Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zugsicherungssystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zugsicherungssystem, das durch ein Stellwerk steuerbare optische Eisenbahnsignale und stationäre, schaltbare Balisen aufweist.

Stand der Technik

Auf dem Gebiet der schienengebundenen Verkehrssysteme, insbesondere der Eisenbahn, ist es bekannt, Systeme zur Zugbeeinflussung oder Zugsicherung einzusetzen, um die Fahrt von Zügen zu kontrollieren und beispielsweise bei zu hoher Geschwindigkeit selbsttätig den Zug zu bremsen (Zwangsbremsung). In heutigen Zugsicherungssystemen kommen neben optischen Streckensignalen (als Form- oder Lichtsignal) u.a. auch sogenannte Balisen (auch Bake oder Informationspunkt genannt) zum Einsatz, die einzeln oder in Gruppierungen stationär entlang der Strecke angeordnet sein können. Mittels Balisen können auf passive oder aktive Weise, verbreitet durch elektromagnetische Kopplung beispielsweise im Hochfrequenzbereich, zwischen der Balise und einer Antenne des Zugs sogenannte Datentelegramme übertragen werden. Beispielsweise kann die Balise dabei die Funktion eines elektromagnetisch gekoppelten Transponders ausüben (beispielsweise Eurobalise mit Trägerfrequenz 27,095 MHz), der bei einer Überfahrt eines Zugs ein Datentelegramm aussendet. Die Gegenstelle im Zug ist in diesem Fall das Balise Transmission Module (BTM).

Ein bekanntes standardisiertes Zugsicherungssystem für den europäischen Raum ist durch das European Train Control System (Europäisches Zugbeeinflussungssystem, ETCS) gegeben, das langfristig die unterschiedlichen Zugbeeinflussungssysteme in Europa ablösen soll. ETCS ist ein grundlegender Bestandteil des einheitlichen europäischen Eisenbahnverkehrsleitsystems ERTMS (European Rail Traffic Management System). Der andere wesentliche Bestandteil des ERTMS ist das digitale Mobilfunksystem GSM-R (Global System for Mobile Communications-Rail(way)).

ETCS ist ein standardisiertes Zugsicherungssystem, das in drei unterschiedlichen Ausprägungen ETCS Level 1 , ETCS Level 2 und ETCS Level 3 festgelegt ist.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Zugsicherungssystems 10 nach dem Standard ETCS Level 1 ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt.

Das streckenseitige ETCS-System besteht aus Balisengruppen, die sich aus Festdatenbalisen (passive Balisen) und schaltbaren Balisen zusammensetzen, wobei letztere durch streckenseitige Rechnereinheiten (kurz LEU, engl. Lineside Electronic Unit) angesteuert werden (aktive Balisen). Jedes Lichtsignal ist mit einer solchen LEU ausgerüstet, welche über eine Strommessung im Signalstromkreis den aktuell angezeigten Signalbegriff abgreift und abhängig davon ein bestimmtes Telegramm in die schaltbaren Balisen lädt. Die Balisengruppen senden so einem überfahrenden Zug eine elektronische Ausgabe des angezeigten Signalbegriffes in Form einer Fahrterlaubnis oder eines Haltbefehls.

Beim ETCS Level 1 kann also eine Kommunikation von einer Strecke 1 1 zu einem Zug (nicht dargestellt) derart erfolgen, dass Lampenströme von optischen, als Lichtsignal und in diesem Beispiel als Hauptsignal 12 ausgebildeten Eisenbahnsignalen, die von einem Stellwerk 15 gesteuert werden, von einer streckenseitigen elektronischen Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) 13 gemessen werden und der dem Fahrzeugführer angezeigte Signalaspekt ermittelt wird. Der Signalaspekt könnte z.B. der Signalbegriff „Halt“ bei einem roten Signal und der Signalbegriff „Fahrt“ bei einem grünen Signal sein. Der Signalaspekt wird dann von der LEU 13 in ein elektronisches Telegramm umgewandelt und kann über die schaltbaren Eurobalisen 14 bei einer Überfahrt an den Zug übermittelt werden, wobei je eine Gruppe von Eurobalisen 14 für eine Fahrtrichtung vorgesehen ist. Es handelt sich hierbei also um eine diskontinuierliche Kommunikation von der Strecke 1 1 zum Zug. Der Zug erhält eine "elektronische Version" des Signalbildes des Lichtsignals und kann bei Verstoß entsprechende Sicherheitsreaktionen auslösen. Die Außensignale/Lichtsignale müssen demnach nicht mehr beachten werden.

Die von den Eurobalisen 14 übermittelten elektronischen Telegramme können, wie schon erwähnt, einen fest programmierten Dateninhalt (passive Balise) oder einen veränderlichen Dateninhalt (aktive oder schaltbare Balise) aufweisen.

