System und Verfahren zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein System zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienen- fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerpro ^¬ grammprodukt .

Um heutzutage eine sichere Aufzeichnung von Prozess- bzw. Be ^¬ triebsdaten im Schienenfahrzeug z.B. nach einem Unfall zu re- alisieren, ist es erforderlich, ein Aufzeichnungsgerät in das Schienenfahrzeug einzubauen, welches die Betriebsdaten sicher aufzeichnet und die genannten Daten auch noch nach einem Schadensfall am Schienenfahrzeug bereitstellt. Da die Auf- zeichnungskapazität derartiger Geräte allerdings begrenzt ist, ist die Aufzeichnung konventionell auf wenige Prozessda ^¬ ten (z.B. elektrische Ströme, elektrische Spannungen, An ^¬ triebsmomente, usw.) beschränkt. Zudem muss die Auslesung der aufgezeichneten Prozessdaten in regelmäßigen zeitlichen Intervallen erfolgen, wobei ein aufwändiger Ausleseprozess durchgeführt werden muss, wobei in dieser Zeit das Schienen ^¬ fahrzeug nicht benutzt werden kann.

Bisher werden zur Aufzeichnung von Prozessdaten sogenannte „Blackboxes" (Recorder) eingebaut, welche Prozess- bzw. Be- triebsdaten des Schienenfahrzeugs, die als juristisch belast ^¬ bares Beweismittel dienen können, auf sichere Weise aufzeich ^¬ nen können.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes- sertes Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs be ^¬ reitzustellen. Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem System zum Speichern von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs, aufweisend:

- eine am Schienenfahrzeug angeordnete Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln und funkbasierten Übermitteln der Betriebsdaten an eine extern vom Schienenfahrzeug angeordnete Erfas ^¬ sungseinrichtung, wobei mittels einer auf der Erfassungs ^¬ einrichtung angeordneten manipuliersicheren ersten Speichereinrichtung die Betriebsdaten manipuliersicher spei- cherbar sind.

Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft die herkömmliche

Blackbox auf dem Schienenfahrzeug einsparen. Aufgrund der reichlich verfügbaren Speicherkapazität der externen Spei- chereinrichtung können vielfältige und unterschiedliche Be ^¬ triebsdaten sicher aufgezeichnet werden. Vorteilhaft entfällt auf diese Weise ein aufwendiger herkömmlicher Ausleseprozess der Blackbox am Schienenfahrzeug. Im Ergebnis wird auf diese Weise die Blackbox vom Schienenfahrzeug auf ein sicheres ex- fernes Aufzeichnungsgerät verlagert.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs, aufweisend die Schritte:

- Ermitteln der Betriebsdaten mittels einer am Schienenfahrzeug angeordneten Ermittlungseinrichtung;

- Funkbasiertes Übermitteln der Betriebsdaten an eine extern vom Schienenfahrzeug angeordnete Erfassungseinrichtung; und

- Speichern der Betriebsdaten mittels der Erfassungseinrich- tung in einer manipuliersicheren ersten Speichereinrichtung .

Vorteilhafte Weiterbildungen des Systems sind Gegenstand von jeweils abhängigen Ansprüchen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Erfassungseinrichtung ferner eine Datenhaltungseinrichtung aufweist, mittels der die Betriebsdaten nicht manipuliersicher speicherbar sind. Auf diese Weise können die Betriebsdaten auch noch für Auswertungszwecke bereitgestellt werden, wobei in diesem Fall die Betriebsdaten ungehindert zugänglich sind.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems zeichnen sich dadurch aus, dass die Betriebsdaten zyklisch und/oder durch ein definiertes Ereignis ausgelöst erfasst werden. Auf diese Weise werden vorteilhaft unter- schiedliche Arten des Ermitteins der Betriebsdaten ermög ^¬ licht .

