WO2023217458A1 - Verfahren zur übermittlung eines datentelegramms an eine onboard-unit eines schienenfahrzeugs - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for transmitting a data telegram to an onboard unit of a rail vehicle.
- ETCS Train Control System ETCS
- ETCS telegrams i.e. information about the travel authorization (Movement Authority MA), the range of this MA (End of Authority EoA), predetermined braking curves, etc. , transmitted wirelessly to the control unit of a rail vehicle (onboard unit OBU) via so-called ETCS balises.
- a 27 MHz telepowering signal is sent out from the Switzerlandspitze, which induces an amount of energy into the balise that is sufficient to trigger the transmission and to actually send out the ETCS telegrams.
- ETCS telegram In order, for example, to be able to transmit an ETCS telegram to a train standing in front of a route point, e.g. a signal in ETCS Level 1, data transmission with a leaky cable to the OBU is provided, which is called “EUROLOOP” in the standardized ETCS. is listed.
- the ETCS telegram to be transmitted is picked up on an electronic control unit (line side electronic unit LEU) for the route point, i.e. also for the balises assigned to this route point, and converted by a loop modem into the corresponding signal to be transmitted via the leaky cable.
- LEU line side electronic unit
- the present invention is therefore based on the object of specifying a method for transmitting a data telegram to an onboard unit of a rail vehicle, which can be designed to be considerably simpler and less expensive and also avoids conflict with radio amateurs. In addition, this transmission must also work when the rail vehicle is stationary or traveling at slow speed.
- this object is achieved by a method for transmitting a data telegram to an onboard unit of a rail vehicle, comprising the following method steps: a) providing the data telegram to an electronic control unit for a route point and outputting the data telegram to a transponder arranged on the trackside; b) transmitting the data telegram to a data gateway coupled to the electronic control unit; c) transmitting the data telegram from the data gateway via a preferably secure data connection to a first server S1 and preferably a second server S2 which is designed to be redundant; d) transmitting the data telegram from one of the two servers to a data gateway arranged on the vehicle side, the data telegram being delivered to the vehicle-side data gateway via a mobile radio connection, and e) transmitting the data telegram from the vehicle-side data gateway to the onboard unit and evaluating the data telegram and appropriate processing of the data telegram in the onboard unit, preferably to display information relevant to the trip on a display
- the data telegram is designed as an ETCS telegram; and/or b) the transponder is designed as an ETCS balise; and/or c) the data telegram includes infill information that would otherwise be provided via a leaky cable, which, among other things, also contains a unique assignment to the route point; and/or d) one of the two servers or both servers simultaneously monitors or monitors the function of the electronic control unit (LEU) via the data connection to the data gateway (CL-l-T) coupled to the electronic control unit (LEU).
- FIG. 1 shows a schematic representation of a structure for achieving a method for transmitting a data telegram to an onboard unit of a rail vehicle, which replaces the transmission of these data telegrams via leaky cables.
- the telegram is generated in the form of a CLl telegram CLl-Te by a signal box instance (physical signal box or distributed decentralized signal box architecture) and sent to an electronic control unit (LEU) for a route point and for the output of the data telegram a transponder (balise) arranged on the trackside.
- LEU electronice control unit
- the data branch to the loop modem and the leaky cable incl. are shown in dashed lines. its terminating resistor, which is now made obsolete by the process.
- the data telegram is transmitted to a data gateway (CL-1-T) coupled to the electronic control unit and from there via a data connection of whatever design but sufficient in terms of interference and encryption (e.g. encrypted priority IP connection and/or mobile phone connection).
- the data telegram is transmitted from the active server of the two servers to a data gateway (CL-l-Tl) arranged on the vehicle side, with the data telegram being provided to the vehicle-side data gateway via a mobile radio connection (that is, the entire transmission route is not designed as a mobile radio link have to be) .
- the data telegram is then transmitted from the vehicle-side data gateway to the onboard unit.
- the data telegram is evaluated and the data telegram is processed accordingly in the onboard unit, preferably to display information relevant to the trip (for example, already mentioned above) on a display of the onboard unit.
- the CL1 telegrams are thus read in via the CL1-T hardware module (here the data gateway) and forwarded transparently via a secured radio channel W1 to the first server S1 or the redundant second server S2.
- Each CL1-T gateway has data connection detection (SIM card and/or VPM channel) and is operated on the LEU.
- the diagnostic status of the LEU is also queried and passed on by the CL1-T gateway, which is a clear additional benefit compared to the leaky cable solution.
