Adaptereinrichtung, Nachrüstsatz und Schienenfahrzeug

Die Erfindung betri f ft eine Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen wenigstens einem Zugsicherungsgerät , insbesondere einem ETCS-Zugsicherungsgerät , und einem Schienenfahrzeug .

Moderne Schienenfahrzeuge umfassen heutzutage fahrzeugseitig ein Zugsicherungsgerät , mittels dem sie in einem Zugsicherungssystem, wie beispielsweise ETCS - European Train Control System, betrieben werden können . Hierbei ist es erforderlich, dass zahlreiche Signale , die auch Statusinformationen und Kommandos umfassen können, zwischen dem Schienenfahrzeug, insbesondere dessen Fahrzeugsteuerung, und dem Zugsicherungsgerät ausgetauscht werden müssen . Da es eine Viel zahl von unterschiedlichen Fahrzeugarchitekturen gibt , beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Fahrzeughersteller und Baureihen, ist meist eine Anpassung einer fahrzeugseitigen Schnittstelle nötig, damit die benötigten Signale beim Zugsicherungsgerät ankommen . Dabei kann eine aufwendige Anpassung der Fahrzeugleittechnik oder auch der Fahrzeugsoftware nötig sein . Durch Spezi fikationen wie beispielsweise TS I ZZS - Technische Spezi fikation Interoperabilität , sind die Struktur und Anforderungen an Signale und Schnittstellen genau definiert . Für das Nachrüsten von Zugsicherungsgeräten in alte Schienenfahrzeuge ist teilweise eine weitreichende Anpassung der Fahrzeugleittechnik bzw . Fahrzeugsoftware inklusive dem Fahrzeugbussystem notwendig . Diese Anpassungen können mit hohem Aufwand verbunden sein und eine erneute sicherheitstech- nische Zulassung des Schienenfahrzeugs erforderlich machen . Dies führt insgesamt zu einem hohen Kosten- und Zeitaufwand bei der Integration der Zugsicherungsgeräte in den Schienenfahrzeugen .

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Adaptereinrichtung eingangs genannter Art bereitzustellen, die eine Integration von dem Zugsicherungsgerät im Schienenfahrzeug vereinfacht .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen wenigstens einem Zugsicherungsgerät , insbesondere einem ETCS-Zugsicherungs- gerät , und einem Schienenfahrzeug . Die Adaptereinrichtung umfasst wenigstens eine Fahrzeugschnittstelle , mittels der die Adaptereinrichtung mit dem Schienenfahrzeug zum Übermitteln von Signalen verbindbar ausgestaltet ist , wenigstens eine Zugsicherungsschnittstelle , mittels der die Adaptereinrichtung mit dem Zugsicherungsgerät zum Übermitteln von Signalen verbindbar ausgestaltet ist , und wenigstens eine Signalverarbeitungseinrichtung, die sowohl mit der Fahrzeugschnittstelle als auch mit der Zugsicherungsschnittstelle verbunden ist und die zum Verarbeiten von empfangenen Signalen von der Fahrzeugschnittstelle und/oder Zugsicherungsschnittstelle und zum Bereitstellen von Signalen an der Zugsicherungsschnittstelle und/oder der Fahrzeugschnittstelle ausgebildet ist .

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil , dass sie auf einfache Weise in dem Schienenfahrzeug zwischen einer vorhandenen Kommunikationsschnittstelle des Schienenfahrzeugs und dem anzuschließenden Zugsicherungsgerät angeschlossen werden kann . Mit Hil fe der Signalverarbeitungseinrichtung kann die Adaptereinrichtung so eingerichtet werden, dass die nötigen Signale für das Zugsicherungsgerät bereitgestellt werden, wenn entsprechende Signale an der Fahrzeugschnittstelle anliegen . Die Fahrzeugschnittstelle der Adaptereinrichtung ist so ausgebildet , dass eine Viel zahl von unterschiedlichen Fahrzeugtypen mit ihrer Kommunikationsschnittstelle hiermit verbunden werden können . Zur Verbindung können beispielsweise verschiedene Arten von Fahrzeugbussen oder auch direkte Hardwareverdrahtung genutzt werden .

Die Zugsicherungsschnittstelle der Adaptereinrichtung ist wiederum für das anzuschließende Zugsicherungsgerät ausgebildet , um so nötige Signale zu übermitteln . Wenn das Zugsicherungsgerät beispielsweise ein ETCS Zugsicherungsgerät ist , ist sowohl die Art der Schnittstelle als auch das Protokoll und die Signale genau definiert .