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass das definierte Ereig- nis ein definiertes Signal eines Sensors ist. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein überhöhtes Beschleunigungs- oder Ge ^¬ schwindigkeitssignal zur Initiierung der Ermittlung der Betriebsdaten verwendet werden. Unfallszenarien des Schienenfahrzeugs sind auf diese Art und Weise verbessert

protokollierbar.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass mittels eines auf dem Schienenfahrzeug angeordneten Steuergeräts wenigstens eines der folgenden Be- triebsdaten erfasst wird: Zustand einer Bremseinrichtung, Zustand einer Sandungseinrichtung, Zustand eines Stromabnehmers, Zustand eines Signalhorns, Position, Geschwindigkeit, Datum/Uhrzeit, Loknummer. Auf diese Weise können vielfältige, diversifizierte Prozess- bzw. Betriebsdaten, die herkömmlich aufgrund der begrenzten Speicherkapazität nicht aufgezeichnet werden können, vorteilhaft gespeichert und juristisch belast ^¬ bar ausgewertet werden. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine verbesserte Analyse von Unfallszenarien des Schienenverkehrs ^¬ fahrzeugs unterstützt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemä ^¬ ßen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Ermittlung ^¬ seinrichtung eine manipuliersichere zweite Speichereinrich- tung aufweist. Auf diese Weise wird eine redundante Speiche ^¬ rung der Betriebsdaten ermöglicht, wodurch ein Sicherheitsniveau eines Betriebs des Schienenfahrzeugs noch weiter erhöht ist .

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Ermittlungsein ^¬ richtung eine Zwischenspeichereinrichtung für die Betriebsdaten aufweist. Auf diese Weise können auch z.B. für den Fall, dass die drahtlose Funkverbindung zeitweise gestört ist, die Betriebsdaten auf sichere Weise permanent während des Be ^¬ triebs des Schienenfahrzeugs aufgezeichnet werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Zwischen ^¬ speichereinrichtung die Betriebsdaten so lange zwischenspeicherbar sind, bis mittels der Funkeinrichtungen der Ermittlungseinrichtung und der Erfassungseinrichtung eine funkbasierte Übermittlung der Betriebsdaten möglich ist. Dadurch kann eine Kapazität der Zwischenspeichereinrichtung geeignet dimensioniert sein.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass ein verwendeter Funk- Standard zur funkbasierten Übermittlung der Betriebsdaten eines aus Folgendem ist: GSM, UMTS, LTE, WLAN. Auf diese Weise können unterschiedliche Funkstandards zur drahtlosen Übertra ^¬ gung der Betriebsdaten verwendet werden. Als besonders vorteilhaft wird bei der Erfindung angesehen, dass die herkömmliche Blackbox auf dem Schienenfahrzeug obso ^¬ let wird und auf eine leistungsfähige externe manipulier ^¬ sichere Speichereinrichtung verlagert wird. Da diese in tech ^¬ nischer Hinsicht wesentlich leistungsfähiger sein kann, kann die sichere Erfassung der Betriebsdaten wesentlich effizienter realisiert werden. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit drei Figuren näher erläutert werden .

FIG 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Ausfüh ^¬ rungsform des vorgeschlagenen Systems.

FIG 2 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild von möglichen

Varianten des vorgeschlagenen Systems.

FIG 3 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines vorge ^¬ schlagenen Verfahrens zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs.

FIG 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Ausfüh ^¬ rungsform eines vorgeschlagenen Systems 100 zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs (nicht dargestellt) . Das Schienenfahrzeug kann beispielsweise als eine Lokomotive, Steuerwagen, usw. ausgebildet sein. Man erkennt eine Ermitt ^¬ lungseinrichtung 10, die auf dem Schienenfahrzeug angeordnet ist. Die Ermittlungseinrichtung 10 weist wenigstens ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches beispielsweise als ein Bremssteuergerät, Antriebssteuergerät, usw. des Schienen ^¬ fahrzeugs ausgebildet ist.

