert wurden. Das zum erfindungsgemäßen Verfahren Aufgeführte gilt entsprechend auch für die erfindungsgemäße Einrichtung.
  • Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder dessen Ausführungsbeispielen beansprucht, wobei mittels des Computerprogrammprodukts jeweils das erfindungsgemäße Verfahren und/oder dessen Ausführungsbeispiele durchführbar sind.
  • Darüber hinaus wird eine Bereitstellungsvorrichtung zum Speichern und/oder Bereitstellen des Computerprogrammprodukts beansprucht. Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise ein Speichereinheit, die das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt. Alternativ und/oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung beispielsweise ein Netzwerkdienst, ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes, beispielsweise cloudbasiertes Computersystem und/oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogrammprodukt vorzugsweise in Form eines Datenstroms speichert und/oder bereitstellt.
  • Die Bereitstellung erfolgt in Form eines Programmdatenblocks als Datei, insbesondere als Downloaddatei, oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des Computerprogrammprodukts. Diese Bereitstellung kann beispielsweise aber auch als partieller Download erfolgen, der aus mehreren Teilen besteht. Ein solches Computerprogrammprodukt wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in ein System eingelesen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Computer zur Ausführung gebracht wird.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Komponenten auch durch mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen der Erfindung kombinierbar.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsbemäßen Zugsicherungseinrichtung mit ihren Wirkzusammenhängen an einer Strecke schematisch,
    • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Computer-Infrastruktur der Zugsicherungseinrichtung gemäß Figur 1 als Blockschaltbild, wobei die einzelnen Funktionseinheiten Programmmodule enthalten, die jeweils in einem oder mehreren Prozessoren ablaufen können und die Schnittstellen demgemäß softwaretechnisch oder hardwaretechnisch ausgeführt sein können,
    • Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm, wobei die einzelnen Verfahrensschritte einzeln oder in Gruppen durch Programmmodule verwirklicht sein können und wobei die Funktionseinheiten und Schnittstellen gemäß Figur 2 beispielhaft angedeutet sind.
    • Figur 4 eine schematische Darstellung verschiedener Geschwindigkeitsverläufe v über der zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeugs s, wobei das Gleis GL gemäß Figur 1 eingezeichnet ist, um einen vorgegebenen Streckenabschnitt auf der Wegstrecke s zu kennzeichnen.
  • Gemäß Figur 1 ist ein spurgeführtes Fahrzeug FZ dargestellt, welches sich in einer Fahrtrichtung FR auf einem Gleis GL bewegt. Das Gleis weist einen Streckenabschnitt STA auf, in dem ein Gefälle vorliegt, welches gemäß Figur 1 durch einen absteigenden Verlauf des Gleises GL angedeutet ist. Zusätzlich kann in nicht dargestellter Weise das Gleis GL um eine Kurve führen, sodass das dargestellte Gefälle in der Kurve vorliegt.
  • Weiterhin dargestellt ist eine Leitzentrale LZ, welche durch Antennen AT auf dem Fahrzeug FZ und der Leitzentrale LZ über eine erste Schnittstelle S1 mit dem Fahrzeug FZ kommunizieren kann. Weiterhin kann das Fahrzeug FZ über die Antenne AT über eine zweite Schnittstelle S2 auch mit einem Satelliten STL kommunizieren, um beispielsweise eine satellitengestützte Ortung des Fahrzeugs FZ vornehmen zu können.
  • Im Fahrzeug FZ ist in nicht näher dargestellter Weise eine fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung vorgesehen. Ebenso repräsentiert die Leitzentrale LZ, eine streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung. Wie Figur 2 zu entnehmen ist, bildet die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung SZE sowie die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE jeweils den streckenseitigen Teil sowie den fahrzeugseitigen Teil einer Zugbeeinflussungseinrichtung ZE.
  • Der Figur 2 kann das Zusammenwirken der streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZSE und der fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE (gemeinsam Zugbeeinflussungsseinrichtung ZE bezeichnet) sowie die Kommunikation mit einer dritten Speichereinrichtung SE3 eines Bahnbetreibers BB über eine siebente Schnittstelle S7 entnommen werden.