Durch die Signalverarbeitungseinrichtung werden die empfangenen Signale innerhalb der Adaptereinrichtung aufbereitet und anschließend ggf . gebündelt , bevor sie als Ausgangssignal ausgegeben werden . Hier können bestimmte Eingangssignale in bestimmte Ausgangssignal direkt umgesetzt werden . Es kann aber auch sein, dass ein Ausgangssignal z . B . zum Zugsicherungsgerät nur gesetzt wird, wenn mehrere vorbestimmte Eingangssignale von der Fahrzeugschnittstelle der Adaptereinrichtung empfangen worden sind . Dies kann für verschiedene Fahrzeugtypen unterschiedlich sein . Die Signalverarbeitungseinrichtung kann hierbei für verschiedenen Fahrzeugtypen ausgebildet sein und bei Inbetriebnahme kann der nötige Datensatz für den genutzten Fahrzeugtyp ausgewählt werden . Dies kann auf einfache Weise über eine Proj ektierungsoberfläche eines Softwaretools geschehen . Die Signalverarbeitungseinrichtung ist zum Verarbeiten der empfangenen Signale ausgebildet , was z . B . ein Verarbeiten und auch Umsetzen der Signale umfasst .

Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung kann sowohl für die Nachrüstung von Alt f ahrzeugen als auch bei Neufahrzeugen genutzt werden .

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltung weiterentwickelt werden, wie sie im Folgenden beschrieben sind .

So kann die Adaptereinrichtung wenigstens eine zwischen der Fahrzeugschnittstelle und der Signalverarbeitungseinrichtung angeordnete Abhöreinrichtung aufweisen, mittels der zumindest ein Teil der vom Schienenfahrzeug empfangenen Signale rückwirkungs frei abhörbar sind . Dies hat den Vorteil , dass sichergestellt ist , dass die vom Fahrzeug empfangenen Signale durch die Abhöreinrichtung nicht verändert werden können . Dies vereinfacht eine sicherheitstechnische Zulassung des Schienenfahrzeugs , das mit der Adaptereinrichtung ausgerüstet wird, oder macht eine Neu-Zulassung gegebenenfalls sogar überflüssig . Hierfür kann die Abhöreinrichtung ferner zum rückwirkungs freien Abhören von Signalen vom Fahrzeugbus des Schienenfahrzeugs ausgebildet sein . Als Abhöreinrichtung kann beispielsweise eine sogenannte Datendiode , auch Data Tap genannt , eingesetzt werden, die einen Datenverkehr lediglich mithören kann, aber diesen nicht verändert . Das rückwirkungsfreie Abhören eignet sich insbesondere bei der Nachrüstung von Alt f ahrzeugen, weil so eine Neuzulassung des gesamten Fahrzeugs nicht nötig oder zumindest einfacher ist .

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann die Signalverarbeitungseinrichtung nur dann wenigstens ein vorbestimmtes Signal an der Zugsicherungsschnittstelle bereitstellen, wenn zuvor ein oder mehrere vorbestimmte Signale von der Fahrzeugschnittstelle übermittelt worden sind . Dies hat den Vorteil , dass beispielsweise nötige Signale für das Zugsicherungsgerät , die aber von der Fahrzeugschnittstelle nicht eins zu eins verfügbar sind, durch vorbestimmte Regeln ermittelt und dann ausgegeben werden können . Dafür kann vorteilhafterweise das wenigstens eine vorbestimmte Signal an der Zugsicherungsschnittstelle entsprechend den ETCS-Spezi f ikationen ausgebildet sein .

Ferner kann die Zugsicherungsschnittstelle zum Verbinden mit einem ETCS-Fahrzeugrechner ausgebildet sein . Dies hat den Vorteil , dass die Adaptereinrichtung ohne weitere Anpassung für den ETCS Standard eingerichtet ist und sehr schnell in Betrieb genommen werden kann . Der ETCS-Standard ist in ganz Europa verbreitet und dadurch können eine Viel zahl von Fahrzeugen sehr schnell nachgerüstet werden .

Weiterhin kann die Adaptereinrichtung wenigstens eine Anzeigeschnittstelle aufweisen, mittels der die Adaptereinrichtung mit einer zusätzlichen Anzeigeeinrichtung zum Übermitteln von Anzeigesignalen verbindbar ausgestaltet ist . Dies hat den Vorteil , dass auch eine weitere Anzeigeeinrichtung wie bei- spielsweise ein ETCS-Display auf einfache Weise angeschlossen werden kann .