Wie aus der Darstellung in Fig. 1 ersichtlich, ist beim Zugsicherungssystem 10 gemäß ETCS Level 1 das elektronische Telegramm auf die durch das klassische Signalbild, d.h. auf die Wiedergabe der Lichtsignale, d.h. die vom Stellwerk 15 vorgegeben sind, beschränkt. Eine Reduzierung von Außenanlagen wie beispielsweise den Hauptsignalen 12 ist mit dem ETCS Level 1 nicht möglich. Zudem besteht ein sehr hoher Aufstellungs- bzw. Änderungsaufwand, da die Eurobalisen 14 und die LEUs 13 im Feld von Hand programmiert werden müssen.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Zugsicherungssystems 20 nach dem Standard ETCS Level 2 ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Beim ETCS Level 2 besteht eine ständige Kommunikationsverbindung zwischen einem Stellwerk 26 und einem überfahrenden Zug (nicht dargestellt), die von einer streckenstationären ETCS- Streckenzentrale (Radio Block Center, RBC) 24 wahrgenommen wird. Die ETCS- Streckenzentrale 24 erhält die für Führung und Überwachung des Zugs in dem entsprechenden Streckenabschnitt notwendigen Informationen vom Stellwerk 26. Auf eine Außensignalisierung an der Strecke 21 , beispielsweise mit aufwändigen und teuren Hauptsignalen, kann im Regelfall teilweise oder vollständig verzichtet werden (nicht jedoch auf die Gleisbelegungssensoren), wobei für Rangierfahrten weiterhin Signale 23, beispielsweise einfache Lichtsignale, benötigt werden. Nach einer gesicherten Übernahme des Zugs in den Streckenabschnitt, die eine verschlüsselte Identifizierung des Zugs erfordert, sendet der Zug in regelmäßigen zeitlichen Abständen über einen Rückkanal der ständigen Kommunikationsverbindung (GSM-R Mobilfunk 22) eine beispielsweise odometrisch ermittelte Zugposition an die ETCS-Streckenzentrale 24. Zur Unterstützung der Ermittlung der Zugposition sind Lokalisierungs-Balisen 25 mit festem Dateninhalt stationär an der Strecke 21 angeordnet. In Abhängigkeit von den Informationen des Stellwerks 26 und der gesendeten Zugposition erzeugt die ETCS-Streckenzentrale 24 ggfs ein Fahrbefehlssignal, das über die ständige Kommunikationsverbindung 22 an den Zug weitergeleitet wird und den Zug zur Fahrt in den Streckenabschnitt berechtigt (Movement Authority MA).

Das ETCS Level 2 weist eine hohe Systemkomplexität auf. Für seinen Betrieb muss eine Kommunikation über ein hoch verfügbares GSM-R-Mobilfunknetz 22 zwischen dem Zug und der ETCS-Streckenzentrale 24 (RBC) aufgebaut sein. Damit alle Züge eindeutig und datensignaltechnisch sicher identifiziert werden können, müssen kryptographische Verfahren mit einer entsprechenden Schlüssel- und Zertifikatsverwaltung angewendet werden. Ein Übergang zwischen Funkzellen des GSM-R-Mobilfunknetzes 22 erfordert die Anwendung aufwändiger Übergabeverfahren. Eine Rückmeldung des Zuges zur ETCS- Streckenzentrale 24 ist eine unabdingbare Voraussetzung zum Betrieb des ETCS Level 2. Ein Ausfall des Kommunikations-Rückkanals hat schwerwiegende Folgen auf den betrieblichen Ablauf. Bei einer vollständigen Entfernung der Außensignale besteht bei einem Systemausfall keine Möglichkeit, den Betrieb eingeschränkt weiter zu gewährleisten. Die Lebenszyklusdauern von Zugsicherungsanlagen und Telekommunikationsanlagen sind sehr unterschiedlich. Durch die gegenseitige Abhängigkeit beider Technologien zum Erhalt der Level 2 Funktionalität sind Investitionen zur Erneuerung der Telekommunikationstechnik während der Anlagenlebensdauer sehr wahrscheinlich.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das ETCS Level 3 im Vergleich zum ETCS Level 2 u.a. zusätzlich beinhaltet, dass eine Gleisfreimeldung nicht mehr streckenseitig erfolgt, sondern allein durch die Positionsmeldung des Zuges an die ETCS-Streckenzentrale (RBC) hergestellt wird.

Obwohl das bekannte Zugsicherungssystem gemäß ETCS Level 2 bereits Vorteile aufweist, bietet der technische Bereich der Zugsicherungssysteme noch Raum für Verbesserungen.

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt daher insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Zugsicherungssystem bereitzustellen, mit dem vorteilhaft möglichst viele Funktionen des ETCS Level 2 und/oder des ETCS Level 3 erreicht werden können, und das dabei eine geringere Systemkomplexität aufweist.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Zugsicherungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.

Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Merkmale, die in dieser Beschreibung aufgeführt sind, auch in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sein können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung darstellen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.

Das erfindungsgemäße Zugsicherungssystem beinhaltet eine Vielzahl von durch ein Stellwerk steuerbaren optischen Eisenbahnsignalen und eine Vielzahl von stationär an zumindest einem Fahrstreckenabschnitt einer Fahrstrecke angeordneten, schaltbaren (aktiven) Balisen. Die Balisen sind datensignaltechnisch/funktional unmittelbar mit dem Stellwerk verbindbar und von diesem zur Übertragung von Dateninhalten auf die jeweilige Balise ansteuerbar. Jede Balise der Vielzahl von Balisen ist mit zumindest einem Kommunikationsmittel zur Übertragung der Dateninhalte von der Balise zu einem die Balise überfahrenden Zug ausgestattet.

Dabei ist zumindest eine Balise der Vielzahl von Balisen mit zumindest einem Kommunikationsmittel zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise ausgestattet.

Die datensignaltechnische Verbindung zumindest einer Balise der Vielzahl von Balisen mit dem Stellwerk ist bidirektional ausgebildet und die zumindest eine Balise ist zur Übertragung von Dateninhalten über die datensignaltechnische Verbindung an das Stellwerk vorgesehen.

Unter dem Begriff „Vielzahl“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Anzahl von zumindest zwei verstanden werden. Unter dem Begriff„dazu vorgesehen“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere speziell dafür programmiert, ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.

Die vom Stellwerk auf die Balisen übertragbaren Dateninhalte können insbesondere als elektronisches Telegramm ausgebildet sein.

Die steuerbaren optischen Eisenbahnsignale können insbesondere als Lichtsignale ausgebildet sein.

Zusätzlich zu den schaltbaren Balisen kann das erfindungsgemäße Zugsicherungssystem durch eine Vielzahl von nicht schaltbaren (passiven) Balisen mit festem Dateninhalt ergänzt werden.

Durch das vorgeschlagene Zugsicherungssystem können viele Funktionen des ETCS Level 2 erreicht werden, wobei die Komplexität des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems gegenüber dem ETCS Level 2 erheblich verringert werden kann und zumindest einige der genannten Nachteile des ETCS Level 2 beseitigt werden können.

Dadurch, dass das Stellwerk Zugsignale (= Zugbefehle) datensignaltechnisch/funktional unmittelbar d.h. direkt an die Balisen übertragen kann, ohne dabei auf Lichtsignale oder eine streckenseitige elektronische Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) als Vermittlungseinheit zurückgreifen zu müssen, kann die gesamte Bandbreite der Befehle des ETCS Level 1 vorteilhaft genutzt und die Gestaltung des Betriebs des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems in vielfältiger Weise flexibler gestaltet werden. Anders als bei einer klassischen ETCS Level 1 Anlage, werden also hier die Datentelegramme direkt im/vom Stellwerk erstellt und unmittelbar an die Balisen übermittelt.

Zudem können durch die bidirektional ausgebildete datensignaltechnische Verbindung über einen Rückkanal der datensignaltechnischen Verbindung Dateninhalte eines Zuges als Rückmeldung über die schaltbare Balise zum Stellwerk übertragen werden. Dadurch dass die Balisen über die datensignaltechnische Verbindung direkt mit dem Stellwerk verbunden sind, d.h. ohne dabei auf Lichtsignale oder eine streckenseitige elektronische Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) als Vermittlungseinheit zurückgreifen zu müssen, ist es klar dass auch diese Rückmeldungen direkt von der Balise an das Stellwerk übermittelt werden können.

Die Rückmeldungen können beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, zur Ortung des Zugs und/oder zu Gleisfreimeldungszwecken verwendet werden.

Der Rückkanal der bidirektional ausgebildeten datensignaltechnischen Verbindung kann in geeigneten Ausgestaltungen auch für eine schnelle und direkte Meldung von Störungen und/oder Fehlern innerhalb des Zugsicherungssystems an das Stellwerk genutzt werden. Dadurch kann eine rasche Reaktion des Stellwerks, beispielsweise in Form einer Anpassung der Verkettung von Balisen oder eine Sicherheitsreaktion, ermöglicht werden. Eine solche Rückmeldung ist also, im Gegensatz zu den vom Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen, nicht auf eine Fehlererkennung und Meldung durch den Zug angewiesen.

Als eine weitere Folge kann eine Kabinensignalisierung im Zug flexibler, deutlicher und damit sicherer gestaltet werden. Eine Kontrolle und sichere Gewährleistung der erlaubten Zuggeschwindigkeit sowie der erlaubten Fahrtlänge kann auf diese Weise erreicht werden.