- the CL1 transmission can also be extended as usual by several 100 meters up to 6 km, so that the CL1-T Gateway can be arranged in the reception area of the radio cell (e.g. 4G/5G).
- the option of operating the CL1-T gateway on a powerline adapter is also possible.
- the servers S1 and S2 are needed according to the availability aspects, because if only one existing server fails, the infill information (the data telegrams) could not be transmitted to the rail vehicles from any point on the route.
- the server S1/S2 forwards the inf ill information to the vehicle-side endpoints, including vehicle-side gateways CL1-T1, in almost real time. Typical latency times of less than 500 ms are used. Since the inf ill information includes unique route point assignments, the safety objectives for the railway technical approval of the procedure can be achieved comparatively easily. To ensure that not every rail vehicle receives all infection information, a geofencing procedure can be used where it may be necessary.
- a D4 interface can be used for monitoring and incident management.
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Abstract
2022P08928WO 8 Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:5 a) Bereitstellen des Datentelegramms an einer elektronischen Steuereinheit (LEU) für einen Streckenpunkt und Ausgabe des Datentelegramms an einem streckenseitig angeordneten Transponder; b) Übertragen des Datentelegramms an ein mit der elektronischen 10 Steuereinheit gekoppeltes Datengateway (CL-1-T); c) Übertragen des Datentelegramms von dem Datengateway über eine vorzugsweise gesicherte Datenverbindung an einen ersten Server S1 und vorzugsweise einen dazu redundant ausgestalteten zweiten Server S2;15 d) Übermitteln des Datentelegramms von einem der beiden Server an ein fahrzeugseitig angeordnetes Datengateway (CL-1-T1), wobei das Datentelegramm an dem fahrzeugseitigen Datengateway über eine Mobilfunkverbindung angeliefert wird, und e) Übertragen des Datentelegramms von dem fahrzeugseitigen 20 Datengateway an die Onboard-Unit und Auswerten des Datentelegramms und entsprechendes Verarbeiten des Datentelegramms in Onboard-Unit, vorzugsweise zur Anzeige von Fahrtbegriffen auf einem Display der Onboard-Unit. 25 Figur 1
Description
Verfahren zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs .
In nach dem Standard «European Train Controll System ETCS» arbeitenden Zugsicherungs- und -beeinf lussungssystem werden sogenannte ETCS-Telegramme, d.h. Informationen zur Fahrtberechtigung (Movement Authority MA) , zur Reichweite dieser MA (End of Authority EoA) , zu vorgegebenen Bremskurven etc. , über sogenannten ETCS-Balisen drahtlos auf die Steuerungseinheit eines Schienenfahrzeugs (Onboard Unit OBU) übertragen. Dabei wird von der Zugspitze ein 27 MHz Telepowering-Signal ausgesendet, dass in die Balise eine Energiemenge induziert, die zum Triggern der Aussendung und zur tatsächlichen Aussendung der ETCS-Telegramme ausreichend ist.
Um aber beispielsweise auch ein ETCS-Telegramm auf ein vor einem Streckenpunkt, z.B. in ETCS Level 1 einem Signal, stehenden Zug übertragen zu können, ist eine Datenübertragung mit einem Leckkabel auf die OBU vorgesehen, was in dem standardisierten ETCS unter dem Namen «EUROLOOP» aufgeführt ist. Hierzu wird das abzustrahlende ETCS-Telegramm an einer elektronischen Steuerungseinheit (line side electronic unit LEU) für den Streckenpunkt, d.h. auch für die diesem Streckenpunkt zugeordneten Balisen, abgegriffen und von einem Loop-Modem in das entsprechende über das Leckkabel abzustrahlende Signal umgewandelt .