  • Die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung SZE weist einen ersten Computer CP1 auf, der über eine dritte Schnittstelle S3 mit einer ersten Speichereinrichtung SE1 verbunden ist. Außerdem kann der erste Computer CP1 die Signale eines ersten Sensors SN1 auswerten, welcher über eine vierte Schnittstelle S4 mit dem ersten Computer CP1 verbunden ist.
  • Eine Kommunikation des ersten Computers CP1 ist überdies mit einem zweiten Computer CP2 über die erste Schnittstelle S1 möglich, wobei der zweite Computer CP2 zur fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE gehört. Auch der Computer CP2 ist über eine fünfte Schnittstelle S5 mit einer zweiten Speichereinrichtung SE2 und über eine sechste Schnittstelle S6 mit einem zweiten Sensor SN2 verbunden.
  • Die beiden Sensoren SN1, SN2 repräsentieren Einrichtungen, mit denen der Zugverkehr auf dem Gleis GL erfasst werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um im Gleis verbaute Balisen, im Fahrzeug verbaute Balisenantennen, Achszähler, Gleisstromkreise, optische Erfassungseinrichtungen und dergleichen handeln.
  • In Figur 3 ist der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Flussdiagramm dargestellt. Dieses Flussdiagramm ist stark vereinfacht. Die dargestellten Verfahrensschritte können in die im Zusammenhang mit dieser Anmeldung beschriebenen einzelnen Verfahrensschritte aufgegliedert werden. Dargestellt ist überdies ein Zusammenwirken des Bahnbetreibers BB, der fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE und streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung SZE. Hierbei ist zu bemerken, dass die Aufgabenteilung in der Zugbeeinflussungseinrichtung ZE auch anders ausgestaltet werden kann und somit nur als Beispiel zu verstehen ist.
  • Nach einem Start des Verfahrens in der streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung SZE wird für einen Berechnungsschritt für eine betriebliche Höchstgeschwindigkeit, die das Fahrzeug auf dem Gleis abhängig vom Streckenverlauf nicht überschreiten darf, in einem Schritt CLC VOP berechnet. Zu diesem Zweck wird aus der dritten Speichereinrichtung SE3 eine jeweils für die Streckenteile geltende absolute Höchstgeschwindigkeit VVT abgerufen, die der Bahnbetreiber BB vorgibt. Ausgehend von den berechneten betriebsbedingten Höchstgeschwindigkeiten VOP können dann in einem Bestimmungsschritt für vorgegebene Streckenabschnitte ST_STA Streckenabschnitte identifiziert und festgelegt werden, in denen Traktionsabschaltung erfolgen soll, um die betriebliche Höchstgeschwindigkeit VOP erhöhen zu können (hierzu im Folgenden noch mehr). Für diese identifizierten Streckenabschnitte STA werden die betrieblichen Höchstgeschwindigkeiten VOP in einem weiteren Berechnungsschritt CLC VOP berechnet. Die bestimmten Streckenabschnitte STA sowie die berechneten betrieblichen Höchstgeschwindigkeiten VOP können an die dritte Speichereinrichtung SE2 sowie die erste Speichereinrichtung SE1 übergeben werden. Alternativ (nicht dargestellt) können diese Daten an die zweite Speichereinrichtung SE2 der fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE übertragen werden.
  • Wird nun der Zugbetrieb gestartet, so startet auch, wie in Figur 3 dargestellt, die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE eines betreffenden Fahrzeugs. In einem Ortungsschritt für das spurgebundene Fahrzeug POS FZ wird der Ort beispielsweise mittels des in Figur 1 dargestellten Satelliten STL, der beispielsweise ein GPS-System repräsentiert, festgestellt. Die festgestellte Position kann weiterverarbeitet werden und über die erste Schnittstelle S1 auch an die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung SZE übergeben werden.