Da die zu übertragenden Dateninhalte bzw. elektronischen Telegramme vom Stellwerk erstellt und verwaltet werden und unmittelbar d.h. ohne dabei auf Lichtsignale oder eine streckenseitige elektronische Rechnereinheit (lineside electronic unit, LEU) zurückzugreifen, entfällt zudem zumindest größtenteils eine Programmierung im Feld.

Als Beispiele seien genannt:

Eine direkte Übertragung temporärer Langsamfahrstellen, beispielsweise bei Personen im Gleis, Baustellenzustände und/oder gestörte Bahnübergänge an den Zug können ermöglicht sein.

Übertragene Telegramme sind fahrstraßenspezifisch und nicht mehr auf den Aspekt des Lichtsignals beschränkt. Dies kann Betriebsoptimierungen vor allem bezüglich der

Geschwindigkeit und Systemrobustheit erlauben.

Da die Telegramme vom Stellwerk verwaltet werden, kann zumindest größtenteils eine Programmierung im Feld entfallen.

Die beim ETCS L2 existierende Kombination mit bzw. Abhängigkeit von der Mobilfunktechnik (GSM-R-Funksystem) entfällt.

Mit dem vorgeschlagenen Zugsicherungssystem kann ferner eine drastische Reduzierung der noch erforderlichen Außensignalgebung erreicht werden, die bei einem Ausfall des Zugsicherungssystems weiterhin einen eingeschränkten Betrieb ermöglicht. Die Außensignalgebung kann sich in geeigneten Ausgestaltungen beispielsweise auf Lichtsignale beschränken, die vorteilhaft und im Gegensatz zum ETCS L2 sowohl für Zugfahrten als auch für Rangierfahrten genutzt werden können.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im ETCS L1 -Standard eine Übertragung von Datensignalen von einer schaltbaren Balise an ein Stellwerk nicht vorgesehen oder spezifiziert ist. Über das sogenannte„Cable Interface“ zwischen Stellwerk bzw. LEU und der schaltbaren Balise ist im ETCS L1 -Standard eine Übertragung von Datensignalen vom Stellwerk bzw. der LEU an die schaltbare Balise vorgesehen. Die einzige, im Standard vorgesehene Rückmeldemöglichkeit der Balise an das Stellwerk bzw. LEU ist die Statusmeldung der Balise, dass diese von einem Zug mit Energie bestrahlt und somit ausgelesen wird.

In bevorzugten Ausführungsformen ist das zumindest eine Kommunikationsmittel zum Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise vergleichbar ausgebildet, wie das Kommunikationsmittel zum Empfang zumindest eines Dateninhaltes von einer Balise zu einem die Balise überfahrenden Zug. Auf diese Weise kann ein Rückkanal der bidirektional ausgebildeten datensignaltechnischen Verbindung von der Balise zum Stellwerk auf gerätetechnisch besonders einfache Weise bereitgestellt werden.

Bevorzugt kann die Detektion der elektromagnetischen Energie in einem vorbestimmten Frequenzbereich und/oder einer vorbestimmten Modulationsfrequenz der elektromagnetischen Energie erfolgen, wodurch eine besonders störungsunempfindliche Detektion erreicht und beide Kommunikationsrichtungen unterschieden werden können.

In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems ist das zumindest eine Kommunikationsmittel zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise als Funkempfänger mit automatischer Weiterleitung ausgebildet und die Balise dazu vorgesehen, den zumindest einen empfangenen Dateninhalt über die datensignaltechnische Verbindung an das Stellwerk zu übermitteln. Auf diese Weise kann eine direkte und rasche Übermittlung von Rückmeldungen eines Zugs an das Stellwerk ermöglicht werden.

In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems entspricht das zumindest eine Kommunikationsmittel zum drahtlosen Empfang zumindest eines Dateninhalts von einem die Balise überfahrenden Zug zur Balise dem im ETCS Standard spezifizierten, standardisierten Rückmeldekanal, wobei die beschriebene Rückmeldung auch zu anderen Zwecken als den im Standard vorgesehenen benutzt werden kann, so zum Beispiel als Ortungsmeldung oder Zugschlussmeldung. Diese Informationen können genutzt werden um das Gleis frei zu melden.

Bevorzugt sind das Kommunikationsmittel zur Übertragung von Dateninhalten von der Balise zu einem überfahrenden Zug und das Kommunikationsmittel zur Übertragung zumindest eines Dateninhalts von einem überfahrenden Zug zur Balise als ein integriertes, einziges, bidirektionales Kommunikationsmittel ausgebildet. Dieses Kommunikationsmittel kann physikalisch mittelbar oder unmittelbar, sowie über ein Netzwerk oder eine Punkt-zu-Punkt- Verbindung die Kommunikationspartner miteinander verbinden. Auf diese Weise können eine besonders schnelle und störungsfreie Übertragung von Rückmeldungen eines Zugs über die Balise an das Stellwerk und eine kompakte Bauweise der Balise erreicht werden.