Das Steuergerät 11 erfasst die entsprechenden Betriebsdaten und stellt sie über einen Zugbus 13 für eine erste Funkein ^¬ richtung 12 bereit, die die genannten Daten funkbasiert an eine Erfassungseinrichtung 20 übermittelt. Der Zugbus 13 kann in an sich bekannten Technologien realisiert sein (z.B. Wire Train Bus WTB, ETB, ZXS, usw.).

In der Erfassungseinrichtung 20 ist eine zweite Funkeinrich- tung 30 vorgesehen, die die funkbasiert empfangenen Betriebs ^¬ daten in einer ersten manipuliersicheren Speichereinrichtung 40a speichert. „Manipuliersicherheit" umfasst in diesem Zu ^¬ sammenhang vor allem den Gedanken, dass die Betriebsdaten nur von dazu befugtem Personal aus der manipuliersicheren ersten Speichereinrichtung 40a ausgelesen und nachträglich nicht verändert werden dürfen. Die Manipuliersicherheit der ersten Speichereinrichtung 40a wird mittels an sich bekannter und hier deshalb nicht näher erläuterter Methoden der Kryptographie bereitgestellt. Auf diese Weise ist zum Beispiel Falle eines Unfalls des Schienenfahrzeugs juristisch belastbares Material verfügbar, mit dem der Unfall des Schienenfahrzeugs eindeutig analysierbar ist.

Die Betriebsdaten des Schienenfahrzeugs können während des Betriebs des Schienenfahrzeugs zyklisch ermittelt werden. Al ^¬ ternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Betriebsdaten aufgrund eines definierten Signals eines Sensors (z.B. Beschleunigungs- , Geschwindigkeitssensor, „Kreisel", usw.) ermittelt werden.

Dadurch kann auch eine Flankenfahrt des Schienenfahrzeugs (z.B. aufgrund von Entgleisung, Zusammenprall, externe mecha- nische Einwirkungen, usw.) festgestellt werden.

Danach werden die Daten auf einem sicheren Server beweisfest in einer Art „Datentresor" gespeichert. Die Datenablage er ^¬ folgt dabei so, dass die gespeicherten Daten nicht nachträg- lieh geändert werden können.

Als Funkstandard für die drahtlose Übermittlung der Betriebs ^¬ daten kann wenigstens einer oder mehrere der folgenden Standards verwendet werden: GSM, UMTS, LTE, WLAN. Denkbar sind auch weitere, derzeit technisch noch nicht ausreichend entwi ^¬ ckelte Standards.

FIG 2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems 100 zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs. Man erkennt in diesem Fall, dass auf Seiten des Schienenfahrzeus in der Ermittlungseinrichtung 10 eine Zwischenspeichereinrichtung 50 vorgesehen ist, mittels der die Betriebsdaten zwischengespeichert werden. Dies ist insbesondere für Fälle nützlich, in denen die Funkverbindung zum funkbasierten Übermitteln der Betriebsdaten gerade nicht verfügbar ist. In diesem Fall werden die Betriebsdaten in der Zwischenspeichereinrichtung 50 zwischengespeichert, um danach bei wieder verfügbarer Funkverbindung an die Erfassungseinrichtung 20 übermittelt zu werden. Auf diese Weise ist eine Vollständigkeit der erfassten Betriebsdaten realisierbar.

In der Variante des vorgeschlagenen Systems 100 von FIG 2 ist ferner erkennbar, dass die Ermittlungseinrichtung 10 optional eine zweite manipuliersichere Speichereinrichtung 40b aufwei ^¬ sen kann. Auf diese Weise wird für das Schienenfahrzeug ge ^¬ wissermaßen eine zweite Blackbox bereitgestellt, wodurch bei der Erfassung der Betriebsdaten eine hohe Redundanz reali- siert wird.

Ferner ist bei der Variante des vorschlagen Systems 100 von FIG 2 erkennbar, dass die Erfassungseinrichtung 20 eine optionale Verteilungseinrichtung 31 aufweist, über die die Be- triebsdaten an eine Datenhaltungseinrichtung 32 übermittelt werden. Auf die Datenhaltungseinrichtung 32 kann mit einfachem technischem Aufwand zugegriffen werden, wodurch die Betriebsdaten problemlos ausgelesen werden und ausgewertet werden können, beispielsweise mittels einer nachgeordneten Aus- Werteeinrichtung 60, mit der auch die erste manipulierbare Speichereinrichtung 40a verschaltet sein kann.