Um weitere Geräte an die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung anschließen zu können, kann diese wenigstens eine weitere Schnittstelle aufweisen, mittels der die Adaptereinrichtung zum Übermitteln von Signalen zur automatischen Zugsteuerung, zur Zugvollständigkeit , zum ETCS Level 3 , zum Streckenzustand und/oder zur Diagnose ausgestaltet ist .

Die Erfindung betri f ft weiterhin einen Nachrüstsatz für ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem Zugsicherungsgerät , insbesondere ein ETCS-Zugsicherungsgerät , und einer Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen dem Zugsicherungsgerät und dem Schienenfahrzeug . Erfindungsgemäß ist die Adaptereinrichtung nach einer der zuvor genannten Aus führungs formen ausgebildet .

Schließlich betri f ft die Erfindung auch ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Kommunikationsschnittstelle , mit wenigstens einem Zugsicherungsgerät , insbesondere einem ETCS- Zugsicherungsgerät , und mit einer Adaptereinrichtung für eine Verbindung zwischen dem Zugsicherungsgerät und der Kommunikationsschnittstelle , wobei die Adaptereinrichtung nach einer der zuvor genannten Aus führungs formen ausgebildet ist .

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert .

Die einzige Figur zeigt ein Schienenfahrzeug 1 , wie beispielsweise eine Lokomotive , einen Fern- oder Regional zug, eine Straßenbahn, S-Bahn oder eine U-Bahn, das auf einer Fahrstrecke 2 fährt . Das lediglich schematisch dargestellte Schienenfahrzeug 1 umfasst eine erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 , ein Zugsicherungsgerät 4 und eine Kommunikationsschnittstelle 5 . Die Adaptereinrichtung 3 weist wiederum eine Fahrzeugschnittstelle 6 , eine Zugsicherungsschnittstelle 7 und eine Signalverarbeitungseinrichtung 8 auf .

Das Schienenfahrzeug 1 ist über seine Kommunikationsschnittstelle 5 mit der Fahrzeugschnittstelle 6 der Adaptereinrichtung 3 verbunden . Diese Verbindung unterteilt sich bei der dargestellten beispielhaften Aus führungs form in eine oder mehrere bidirektionale Kabelverbindungen 9 und wenigstens eine serielle unidirektionale Verbindung 10 . Diese serielle Verbindung 10 kann beispielsweise als CAN-BUS , MVB-BUS oder als eine andere serielle Verbindung ausgebildet sein . Die serielle Verbindung 10 ist insofern unidirektional , dass lediglich Daten in Richtung der Adaptereinrichtung 3 fließen . Im Gegensatz dazu können über die Kabelverbindung 9 die Daten oder Signale in beide Richtungen ausgetauscht werden .

Die hier als Kommunikationsschnittstelle 5 bezeichnete Schnittstelle kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein . Sie ist üblicherweise bei bekannten Schienenfahrzeugen 1 vorhanden und dient der Datenkommunikation mit einer Fahrzeugsteuerung (nicht dargestellt ) des Schienenfahrzeugs 1 . Uber die serielle Verbindung 10 können eine Viel zahl von Signalen ausgetauscht werden . Im Gegensatz dazu werden über die Kabelverbindungen 9 immer ein bestimmtes Signal übermittelt . Üblicherweise werden besonders wichtige Signale , wie z . B . eine Fahrtrichtungsaktivierung, über eine Kabelverbindung 9 übermittelt , weil durch die Exklusivität eine hohe Sicherheit gewährleistet ist . Da das Zugsicherungsgerät 4 im Betrieb des Schienenfahrzeugs 1 mit dessen Fahrzeugsteuerung kommuni zieren muss , ist eine Anbindung der Adaptereinrichtung 3 an diese zwingend erforderlich . Hierfür dient in diesem Fall die Kommunikationsschnittstelle 5 . Die vorhandene Kommunikationsschnittstelle 5 des Schienenfahrzeugs 1 muss für die Verwendung der erfindungsgemäßen Adaptereinrichtung 3 im Wesentlichen nicht verändert werden . Dies ist ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Adaptereinrichtung 3 , weil hierdurch lediglich die Adaptereinrichtung 3 bei einer Inbetriebnahme angepasst werden muss , aber nicht die Kommunikationsschnittstelle 5 .