Bevorzugt sind die Eisenbahnsignale der Vielzahl von optischen Eisenbahnsignalen alle des gleichen Typs und mit jeweils höchstens zwei Lichtpunkten ausgestattet. Derartige Eisenbahnsignale sind für den Betrieb des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems ausreichend, können sowohl exklusiv für Zugfahrten, exklusiv für Rangierfahrten als auch als kombiniertes Signal für Zugfahrten und Rangierfahrten genutzt werden und einen eingeschränkten Betrieb auch bei einem Ausfall des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems ermöglichen. Gegenüber den bekannten Hauptsignalen kann durch den Einsatz von optischen Eisenbahnsignalen mit höchstens zwei Lichtpunkten im vorgeschlagenen Zugsicherungssystem eine erhebliche Einsparung von Material und Kosten erzielt werden.

Dieser Vorteil ist auch in Ausführungsformen des Zugsicherungssystems erreichbar, in denen der Fahrstreckenabschnitt einen Bahnhof beinhaltet und in einem Bahnhofsbereich der Fahrstrecke höchstens eines der optischen Eisenbahnsignale mit höchstens zwei Lichtpunkten angeordnet ist.

Bevorzugt ist die Vielzahl von stationär an zumindest einem Fahrstreckenabschnitt der Fahrstrecke angeordneten, schaltbaren Balisen für beide Fahrtrichtungen der Fahrstrecke schaltbar. Die Balisen können dadurch in beiden Fahrtrichtungen genutzt werden, so dass sich ihre Anzahl in dem vorgeschlagenen Zugsicherungssystem reduzieren lässt. Je nach Anordnung der Vielzahl von Balisen kann eine schaltbare Balise zu einem betrachteten Zeitpunkt Gültigkeit für eine oder gleichzeitig für beide Fahrtrichtungen haben

In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems stellt der vom Stellwerk auf eine der schaltbaren Balisen übertragene Dateninhalt zumindest eines aus einem Haltbefehl, einer Fahrterlaubnis für Zugfahrten, einer Fahrterlaubnis für Rangierfahrten, einer temporären Langsamfahrstelle, einem Baustellenzustand und einer Bahnübergangssicherung dar. Auf diese Weise kann das Stellwerk unter Vermeidung einer Mobilfunkverbindung Zugsignale (= Zugbefehle) direkt an die Balisen und über die Balisen an einen Zug übertragen, wodurch die gesamte Bandbreite der Befehle des ETCS Level 1 vorteilhaft genutzt und die Gestaltung des Betriebs des vorgeschlagenen Zugsicherungssystems in vielfältiger Weise flexibler gestaltet werden kann.

Bevorzugt stellt der von zumindest einer der Balisen von einem überfahrenden Zug empfangene zumindest eine Dateninhalt zumindest eines aus einer Ortungsmeldung und einer Zugschlussmeldung dar. Auf diese Weise kann das Stellwerk unter Vermeidung der Verwendung einer Mobilfunkverbindung diesbezügliche Rückmeldungen des Zuges erhalten und diese Informationen ggf. nutzen um das Gleis frei zu melden.

In bevorzugten Ausführungsformen des Zugsicherungssystems stellt ein von zumindest einer der Balisen über die bidirektionale datensignaltechnische Verbindung an das Stellwerk übertragene Dateninhalt zumindest eines aus

einem von der zumindest einen Balise von einem überfahrenden Zug empfangenen Signal,

einer Fehlermeldung bezüglich der Funktion der Kommunikation zwischen der zumindest einen Balise und einem überfahrenden Zug, und

einer Prüfungsmeldung und/oder eines Lebenszeichens bezüglich der Funktion der Balise dar.

Auf diese Weise kann neben der Übertragung des von einem überfahrenden Zug an die Balise übertragenden Dateninhalts auch die Funktion der Balise überwacht werden. Dazu kann die Balise beispielsweise bei jeder Überfahrt durch einen Zug ein Bestätigungssignal an das Stellwerk senden.

Im erfindungsgemäßen System werden demnach schaltbare Balisen funktional unmittelbar mit der Stellwerklogik verbunden. Der Inhalt der Balisentelegramme wird direkt durch das Stellwerk bestimmt / programmiert und von diesem gesteuert. Somit kann auf die Schnittstelle über Signalabgriff und LEU verzichtet werden.

Aus der unmittelbaren Verbindung (d.h. ohne LEU) zwischen Stellwerk und Balisen ergeben sich neue technische und betriebliche Möglichkeiten, welche dem System annähernd die Funktionalitäten eines Level 2-Systems verleihen.

