SCHUSTER WOLFGANG (AT)
SCHUSTER GOTTFRIED (AT)
| WO2020108873A1 | 2020-06-04 | |||
| WO2021121854A1 | 2021-06-24 | |||
| WO2021121853A1 | 2021-06-24 |
| DE102013101927A1 | 2014-08-28 | |||
| DE102018118661B4 | 2021-01-21 |
| Patentansprüche 1. Verfahren zum sicheren Betreiben eines Schienenverkehrssystems (1), aufweisen die Schritte: 1.1. Erfassen einer mit einer Zustandsgröße des Schienenverkehrssys tems (1) korrelierenden ersten Schienenverkehrsinformation (31), 1.2. Übermitteln einer zweiten Schienenverkehrsinformation (32, 42) die mit der Zustandsgröße des Schienenverkehrs Systems (1) korre liert, zwischen einem ersten Schienenfahrzeug (3) und einer Infra- Struktureinrichtung (2) und/oder einem zweiten Schienenfahrzeug (4), 1.3. Bestimmen eines Vergleichsergebnisses anhand der ersten Schie- nenverkehrsinformation (31) und der zweiten Schienenverkehrsin formation (32, 42), 1.4. Überprüfen der Plausibilität der ersten Schienenverkehrsinforma tion (31) und/oder der zweiten Schienenverkehrsinformation (32, 42) anhand des Vergleichsergebnisses, und 1.5. Steuern des Schienenverkehrssystems (1) anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schienenverkehrsinformation (31) mittels des ersten Schienenfahr zeugs (3) erfasst und, dass die zweite Schienenverkehrsinformation (32, 42) an das erste Schienenfahrzeug (3) übermittelt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schienenverkehrsinformation (31) mittels der Infrastrukturein richtung (2) erfasst wird und, dass die zweite Schienenverkehrsinfor mation (32, 42) an die Infrastruktureinrichtung (2) übermittelt wird. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Schienenverkehrsinformation (31) und/o der die zweite Schienenverkehrsinformation (32, 42) auf einem senso- risch erfassten Messwert basieren. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Überprüfen der Plausibilität in regelmäßigen zeitli chen Abständen erfolgt. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuern des Schienenverkehrssystems (1) mittels mindestens ei ner anhand des Vergleichsergebnisses geänderten Schienenverkehrsin formation (31, 32). 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kalibrieren des Erfassens der ersten Schienenverkehrsinforma tion (31) und/oder der zweiten Schienenverkehrsinformation (32, 42) anhand des Vergleichsergebnisses. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuern von Schienenfahrzeugen (3, 4) unterschiedlicher Steuer kapazitätsklassen in demselben Schienenverkehrs System (1) in unter schiedlicher Weise. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einstufen des mindestens einen Schienenfahrzeugs (3, 4) in eine höhere Steuerkapazitätsklasse aufgrund des Steuems des Schienenver kehrssystems (1) anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einstufen des mindestens einen Schienenfahrzeugs (3, 4) in eine höhere Steuerkapazitätsklasse aufgrund von kontinuierlichem Übermit- teln der zweiten Schienenverkehrsinformationen (31, 32). 11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einstufen des mindestens einen Schienenfahrzeugs (3, 4) in Ab hängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung. 12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verlagern mindestens eines Schienenfahrzeugs (3, 4) aufgrund dessen Steuerkapazitätsklasse in einen Schienenstreckenabschnitt (6, 7, 8) starker Auslastung zum Erhöhen der Verkehrskapazität. 13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Steuern des Schienenverkehrssystems (1) anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung das Festlegen einzuhal tender Fahrparameterbereiche und/oder befahrbarer Schienenstrecken- abschnitte (6, 7, 8) umfasst. 14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Steuern des Schienenverkehrs Systems (1) zumindest teilweise auf Grundlage des Fahrens im wandernden Raumabstand er- folgt. 15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuern der Infrastruktureinrichtung (2) aufgrund eines Steuer befehls des mindestens einen Schienenfahrzeugs (3, 4). 16. Schienenverkehrs System (1), aufweisend 16.1. eine Infrastruktureimichtung (2) und/oder 16.2. mindestens ein Schienenfahrzeug (3, 4), 16.3. wobei die Infrastruktureimichtung (2) und/oder das mindestens eine Schienenfahrzeug (3, 4) mindestens eine Steuereinheit (22, 24) zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweisen. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines Schie nenverkehrssystems. Ferner betrifft die Erfindung ein Schienenverkehrs system.