Bei der Aus führungs form in der Figur ist die Kommunikationsschnittstelle 5 für eine kabelgebundene Kommunikation ausgebildet . Diese ist aus Sicherheitsgründen auch von Vorteil . Theoretisch wäre aber auch eine drahtlose Kommunikation von der Adaptereinrichtung 3 mit der Kommunikationsschnittstelle 5 und damit mit der Fahrzeugsteuerung des Schienenfahrzeugs 1 denkbar, wenn diese beispielsweise in Zukunft bei Schienenfahrzeugen verwendet werden würde .

Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 ist weiterhin mit dem Zugsicherungsgerät 4 verbunden, und zwar über eine weitere serielle Verbindung 11 zwischen dem Zugsicherungsgerät 4 und der Zugsicherungsschnittstelle 7 an der Adaptereinrichtung 3 . Das Zugsicherungsgerät 4 ist in der beispielhaften Aus führungs form der Figur als ein ETCS-Zugsicherungsgerät ausgebildet , und zwar als EVC - European Vital Computer . Der European Vital Computer ist im europäischen Zugbeeinflussungssystem ETCS ein sogenannter sicherer Fahrzeugrechner .

Dem EVC obliegt während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 die Durchführung einer Viel zahl wichtiger Aktionen, beispielsweise die Einhaltung von Bremskurven . Zu den weiteren sicheren Aufgaben zählen z . B . die Weg- und Geschwindigkeitsüberwachung und die Verarbeitung von ETCS-Fahrerlaubnissen (Movement Authority) .

Die serielle Verbindung 11 ist in der beispielhaften Aus führungs form der Figur auf Basis von existierenden normativen Schnittstellenanforderungen entsprechend dem ETCS-Standard ausgebildet , wie beispielsweise gemäß UNIS IG Subset 119 und Subset 139 vorgegeben ist . Die UNIS IG - Union Industry of Signalling ist ein assoziiertes Mitglied des Eisenbahnindustrie-Verbands UNI FE und erstellt Spezi fikationen für ETCS .

Weiterhin ist das Zugsicherungsgerät 4 in der beispielhaften Aus führungs form der Figur zusätzlich auch direkt mit der Kom- munikationsschnittstelle 5 des Fahrzeugs 1 über Kabel 12 verbunden, die hier z . B . für ein I solationssignal und ein Notbremssignal vorgesehen sind . Diese Kabelverbindungen 12 sind bei der beispielhaften Aus führungs form in der Figur unidirek- tional in Richtung der Kommunikationsschnittstelle 5 ausgebildet , so dass nur in Richtung des Fahrzeugs Signale bzw . Daten übermittelt werden .

Die Unidirektionalität oder Bidirektionalität der verschiedenen Verbindungen innerhalb der beispielhaften Aus führungs form in der Figur sind zeichnerisch durch einfache Pfeile bzw . Doppelpfeile zum Ausdruck gebracht . Weiterhin stellen gestrichelt dargestellte Verbindungen optionale Verbindungen und mit durchgezogenen Linien dargestellte Verbindungen zwingend vorhandene Verbindungen dar .

Die Adaptereinrichtung 3 umfasst weiterhin eine Abhöreinrichtung 13 , mittels der die über die serielle Verbindung 10 übermittelten Daten rückwirkungs frei abgehört werden können . Solch eine Abhöreinrichtung 13 kann auch als Data Tap oder Datendiode bezeichnet werden .

Mit Hil fe der erfindungsgemäßen Adaptereinrichtung 3 werden Signale und Daten aufbereitet und weitergegeben . Hierfür sammelt die Signalverarbeitungseinrichtung 8 die vorhandenen Daten und Signale insbesondere von der Kommunikationsschnittstelle 5 , wertet diese aus und generiert Ausgangssignale , entweder in Richtung der Kommunikationsschnittstelle 5 oder dem Zugsicherungsgerät 4 . In Richtung des Zugsicherungsgeräts 4 werden Signale über die serielle Verbindung 11 in Form des standardisierten Protokolls gemäß der ETCS Vorgaben zur Verfügung gestellt .