Im klassischen ETCS-System mit Signalabgriff (Level 1 ) sind die ETCS-Nachrichten eine Abbildung des angezeigten Signalbegriffes. Eine LEU enthält die gleiche Anzahl möglicher Telegramme wie das entsprechende Signal Begriffe anzeigen kann. Die Bandbreite an möglichen Befehlen ist somit durch das vorhandene Signalsystem begrenzt. Zudem ist ein abgegriffener Signalaspekt nicht immer eindeutig einem Fahrweg zuzuordnen.

Durch die erfindungsgemäße, zentrale Steuerung der Balisen werden die ETCS- Telegramme vom angezeigten Signalbegriff entkoppelt und können so beliebige Befehle enthalten. Dies bietet einen größeren Freiraum und mehr Flexibilität um die Fahrt- und Streckendaten situationsspezifisch zu übertragen. Im erfindungsgemäßen System kann dies z.B. benutzt werden, um einem Zug den Fahrweg eindeutig mitzuteilen. Es kann somit auf die„Repositioning“-Funktion verzichtet werden, was die Komplexität der ETCS-Projektierung deutlich reduziert und die Interoperabilität mit verschiedenartigem Rollmaterial verbessert.

Über die eindeutige Fahrstraßeninformation kann ebenfalls ein fahrstraßenscharfes Geschwindigkeits- und Neigungsprofil übermittelt werden. Somit kann zum Beispiel im Bahnhof die Geschwindigkeit erst ab der ersten, tatsächlich im abzweigenden Strang befahrenen Weiche reduziert werden und nach dem Passieren der Letzten sofort wieder erhöht werden.

Über Bedienhandlungen des Fahrdienstleiters am Stellwerk können situationsabhängig Zusatzinformationen in die Balisen geladen oder entfernt werden. Dies kann z.B. benutzt werden um im Betrieb Langsamfahrstellen über eine Fahrterlaubnis zu blenden und / oder um Signale in den Baustellenmodus zu schalten.

Über die schaltbaren Balisen können bei Bedarf einem fahrenden Zug Informationen über Langsamfahrstellen mitgeteilt werden. Die Langsamfahrstellen werden in einem solchen Fall vom Fahrdienstleiter auf der Bedienoberfläche des Stellwerkes zur Laufzeit aktiviert und an die schaltbaren Balisen übermittelt. Hierbei werden zwei Arten von Langsamfahrstellen unterschieden: vordefinierte und projektierte Langsamfahrstellen.

• Vordefinierte Langsamfahrstellen sind Teil der festen ETCS-Projektierung und ermöglichen es dem Fahrdienstleiter, jederzeit die Geschwindigkeit von Fahrstraßen über Gleismerker zu reduzieren. Dieser Geschwindigkeitsmerker gebietet dem ETCS-System das Geschwindigkeitsprofil aller Fahrstraßen, die den betroffenen Gleisabschnitt beanspruchen, zu reduzieren.

• Projektierte Langsamfahrstellen werden im Gegensatz hierzu im Vorfeld von der Baustellen- oder Sicherungsaufsicht beauftragt und vom Planungsbüro projektiert. Projektierte Langsamfahrstellen bieten eine größere Flexibilität, was Beginn und Ende der Langsamfahrstelle betrifft, und können komplexere Situationen abbilden.

Beide Arten von Langsamfahrstellen werden in einer bevorzugten Ausführung vom ETCS- System in das Geschwindigkeitsprofil der Fahrstraßen integriert und sind für den Triebfahrzeugführer vollständig transparent.

In Arbeitsgleisen werden keine Fahrten gestellt, weswegen die Signale alle Halt zeigen. Um den betrieblichen Ablauf im Arbeitsgleis zu vereinfachen, können die Freigabesignale innerhalb eines Arbeitsgleises in einen sogenannten Baustellenmodus versetzt werden. In diesem Fall zeigt das Signal "Baustellenbetrieb" und die schaltbaren Balisen am Fuß des Signals werden inaktiv geschaltet. So können Arbeitsfahrzeuge das Signal auch ohne vorhergehende Fahrtstellung ungehindert passieren.

Die ETCS-Projektierung ist vorteilhafterweise im Sicherungsmodul des Stellwerks hinterlegt und Telegramme werden je nach Situation und Bedarf in die entsprechenden Balisen geladen. Die ETCS-Projektierung ist somit als Teil der Stellwerkprojektierung anzusehen und wird bevorzugt gemeinsam, auf dem gleichen Datenträger, ausgeliefert. Somit ist erstens gesichert, dass die Projektierungen von ETCS und Stellwerk immer aufeinander abgestimmt sind. Zweitens entfällt so die zeit- und personalintensive Programmierung von einzelnen LEU im Feld, die sich insbesondere durch die geografische Verteilung der LEU und durch das hohe Maß an Verkettung zwischen den Balisengruppen ergibt. Es müssen lediglich die Festdatenbalisen noch im Feld per Hand programmiert werden.