Das europäische Zugbeeinflussungssystem (ETCS) soll die Standardisie rung uneinheitlicher Zugbeeinflussungssysteme innerhalb Europas voran trieben. Es bereitet ferner die Grundlage für eine besonders effiziente Nut zung bestehender Schienenverkehrssysteme. An derartige Schienenver kehrssysteme sind jedoch hohe technische Anforderungen gestellt. Diese betreffen insbesondere die sensorische Überwachung des Schienenver kehrssystems, beispielsweise mittels einer in der WO 2020/108873 Al of fenbarten Messanordnung. Um die notwendige technische Ausbaustufe zu erreichen, sind gerade bei bestehenden Schienenverkehrs Systemen erhebli che Investitionen erforderlich, deren wirtschaftliche Wirkung aber erst nach einer Modernisierung eines hohen Anteils des Schienenverkehrssys tems eintritt. Hieraus resultiert, dass entsprechende Modernisierungen oft mals zu zögerlich vorgenommen werden.
Aus der WO 2021/121854 Al ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Posi tion eines Schienenfahrzeugs mit einem optischen Messsystem, insbeson dere einem Stereokamerasystem, und einem funkbasierten Messsystem be kannt, wobei Positionsdaten beider Messsysteme auf dem Schienenfahr zeug generiert und miteinander abgeglichen werden.
Aus der WO 2021/121853 Al ist ein Warnsystem zur Warnung von Perso nen vor herannahenden Schienenfahrzeugen bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum sicheren Betreib eines Schienenverkehrssystems zu schaffen, welches ins besondere besonders wirtschaftlich und flexibel einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines Schienenverkehrssystems besonders wirtschaftlich und flexibel einsetzbar ist, wenn die Plausibilität einer Schienenverkehrsin- formation anhand eines Vergleichsergebnisses auf Basis einer ersten und einer zweiten Schienenverkehrsinformation überprüft wird, wobei das Steuern des Schienenverkehrssystems anhand des Ergebnisses der Plausibi- litätsüberprüfimg erfolgt. Durch das Bestimmen des Vergleichsergebnisses anhand der ersten und der zweiten Schienenverkehrsinformation können fehlerhafte Schienenverkehrsinformationen besonders zuverlässig erkannt und/oder kompensiert werden. Insbesondere können mögliche Defizite beim Erfassen und/oder Verarbeiten der Schienenverkehrsinformationen durch das Bestimmen des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfimg kom pensiert werden. Der Nutzen erfasster Schienenverkehrsinformationen zum Steuern des Schienenverkehrs Systems kann hierdurch gesteigert werden. Wird die Plausibilität der Schienenverkehrsinformation bestätigt, kann mit einer besonders hohen Wahrscheinlichkeit von der Richtigkeit dieser Infor mation ausgegangen werden. Das Steuern des Schienenverkehrssystems anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfimg führt deshalb zu ei- ner besonders hohen Betriebssicherheit. Insbesondere wird hierdurch er möglicht, die für eine besonders effiziente Nutzung des Schienennetzes, insbesondere die für eine höhere Verkehrsdichte, erforderliche Zuverlässig keitsschwelle zu überwinden. Eine höhere Verkehrskapazität des Schienen- Verkehrssystems kann bei niedrigeren Investitionen erreicht werden. So wohl die Modernisierung bestehender Schienenverkehrssysteme als auch der Neuaufbau von Schienenverkehrssystemen können somit in besonders wirtschaftlicher und flexibler Weise erfolgen.
Das Schienenverkehrs System umfasst vorzugsweise eine Infrastrakturein- richtung und mindestens ein Schienenfahrzeug, insbesondere mehrere Schienenfahrzeuge. Die Infrastraktureinrichtung kann ein Schienennetz mit mehreren, insbesondere miteinander verbundenen, Fahrwegen aufweisen, welches vorzugsweise in mehrere Schienenstreckenabschnitte untergliedert ist. Die Infrastraktureinrichtung, insbesondere jeder der Schienenstrecken abschnitte, kann eine einzige oder mehrere Leitstellen zum Steuern der Inf rastraktureinrichtung aufweisen.