Die Signalverarbeitungseinrichtung 8 umfasst eine nicht dargestellte softwarebasierte Proj ektierungsoberfläche , mit der die Adaptereinrichtung 3 angepasst werden kann . Hierbei können vorgefertigte Einstellungen mit vorgefertigten Datensätzen für unterschiedliche Fahrzeugtypen vorhanden sein, aus denen lediglich ausgewählt werden muss . Die Datensätze können unterschiedliche Anweisungen oder Regeln umfassen, nach denen die Eingangssignal zu Ausgangssignalen verarbeitet werden . So kann eine Adaptierung an unterschiedliche Fahrzeugtypen beschleunigt und erleichtert werden . Alternativ könnte die Signalverarbeitungseinrichtung 8 selbstverständlich auch über Hardwareschalter einstellbar sein . Dies ist heute aber eher unüblich .

Eine Auswertung der Eingangssignale kann auch in solcher Weise erfolgen, dass auch wenn bestimmte Eingangssignale nicht vorhanden sind, trotzdem entsprechende Ausgangssignale gesetzt werden können . So können beispielsweise mehrere vorbestimmte Signale an der Kommunikationsschnittstelle 5 dazu führen, dass die Signalverarbeitungseinrichtung 8 ein bestimmtes Signal über die seriellen Verbindung 11 an das Zugsicherungsgerät 4 meldet , obwohl dies nicht direkt aus den eingegangenen Signalen hervorgeht . Da die Signalverarbeitungseinrichtung 8 programmiert werden kann, kann sie auch intelligente Auswertungen vornehmen . So könnte das Zugsicherungsgerät 4 z . B . ein Signal erwarten, dass das Schienenfahrzeug 1 in Bewegung ist . Ein solcher Bewegungsstatus wird aber z . B . bei dem vorhandenen Typ Schienenfahrzeug 1 nicht an der Kommunikationsschnittstelle 8 angezeigt . Es wird aber z . B . eine aktuelle Geschwindigkeit angezeigt . Dann könnte die Signalverarbeitungseinrichtung 8 so ausgestaltet sein, dass dem Zugsicherungsgerät 4 das Bewegungssignal gemeldet wird, wenn die Geschwindigkeit ungleich null ist .

Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 bei der beispielhaften Aus führungs form in der Figur umfasst weiterhin eine Anzeigeschnittstelle 14 und eine weitere Schnittstelle 15 , mit der die Adaptereinrichtung 3 mit einer Anzeigeeinrichtung 16 bzw . mit einer automatischen Zugsteuerung 17 verbunden werden können . Alternativ oder zusätzlich sind auch weitere Schnittstellen möglich, mit der die Adaptereinrichtung mit weiteren Einrichtungen verbunden werden kann, die beispielsweise zur Zugvollständigkeitskontrolle , zum Streckenzustand, zur Diagnose oder für ETCS-Level 3 ausgebildet sind . Durch die Anzeigeschnittstelle 14 und die weitere Schnittstelle 15 ist es möglich, weitere Vorrichtungen auf einfache Weise in dem Schienenfahrzeug 1 zu integrieren . Hierdurch stellt die Adaptereinrichtung 3 neue Schnittstellen zur Verfügung, die beispielsweise bei einer Umrüstung für ein neu zu integrierendes ETCS-Display oder zum Signalaustausch mit einer automatischen Zugsteuerung 17 nötig sind . Die automatischen Zugsteuerung 17 ist mit der Adaptereinrichtung 3 durch eine weitere serielle Verbindung 18 und die Anzeigeeinrichtung 16 durch eine Anzeigeverbindung 19 .

Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 hat den Vorteil , dass sie unabhängig vom Typ des Schienenfahrzeugs 1 die erforderlichen Signale für das Zugsicherungsgerät 4 zur Verfügung stellt . Dies kann insbesondere beim Nachrüsten des Zugsicherungsgeräts 4 auf älteren Schienenfahrzeugen 1 von Vorteil sein, weil die an der bereits vorhandenen Kommunikationsschnittstelle 5 des Schienenfahrzeugs 1 vorhandenen Signale ohne Änderungen an der Fahrzeugsteuerung verwendet werden können . Die Signalverarbeitungseinrichtung 8 der Adaptereinrichtung 3 kann dabei für eine Viel zahl unterschiedlicher Fahrzeugtypen vorbereitet sein, so dass bei der Montage und Inbetriebnahme lediglich der entsprechende Datensatz an der Signalverarbeitungseinrichtung 8 ausgewählt werden muss .

Alternativ kann die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung 3 selbstverständlich auch für Neufahrzeuge eingesetzt werden . Hierfür kann dann in einer alternativen Aus führungs form beispielsweise auch ein Zugri f f auf den Fahrzeug-BUS über eine unidirektionale serielle Schnittstelle (nicht dargestellt ) möglich sein .