Die direkte Verbindung von Stellwerk und Balisen weist bevorzugt einen Rückkanal vom ETCS-System zum Stellwerk auf, welcher in einem klassischen Level 1 System nicht, oder zum Teil nur sehr eingeschränkt, besteht. In einer bevorzugten Ausführung kann diese Möglichkeit genutzt werden, um Fehler oder Störungen zu melden und entsprechende Sicherheitsreaktionen auszulösen. So können Ausfälle in den Balisentreibern oder Verbindungsprobleme an der C-Schnittstelle (Balisenkabel) vom Stellwerk erkannt und an Fahrdienstleiter und Instandhaltung weitergereicht werden. Das Stellwerk kann auch eine automatische Sicherheitsreaktion ausführen, zum Beispiel die betroffenen Signale auf Halt stellen. Im ETCS Level 1 können solche Fehler und Störungen nur durch einen vorbeifahrenden Zug offenbart werden, welcher je nach Fall dann eine Zwangsbremsung erhält.

Durch die zentrale Steuerung der schaltbaren Balisen entfällt die Abhängigkeit der ETCS- Nachrichten von der Außensignalisierung. Alle relevanten Zugbefehle werden auch im gegenwärtigen ETCS-System bereits durch Kabinensignale auf dem sogenannten Driver Machine Interface (DMI) abgebildet. Eine Signalgebung auf der Strecke ist somit nur noch in bestimmten betrieblichen Situationen notwendig, in denen die Kabinensignalisierung nicht wirksam ist.

Dies erlaubt es, die Außensignalisierung und somit die Anzahl der streckenseitigen Anlagen erheblich zu reduzieren. Vorsignale, Wiederholer und Zusatzanzeiger werden abgeschafft, sowie eine Reihe nicht mehr notwendiger Signaltafeln. Für das erfindungsgemäße System kann schlussendlich nur ein einziges, signaltechnisch sicheres Lichtsignal übrig bleiben. Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines konventionellen Zugsicherungssystems gemäß dem Standard ETCS Level 1 ,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines konventionellen Zugsicherungssystems gemäß dem Standard ETCS Level 2, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems 30, das entlang einer Fahrstrecke 32 eine Vielzahl von durch ein Stellwerk 50 steuerbaren, optischen Eisenbahnsignalen 34 beinhaltet, die jeweils mit zwei Lichtpunkten ausgestattet sind. Zur Ansteuerung der optischen Eisenbahnsignale 34 sind das Stellwerk 50 und die optischen Eisenbahnsignale 34 durch elektrische Leitungen 36, die beispielsweise als Datenleitungen ausgebildet sein können, miteinander verbunden.

Die Fig. 3 stellt einen Fahrstreckenabschnitt der Fahrstrecke 32 dar, der Teil einer freien Strecke, eines Bahnhofs oder einer sonstigen Eisenbahnbetriebsstelle sein kann. Im Bereich des Fahrstreckenabschnittes sind zwei optische Eisenbahnsignale 34 stationär angeordnet, die als Lichtsignal ausgebildet und mit zwei Lichtpunkten ausgestattet sind. Außerdem ist ein weiteres optisches Eisenbahnsignal, das als Lichtsignal ausgebildet und mit jeweils zwei Lichtpunkten ausgestattet ist, als Rangiersignal 38 stationär angeordnet.

Das Zugsicherungssystem 30 enthält eine Vielzahl von stationär an dem Fahrstreckenabschnitt angeordneten, schaltbaren Balisen 40. Die Balisen 40 sind mittels elektrischer oder faseroptischer Leitungen 42 datensignaltechnisch unmittelbar mit dem Stellwerk 50 verbunden und sind von diesem über die elektrischen oder faseroptischen Leitungen 42 zur Übertragung von Dateninhalten auf die jeweilige Balise 40 ansteuerbar. Der vom Stellwerk 50 auf die Vielzahl der schaltbaren Balisen 40 übertragene Dateninhalt kann beispielsweise u.a. einen Haltbefehl, eine Fahrterlaubnis für eine Zugfahrt oder Rangierfahrt, eine temporäre Langsamfahrstelle, einen Baustellenzustand und/oder eine Bahnübergangssicherung betreffen.

Jede Balise 40 der Vielzahl von Balisen 40 ist mit einem Kommunikationsmittel 44 (beispielhaft an nur einer der Balisen dargestellt) zur drahtlosen Übertragung der Dateninhalte von der Balise 40 zu einem die Balise 40 überfahrenden Zug (nicht dargestellt) ausgestattet. Das Kommunikationsmittel 44 kann beispielsweise als elektromagnetisch gekoppelter Transponder ausgebildet sein, der bei einer Annäherung einer speziell dafür vorgesehenen Antenne eines die Balise 40 überfahrenden Zugs die Dateninhalte von der Balise 40 per Funk auf den Zug überträgt. Eine derartige Übertragung von Dateninhalten ist aus konventionellen Zugsicherungssystemen, beispielsweise durch Eurobalisen bei einem Zugsicherungssystem gemäß ETCS-Standard, an sich bekannt.