Leider hat sich im Laufe der Zeit gezeigt, dass die Verwendung des Loop-Modems und des Leckkabels teure Installationen und Wartungsarbeiten nach sich ziehen. Zudem besteht ein Konflikt mit der Funkamateur-Welt, die einen Primärschutz für den 13 MHz- Frequenzbereich, auf dem auch das Leckkabel sendet, geniesst.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs anzugeben, das erheblich einfacher und weniger kostenintensiv ausgestaltet werden kann und zudem den Konflikt mit den Funkamateuren vermeidet. Zudem muss diese Übertragung auch bei einem stehenden oder sich in Schleichfahrt befindlichen Schienenfahrzeug funktionieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs gelöst, umfassend die folgenden Verfahrensschritte : a) Bereitstellen des Datentelegramms an einer elektronischen Steuereinheit für einen Streckenpunkt und Ausgabe des Datentelegramms an einem streckenseitig angeordneten Transponder ; b) Übertragen des Datentelegramms an ein mit der elektronischen Steuereinheit gekoppeltes Datengateway; c) Übertragen des Datentelegramms von dem Datengateway über eine vorzugsweise gesicherte Datenverbindung an einen ersten Server S1 und vorzugsweise einen dazu redundant ausgestalteten zweiten Server S2; d) Übermitteln des Datentelegramms von einem der beiden Server an ein fahrzeugseitig angeordnetes Datengateway, wobei das Datentelegramm an dem fahrzeugseitigen Datengateway über eine Mobil f unkverbindung angeliefert wird, und e) Übertragen des Datentelegramms von dem fahrzeugseitigen Datengateway an die Onboard-Unit und Auswerten des Datentelegramms und entsprechendes Verarbeiten des Datentelegramms in Onboard-Unit, vorzugsweise zur Anzeige von für die Fahrt relevanten Informationen auf einem Display der Onboard-Unit .
Auf diese Weise wird eine kommunikationstechnische Lösung gefunden, die vergleichsweise einfach realisierbar ist und die
Aussendung von Datentelegrammen über das eingangsbeschriebene Leckkabel obsolet macht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können realisiert werden, wenn: a) das Datentelegramm als ETCS-Telegramm ausgestaltet ist; und/oder b) der Transponder als ETCS-Balise ausgestaltet ist; und/oder c) das Datentelegramm eine ansonsten über ein Leckkabel bereitgestellt Infill-Information umfasst, die u.a. auch eine eineindeutige Zuordnung zu dem Streckenpunkt enthält; und/oder d) einer der beiden Server oder beide Server gleichzeitig über die Datenverbindung zu dem mit der elektronischen Steuereinheit (LEU) gekoppeltes Datengateway (CL-l-T) die Funktion der elektronischen Steuereinheit (LEU) überwacht bzw. überwachen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der anhängenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figure in schematischer Darstellung eine Struktur zur Erzielung eines Verfahrens zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs, das die Aussendung von diesen Datentelegrammen über Leckkabel ersetzt .
Zur Durchführung des Verfahrens wird das Telegramm in Form eines CLl-Telegramms CLl-Te von einer Stellwerkinstanz (physisches Stellwerk oder auch verteilte dezentrale Stellwerkarchitektur) generiert und an einer elektronischen Steuereinheit (LEU) für einen Streckenpunkt und für die Ausgabe des Datentelegramms an
einem streckenseitig angeordneten Transponder (Balise) bereitgestellt. Gestrichelt eingezeichnet sind hier noch der datentechnische Abzweig zum Loopmodem und zum Leckkabel inkl . dessen Abschlusswiderstands, welche durch das Verfahren nun obsolet werden. Stattdessen wird das Datentelegramms an ein mit der elektronischen Steuereinheit gekoppeltes Datengateway (CL-1- T) übertragen und von dort über eine wie auch immer gestaltete aber hinsichtlich Störhaf tigkeit und Verschlüsselung genügende Datenverbindung (z.B. verschlüsselte prioritäre IP-Verbindung und/oder Mobilfunk-Verbindung GSM-R, 4G/5G) an einen ersten Server S1 und vorzugsweise einen dazu redundant ausgestalteten zweiten Server S2 übertragen. Von dem jeweils aktiven Server der beiden Server wird das Datentelegramms an ein fahrzeugseitig angeordnetes Datengateway (CL-l-Tl) übermittelt, wobei das Datentelegramm an dem fahrzeugseitigen Datengateway über eine Mobil f unkverbindung bereitgestellt wird (d.h. , dass nicht die gesamte Übertragungsstrecke als Mobilfunkstrecke ausgestaltet sein muss) . Auf dem Schienenfahrzeug selbst wird das Datentelegramm dann von dem fahrzeugseitigen Datengateway an die Onboard-Unit übertragen. Dort erfolgt das Auswerten des Datentelegramms und das entsprechendes Verarbeiten des Datentelegramms in Onboard-Unit, vorzugsweise zur Anzeige von für die Fahrt relevanten Informationen (beispielshaf t bereits vorstehend erwähnt) auf einem Display der Onboard-Unit.