  • In einem Abfrageschritt STA? für das Vorliegen eines der vorgegebenen Streckenabschnitte wird geprüft, ob sich das Fahrzeug auf einem der besagten Streckenabschnitte STA befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem ersten Betriebsmodus weitergefahren, in dem sich der Zug seit dem Start befindet und in dem die Traktion der Antriebsmaschinen eingeschaltet ist. Ist dies jedoch der Fall, wird in einem weiteren Abfrageschritt TR? für die Traktion abgefragt, ob diese eingeschaltet ist. Dies ist der Fall, wenn das Fahrzeug gerade in den Streckenabschnitt STA eingefahren ist. In diesem Fall wird in einem Abschaltschritt für die Traktion TR_OF die Traktion abgeschaltet. In einem Erzeugungsschritt für ein Signal GN_SG wird ein Signal erzeugt, welches die Tatsache anzeigt, dass die Traktion abgeschaltet ist. Dies kann beispielsweise in nicht näher dargestellter Weise im Führerstand des Fahrzeugs angezeigt werden. Außerdem kann über die erste Schnittstelle S1 das Signal auch an die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung SZE übergeben werden (hierzu im Folgenden noch mehr).
  • In einem weiteren Abfrageschritt für den vorgegebenen Streckenabschnitt STA? wird wieder abgefragt, ob sich der Zug (noch) auf dem Streckenabschnitt befindet. Ist dies nicht (mehr) der Fall, wird in einem Einschaltschritt für die Traktion TR_ON die Traktion wieder eingeschaltet, sodass der Zug wieder angetrieben wird. Andernfalls oder nachdem letztgenannten Schritt wird in einem Abfrageschritt für das Betriebsende des Zuges STP? abgefragt, ob der Betrieb des betreffenden Fahrzeugs beendet wurde. Ist dies der Fall, wird das Verfahren gestoppt, ist dies nicht der Fall, wird in einer Rekursionsschleife das Verfahren mit der Wiederholung des Ortungsschrittes für das spurgebundene Fahrzeug POS_FZ fortgesetzt.
  • In der streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung SZE laufen derweil Überwachungsvorgänge ab, die exemplarisch als Überwachungsschritt der Betriebssituation MN_TF dargestellt sind. Hier wird unter anderem das über die erste Schnittstelle S1 übergebene Signal, welches die Abschaltung der Traktion beinhaltet, übergeben. Außerdem können weitere Aspekte des Betriebs berücksichtigt werden, die zum Beispiel durch die in Figur 2 dargestellten Sensoren SN1, SN2 ermittelt werden können. Auch mit dem Fahrplan zusammenhängende Betriebsänderungen, die der Bahnbetreiber BB zu verantworten hat, können in diesem Schritt Berücksichtigung finden.
  • In einem Abfrageschritt CHG? wird danach gefragt, ob eine Betriebsänderung erforderlich ist. Ist dies der Fall, wird über die erste Schnittstelle S1, wie in Figur 3 beispielhaft dargestellt, Einfluss auf den Betriebszustand der Traktion genommen. Somit kann der Betriebsmodus BM2 durch die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung SZE herbeigeführt werden, indem der Abschaltschritt für die Traktion TR OF eingeleitet wird oder der erste Betriebsmodus BM1 herbeigeführt werden, indem der Einschaltschritt für die Traktion TR_ON herbeigeführt wird.
  • Wenn keine Betriebsänderungen notwendig sind, wird in einem nächsten Abfrageschritt nach dem Betriebsende STP? geprüft, ob das Betriebsende erreicht ist. Dies setzt auch voraus, dass die fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtungen ZZE (von denen eine in Figur 3 dargestellt ist) bereits deaktiviert wurden. Ist das Betriebsende erreicht, so wird das Verfahren gestoppt.
  • In Figur 4 sind die vorstehend bereits angesprochenen verschiedenen Geschwindigkeiten in einem Geschwindigkeitsdiagramm über der zurückgelegten Wegstrecke s eines Fahrzeugs dargestellt. Dieses durchläuft eine Strecke, dargestellt durch das Gleis GL und auch einen der vorgegebenen Streckenabschnitte STA.