Jede der Balisen 40 ist mit einem Kommunikationsmittel 46 (beispielhaft an nur einer anderen der Balisen dargestellt) zum drahtlosen Empfang von Dateninhalten von einem die jeweilige Balise 40 überfahrenden Zug zur Balise 40 ausgestattet.

Die von der Vielzahl der Balisen 40 von einem überfahrenden Zug empfangenen Dateninhalte können beispielsweise u.a. eine Ortungsmeldung des Zuges und/oder eine Zugschlussmeldung darstellen. Diese Informationen können genutzt werden um das Gleis frei zu melden.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kommunikationsmittel 46 jeder Balise 40 zum drahtlosen Empfang der Dateninhalte von einem die jeweilige Balise 40 überfahrenden Zug zur Balise 40 als Funkempfänger mit automatischer Weiterleitung ausgebildet, und die jeweilige Balise 40 ist dazu vorgesehen, die empfangenen Dateninhalte über die datensignaltechnische Verbindung 42 an das Stellwerk 50 zu übertragen. Zu diesem Zweck ist die datensignaltechnische Verbindung 42 jeder der Balisen 40 mit dem Stellwerk 50 bidirektional ausgebildet. Auf diese Weise ist sowohl ein Kommunikations- Rückkanal der datensignaltechnischen Verbindung 42 von der Balise 40 zum Stellwerk 50 als auch ein Kommunikations-Rückkanal von dem die Balise 40 überfahrenden Zug über die Balise 40 zum Stellwerk 50 eingerichtet.

In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Kommunikationsmittel jeder Balise zum drahtlosen Empfang der Dateninhalte von einem die jeweilige Balise überfahrenden Zug zur Balise als Sensorelement zur Detektion von elektromagnetischer Energie, die von dem die Balise überfahrenden Zug auf die betreffende Balise abgestrahlt wird, ausgebildet sein. Die von dem die Balise überfahrenden Zug auf die Balise abgestrahlte elektromagnetische Energie kann moduliert, beispielsweise phasen- oder amplitudenmoduliert, sein. Unter Verwendung einer elektronischen Schwellenwerterkennung kann aus einem Signal des Sensorelements ein Dateninhalt in Form einer Pulsfolge übertragen werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Kommunikationsmittel 44 zur Übertragung von Dateninhalten von der Balise 40 zu einem überfahrenden Zug und das Kommunikationsmittel 46 zur Übertragung von Dateninhalten von einem überfahrenden Zug zur jeweiligen Balise 40 als ein integriertes einziges, bidirektionales Kommunikationsmittel ausgebildet, wodurch eine schnelle und störungsfreie Verarbeitung der Dateninhalte gewährleistet ist.

Ein von zumindest einer der Balisen 40 über die bidirektionale datensignaltechnische Verbindung 42 an das Stellwerk 50 übertragener Dateninhalt kann u.a. einen von der zumindest einen Balise 40 von einem überfahrenden Zug empfangenen Dateninhalt, eine Fehlermeldung bezüglich der Funktion der Kommunikation zwischen der zumindest einen Balise 40 und einem überfahrenden Zug und/oder eine Prüfungsmeldung bezüglich der Funktion der Balise 40 darstellen.

Über die bidirektional ausgebildete datensignaltechnische Verbindung 42 jeder der schaltbaren Balisen 40 mit dem Stellwerk 50 ist es vom Stellwerk 50 aus möglich, die Balisen 40 für beide Fahrtrichtungen zu schalten. Auf diese Weise kann die Vielzahl der Balisen 40 für beide Fahrtrichtungen genutzt werden.

Liste der Bezugszeichen

10 Zugsicherungssystem ETCS Level 1

1 1 Strecke

12 Hauptsignal

13 LEU

14 Eurobalise

15 Stellwerk

20 Zugsicherungssystem ETCS

Level 2

21 Strecke

22 GSM-R Mobilfunk

23 Lichtsignal

24 ETCS-Streckenzentrale, Radio

Block Center (RBC)

25 Lokalisierung-Balise (Festdaten)

26 Stellwerk

30 Zugsicherungssystem

32 Fahrstrecke

34 optisches Eisenbahnsignal

36 elektrische Leitungen Stellwerk-

Eisenbahnsignale

38 Rangiersignal

40 schaltbare Balise

42 bidirektionale datensignaltechni- sche Verbindung Stellwerk-Balise 44 Kommunikationsmittel Balise-Zug

46 Kommunikationsmittel Zug-Balise

50 Stellwerk