Somit existieren auf der Erfassungseinrichtung 20 zwei unabhängige Datenpfade für die Betriebsdaten, wodurch die Be- triebsdaten für technische Zwecke einfach analysierbar und für juristische Zwecke sicher abgespeichert werden können.

Im Ergebnis ist es mit dem vorgeschlagenen System 100 durch die permanente sichere Übertragung der notwendigen Betriebs- daten über ein Funksystem von den Subsystemen des Schienenfahrzeugs auf eine externe Einrichtung (z.B. Server, Cloud, usw.) in einen „Datentresor" in Form der ersten manipuliersicheren Speichereinrichtung 40a nicht mehr zwingend erfor- derlich, einen technisch aufwendigen Datenrekorder auf dem Schienenfahrzeug zu installieren. Ist es aufgrund von gesetz ^¬ lichen und normativen Anforderungen trotzdem erforderlich, einen derartigen Rekorder am Schienenfahrzeug zu installie- ren, können die am Schienenfahrzeug aufgezeichneten Daten durch die vom Schienenfahrzeug auf die externe Erfassungsein ^¬ richtung 20 übertragenen Betriebsdaten ergänzt werden.

Vorteilhaft können mit dem vorgeschlagenen System mehr Infor- mationen bzw. größere Datenmengen aufgezeichnet werden, die eine genauere Schadensanalyse ermöglichen, da die Speicher ^¬ möglichkeiten auf der externen Speichervorrichtung in der Regel wesentlich größer sind als auf der herkömmlichen Blackbox des Schienenfahrzeugs. Die Daten sind zudem im Schadensfall schneller verfügbar, da sie nicht erst aus der Blackbox des Schienenfahrzeugs ausgelesen werden müssen.

Nachfolgend werden einige beispielhafte Betriebsdaten aufge ^¬ zählt, die erfindungsgemäß erfasst, funkbasiert übermittelt und manipuliersicher gespeichert werden: Zustand einer Brems ^¬ einrichtung, Zustand einer Sandungseinrichtung, Zustand eines Stromabnehmers, Signalhorn, Position, Geschwindigkeit, Da ^¬ tum/Uhrzeit, Loknummer, usw. Durch die zusätzliche Übertragung von Informationen vom

Schienenfahrzeug „auf die Landseite" können im Schadensfall die Daten schneller ausgewertet werden. Durch den Wegfall der Blackbox im Schienenfahrzeug können Stück-, Engineering- und Wartungskosten vorteilhaft reduziert sein. Dadurch, dass vie- le Informationen übertragen werden, kann im Schadensfall sicherer auf die Ursache des Fehlers geschlossen werden.

FIG 3 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs. In einem Schritt 200 wird ein Ermitteln der Betriebsdaten mittels einer am Schienenfahrzeug angeordneten Ermittlungseinrichtung 10 durchgeführt. In einem Schritt 210 wird ein funkbasiertes Übermitteln der Betriebsdaten an eine extern vom Schienenfahrzeug angeordnete Erfassungseinrichtung 20 durchgeführt.

In einem Schritt 220 wird ein Speichern der Betriebsdaten mittels der Erfassungseinrichtung in einer manipuliersicheren ersten Speichereinrichtung 40a durchgeführt.

Vorteilhaft lässt sich das vorgeschlagene Verfahren zur Er ^¬ fassung von Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs als ein Softwareprogramm ausbilden, welches auf elektronischen Komponenten des Systems 100 mit der Ermittlungsrichtung 10 und der Erfassungseinrichtung 20 abläuft. Auf diese Weise ist eine einfache Konfigurier- und Änderbarkeit des Verfahrens unter ^¬ stützt .

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs ^¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.