  • Zunächst ist in Figur 4 die absolute Höchstgeschwindigkeit WT zu erkennen, welche durch den Bahnbetreiber BB (wie bereits erläutert) vorgegeben wird und in keinem Fall überschritten werden darf. Es muss davon ausgegangen werden, dass bei einer Übertretung der absoluten Höchstgeschwindigkeit ein potentiell unsicherer und damit unfallträchtiger Betriebszustand erreicht werden würde. Um auszuschließen, dass die absolute Höchstgeschwindigkeit überschritten wird, werden betriebliche Höchstgeschwindigkeiten VOPE, VOPA angestrebt, die, wie in Figur 4 angedeutet, eine Sicherheitsreserve SR zur absoluten Höchstgeschwindigkeit WT aufweisen.
  • In Figur 4 ist ein Fall dargestellt, bei dem ein ursprünglich nicht mit der fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE ausgerüsteter Zug betrachtet wird. Vor der Ausrüstung galt für diesen Zug eine betriebliche Höchstgeschwindigkeit für nicht ausgerüstete Züge VOPO, die in Figur 4 mit einer Strichpunktlinie dargestellt ist. Demgegenüber muss ein Fahrzeug, welches mit der besagten fahrzeugseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE ausgerüstet ist, eine betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion VOPE beachten, zumindest, wenn dieser nicht mit der erfindungsgemäßen Traktionsabschaltung ausgestattet ist. In Figur 4 wird deutlich, dass aufgrund der erforderlichen Sicherheitsreserve SR in dem vorgegeben Streckenabschnitt STA die betriebliche Höchstgeschwindigkeit des ausgerüsteten Zuges VOPE unterhalb der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit des nicht ausgerüsteten Zuges VOPO liegen würde. Dies ist, wie bereits erläutert, unbefriedigend, da der Bahnbetreiber als Kunde an einem Performancegewinn durch Ausrüstung der Fahrzeuge interessiert ist und diesen in bestimmten Streckenabschnitten nicht ausschöpfen könnte.
  • Hier setzt die Erfindung an, indem in dem vorgegeben Streckenabschnitt STA die Traktion abgeschaltet wird und deswegen im Bereich dieses Streckenabschnittes die betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei ausgeschalteter Traktion VOPA gilt, die, wie in Figur 4 dargestellt, über der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit VOPO eines nicht ausgerüsteten Zuges in dem besagten Streckabschnitt liegt.
  • Der Figur 4 ist weiterhin die jeweils tatsächlich gemessene Geschwindigkeit VM1, VM2 von zwei Szenarien zu entnehmen. Wie bereits erwähnt, handelt es sich in dem Ausführungsbeispiel bei dem vorgegeben Streckenabschnitt STA um eine Kurve, die mit einem Gefälle in Fahrtrichtung FR des Fahrzeugs verbunden ist.
  • Bevor das Fahrzeug in den vorgegebenen Streckenabschnitt STA einfährt, muss die Geschwindigkeit in beiden Szenarien unter die im Streckenabschnitt STA geltende betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei ausgeschalteter Traktion VOPA abgebremst werden. Dies wird bereits vor dem Erreichen des Streckenabschnitts STA durch die elektrodynamische Bremse des Antriebs erreicht, der in diesem Augenblick noch abgeschaltet ist und infolgedessen noch eine Bremswirkung erzielen kann.
  • Bei dem ersten Szenario genügt das Gefälle in dem Streckenabschnitt STA, um das Fahrzeug auch ohne Traktion zu beschleunigen, wenn dieses nicht durch die mechanischen Bremsen abgebremst wird. Daher steigt die Geschwindigkeit VM1 in dem betreffenden Streckenabschnitt STA an, liegt jedoch am Ende dieses Streckenabschnittes immer noch der betrieblichen Höchstgeschwindigkeit VPA. Nachdem das Fahrzeug den Streckenabschnitt STA verlassen hat, wird die Traktion wieder eingeschaltet und das Fahrzeug kann auf die betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion VOPE beschleunigt werden.