Die CLl-Telegramme werden somit über das CL1-T-Hardwaremodul (hier das Datengateway) eingelesen und transparent über einen gesicherten Funkkanal W1 an den ersten Server S1 bzw. den dazu redundanten zweiten Server S2 weitergeleitet. Jedes CL1-T- Gateway verfügt über eine Datenverbindungserkennung (SIM-Karte und/oder VPM-Kanal) und wird an der LEU betrieben. Vorzugsweise wird durch das CL1-T-Gateway auch der Diagnosestatus der LEU abgefragt und weitergegeben, was ein klarer zusätzlicher Mehrnutzen gegenüber der Leckkabel-Lösung ist. Bei Tunnelanwendungen kann die CL1- Übertragung auch wie üblich um mehrere 100 Meter bis zu 6 km verlängert werden, dass das CL1-T-
Gateway im Empfangsbereich der Funkzelle (z.B. 4G/5G) angeordnet werden kann. Die Option das CL1-T-Gateway auch an einem Powerline-Adapter zu betreiben, ist somit auch möglich.
Die Server S1 und S2 werden entsprechend der Verfügbarkeitsaspekte gebraucht, denn bei dem Ausfall nur eines einzigen vorhandenen Servers könnten von keinem Streckenpunkt aus die Inf ill-Inf ormationen (die Datentelegramme) an die Schienenfahrzeuge übertragen werden. Der Server S1/S2 leitet die Inf ill-Inf ormationen an die fahrzeugseitigen Endpunkte, hier auch fahrzeugseitige Gateways CL1-T1 in nahezu Echtzeit weiter. Typische Latenzzeiten von kleiner 500 ms kommen so zur Anwendung. Da die Inf ill-Inf ormationen eineindeutige Streckenpunkt-Zuordnungen umfassen, können die Sicherheitsziele für die eisenbahntechnische Zulassung des Verfahrens vergleichsweise einfach erreicht werden. Damit nicht jedes Schienenfahrzeug alle Inf ill-Inf ormationen erhält, kann ein Geo- fencing-Ver fahren dort zur Anwendung kommen, wo es erforderlich sein könnte. Eine Schnittstelle D4 kann für das Monitoring und für das Incident-Management zur Anwendung kommen.
Fehler/Aus fälle der LEU und auf dem Schienenfahrzeug können durch diese Lösung ebenfalls vergleichsweise einfach und kostengünstig behoben werden.
Zudem ist Migration auf das neue Verfahren einfach und von edem Streckenpunkt aus möglich, weil an jedem bisher mit einem Euroloop-Leckkabel ausgestalteten Streckenpunkt der durch den Wegfall des Euroloop-Modems freiwerdende Platz inkl . der Speiseversorgung für das Leckkabel zur Verfügung steht.
Claims
1. Verfahren zur Übermittlung eines Datentelegramms an eine Onboard-Unit eines Schienenfahrzeugs, umfassend die folgenden Verfahrensschritte : a) Bereitstellen des Datentelegramms an einer elektronischen Steuereinheit (LEU) für einen Streckenpunkt und Ausgabe des Datentelegramms an einem streckenseitig angeordneten Transponder ; b) Übertragen des Datentelegramms an ein mit der elektronischen Steuereinheit gekoppeltes Datengateway (CL-l-T) ; c) Übertragen des Datentelegramms von dem Datengateway über eine vorzugsweise gesicherte Datenverbindung an einen ersten Server S1 und vorzugsweise einen dazu redundant ausgestalteten zweiten Server S2; d) Übermitteln des Datentelegramms von einem der beiden Server an ein fahrzeugseitig angeordnetes Datengateway (CL-l-Tl) , wobei das Datentelegramm an dem fahrzeugseitigen Datengateway über eine Mobilfunkverbindung bereitgestellt wird, und e) Übertragen des Datentelegramms von dem fahrzeugseitigen Datengateway an die Onboard-Unit und Auswerten des Datentelegramms und entsprechendes Verarbeiten des Datentelegramms in der Onboard-Unit, vorzugsweise zur Anzeige von Fahrtbegriffen auf einem Display der Onboard-Unit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Datentelegramm ein ETCS- Telegramm ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Transponder eine ETCS-Balise ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das Datentelegramm eine ansonsten über ein Leckkabel bereitgestellt Infill-Information umfasst, die u.a. auch eine eineindeutige Zuordnung zu dem Streckenpunkt enthält.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei einer der beiden Server oder beide Server gleichzeitig über die Datenverbindung zu dem mit der elektronischen Steuereinheit (LEU) gekoppeltes Datengateway (CL-l-T) die Funktion der elektronischen Steuereinheit (LEU) überwacht bzw. überwachen .
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