  • Das zweite Szenario zeigt, dass das Gefälle in diesem Fall nicht ausreicht, um den Zug zu beschleunigen, sondern er würde ohne Traktion ausrollen. Daher sinkt die tatsächlich gemessene Geschwindigkeit VM2 in dem Streckenabschnitt STA weiter ab und sinkt noch während des Durchfahrens des Streckenabschnittes STA unter die betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion VOPE (im Streckenabschnitt durch die gepunktete Linie dargestellt). Dies bedeutet, dass bei einer weiterhin abgeschalteten Traktion die Geschwindigkeit unter diejenige Geschwindigkeit fallen würde, die bei eingeschalteter Traktion nicht überschritten werden dürfte. In diesem Fall kann entweder, wie zu Figur 3 beschrieben, die streckenseitige Zugbeeinflussungseinrichtung SZE oder alternativ die fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung ZZE eingreifen und die Traktion schon während Durchlaufen des Streckenabschnitts wieder einschalten. Wie Figur 4 zu entnehmen ist, wird dann der Zug wieder beschleunigt, allerdings nur bis zu der nun geltenden betrieblichen Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion VOPE. Erst nach Verlassen des Streckenabschnitts kann der Zug dann weiter beschleunigt werden, um die außerhalb des Streckenabschnitts STA geltende höhere betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion VOPE (hier dargestellt durch die durchgezogene Linie) zu erreichen.
    • Bezugszeichenliste
    • LZ
    Leitzentrale
    FZ
    Fahrzeug
    FR
    Fahrtrichtung
    GL
    Gleis
    AT
    Antenne
    STL
    Satellit
    STA
    Streckenabschnitt
    BB
    Bahnbetreiber
    ZE
    Zugbeeinflussungseinrichtung
    ZZE
    fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung
    SZE
    streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung
    CP1 ... CP2
    Computer
    SE1 ... SE3
    Speichereinrichtung
    SN1 ... SN2
    Sensor
    S1 ... S7
    Schnittstelle
    WT
    absolute Höchstgeschwindigkeit
    VOP
    betriebliche Höchstgeschwindigkeit
    VOPO
    betriebliche Höchstgeschwindigkeit nicht ausgerüsteter Züge
    VOPE
    betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei eingeschalteter Traktion
    VOPA
    betriebliche Höchstgeschwindigkeit bei ausgeschalteter Traktion
    VM1 ... VM2
    tatsächlich gemessene Geschwindigkeit
    SR
    Sicherheitsreserve
    STB
    Steuerbefehl
    BM1 ... BM2
    Betriebsmodus
    CLC_Vop
    Berechnungsschritt für betriebliche Höchstgeschwindigkeit
    ST_STA
    Bestimmungsschritt für vorgegebene Streckenabschnitte
    POS_FZ
    Ortungsschritt für spurgeführtes Fahrzeug
    STA?
    Abfrageschritt für vorgegebenen Streckenabschnitt
    TR?
    Abfrageschritt für Traktion
    TR_OF
    Abschaltschritt für Traktion
    GN_SG
    Erzeugungsschritt für Signal
    TR_ON
    Einschaltschritt für Traktion
    STP?
    Abfrageschritt für Betriebsende
    MN_TF
    Überwachungsschritt Betriebssituation
    CHG?
    Abfrageschritt Betriebsänderung

Claims (16)

  1. Verfahren zur Steuerung eines spurgeführten Fahrzeugs (FZ), bei dem eine rechnergestützte Ermittlung einer betrieblichen Höchstgeschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) durchgeführt wird, wobei für einen ersten Betriebsmodus des Verfahrens zumindest für einen überwiegenden Teil eines zu befahrenden Streckennetzes
    • die betriebliche Höchstgeschwindigkeit ausgehend von einer vorgegebenen absoluten Höchstgeschwindigkeit abzüglich einer Sicherheitsreserve berechnet wird,
    • bei der Bestimmung der Sicherheitsreserve eine feste maximal mögliche Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) oder eine von der aktuellen Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) abhängige maximal mögliche Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) berücksichtigt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Befahren eines vorgegebenen Streckenabschnitts (STA)in einem zweiten Betriebsmodus des Verfahrens
    • die Traktion temporär abgeschaltet wird,
    • die Sicherheitsreserve ohne Berücksichtigung der festen oder der von der aktuellen Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) abhängigen maximal möglichen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) bestimmt wird, während die Traktion temporär abgeschaltet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei der Bestimmung der Sicherheitsreserve zusätzlich ein Messfehler für die gemessene Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) und/oder ein Spielraum der fahrzeugseitigen Zugsteuerung (ATO) berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der vorgegebene Streckenabschnitt (STA) von einer Streckendatenbank abgerufen wird.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Traktionsabschaltung durch Steuerbefehle unterstützt wird, die von einer streckenseitigen Zugbeeinflussungseinrichtung (SZE) an eine fahrzeugseitige Zugbeeinflussungseinrichtung (ZZE) übertragen werden.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als vorgegebener Streckenabschnitt (STA) ein Streckenabschnitt (STA) mit Gefälle in Fahrtrichtung (FR) des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) und/oder mit im Vergleich zu anderen Streckenabschnitten (STA) reduzierter absoluter Höchstgeschwindigkeit (Kurve, Bahnübergang Gefahrenstelle) festgelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass
    • die Traktion unter der Bedingung, dass eine tatsächlich gemessene Geschwindigkeit des spurgeführten Fahrzeugs (FZ) innerhalb des vorgegebenen Streckenabschnitts (STA) unter die betriebliche Höchstgeschwindigkeit, die gelten würde, wenn die Sicherheitsreserve mit Berücksichtigung der von der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) abhängigen maximalen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) berechnet würde, fällt, eingeschaltet wird,
    • die Sicherheitsreserve für den verbleibenden Teil des vorgegebenen Streckenabschnitts (STA) unter Berücksichtigung der von der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) abhängigen maximalen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs (FZ) bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Signal generiert wird, welches die Abschaltung der Traktion anzeigt und welches an eine fahrzeugseitige Zugsteuerung übertragen wird.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für mindestens einen Streckenabschnitt (STA) eine kritische Geschwindigkeit festgelegt wird, unterhalb derer die Traktionsabschaltung nicht zum Einsatz kommt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für mindestens einen Streckenabschnitt (STA) eine kritische Geschwindigkeit festgelegt wird, die eine festgelegte Geschwindigkeitsdifferenz zur absoluten Höchstgeschwindigkeit aufweist, bevorzugt eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen 5 km/h und 20 km/h von der absoluten Höchstgeschwindigkeit.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Traktion während des Befahrens eines vorgegebenen Streckenabschnitts (STA) erst abgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug (FZ) eine festgelegte Zielgeschwindigkeit erreicht hat, wobei das Fahrzeug (FZ) vorher abgebremst wird, wenn die gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeugs (FZ) oberhalb der Zielgeschwindigkeit liegt.
  11. Streckenseitige Zugsicherungseinrichtung
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.
  12. Streckenseitige Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Speichereinrichtung (SE1 ... SE3) vorgesehen ist, in der vorgegebene Streckenabschnitte (STA) einer Strecke und/oder geschwindigkeitsabhängige maximale Beschleunigungswerte mindestens eines Fahrzeugtyps von spurgeführten Fahrzeugen (FZ) abgespeichert sind.
  13. Fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10 durchzuführen.
  14. Fahrzeugseitige Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Speichereinrichtung (SE1 ... SE3) vorgesehen ist, in der vorgegebene Streckenabschnitte (STA) einer Strecke und/oder geschwindigkeitsabhängige maximale Beschleunigungswerte mindestens eines Fahrzeugtyps von spurgeführten Fahrzeugen (FZ) abgespeichert sind.
  15. Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 10.
  16. Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt nach dem letzten voranstehenden Anspruch, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt.
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