Das mindestens eine Schienenfahrzeug kann mindestens einen, insbeson dere mindestens zwei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindes tens zehn, Fahrwagen aufweisen. Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Schienenfahrzeug mindestens einen Antriebswagen mit einer An triebseinrichtung zum Bereitstellen der für die Bewegung des Schienen fahrzeugs über den Fahrweg erforderlichen Antriebskraft.
Unter der Korrelation zwischen der Zustandsgröße und der Schienenver kehrsinformation wird verstanden, dass die Schienenverkehrsinformation von der Zustandsgröße abhängt, insbesondere, dass diese in einem festen, insbesondere einem linearen, Zusammenhang miteinander stehen.
Die Zustandsgröße des Schienenverkehrssystems kann beispielsweise eine Position und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Antriebsleistung und/oder eine Bremsleistung sein und/oder eine Zustandsgröße, welche mit dem Bestehen einer mechanischen Kopplung zwischen zwei Fahrwagen und/oder mit einem im Bereich des Fahrwegs befindlichen Objekts, insbe sondere eines eine Gefahrenstelle verursachenden Hindernisses, korreliert.
Die zweite Schienenverkehrsinformation basiert vorzugsweise auf einer Quelle, die von der Quelle der ersten Schienenverkehrsinformation unab hängig ist. Insbesondere wird die zweite Schienenverkehrsinformation nicht mittels des ersten Schienenfahrzeugs bestimmt.
Das zweite Schienenfahrzeug kann entsprechend dem ersten Schienenfahr zeug ausgebildet sein oder eine höhere oder eine niedrigere technische Ausbaustufe aufweisen.
Das Steuern des Schienenverkehrssystems anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung kann umfassen, dass das Schienenfahrzeug bei unzureichender Plausibilität der Schienenverkehrsinformation mit reduzier ter Fahrleistung, insbesondere reduzierter Fahrgeschwindigkeit, weiterbe trieben wird und/oder gestoppt wird und/oder dass eine Instandhaltungs maßnahme an dem Schienenfahrzeug durchgeführt wird. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass das Schienenverkehrs System in besonders sicherer Weise betrieben werden kann.
Das Bestimmen des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung und/oder dessen Weiterverarbeitung kann anhand eines Konsens-Mechanismus er folgen. Somit kann das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung besonders sicher und zuverlässig gewonnen und gehandhabt werden. Die unterschiedlichen Schienenverkehr sinformationen können einheitlich oder unterschiedlich gewichtet werden, insbesondere anhand der Zuverläs sigkeit der zugrundeliegenden Quellen, insbesondere der Sensoren. Bei spielsweise können die von der Infrastruktureinrichtung stammenden Schienenverkehrsinformationen eine höhere Gewichtung aufweisen, als die von dem Schienenfahrzeug stammenden Schienenverkehrsinformationen. Eine Schienenverkehrsinformation geringerer Gewichtung kann bei unzu reichender Plausibilität, insbesondere bei einem Unterschied zwischen den beiden Schienenverkehrsinformationen, durch eine Schienenverkehrsinfor mation höherer Gewichtung korrigiert, insbesondere ersetzt, werden. Hier durch ist das Verfahren besonders zuverlässig ausführbar.
Vorzugsweise werden die erste und/oder die zweite Schienenverkehrsinfor mation mittels mindestens eines Sensors, insbesondere eines Positionser fassungsmoduls, insbesondere eines GPS-Empfängers, zum Erfassen der Position des mindestens einen Schienenfahrzeugs, insbesondere in dem Schienennetz, und/oder eines optischen Sensors, insbesondere einer Ka mera, zum Erfassen von Objekten am Gleis und/oder einer Vollständig keits-Überwachungseinrichtung zum Überwachen des Bestehens einer me chanischen Kopplung zwischen zwei Fahrwagen bestimmt. Gleichermaßen kann die zweite Schienenverkehrsinformation mittels des zweiten Schie nenfahrzeugs bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Schienenverkehrsinformation mittels der Infrastruktureinrichtung, insbe sondere einem Schienensensor, bestimmt werden.
Das Übermitteln der zweiten Schienenverkehrsinformation kann kabelge bunden oder kabellos erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Übermitteln der zweiten Schienenverkehrsinformation über eine kabellose Signalverbin dung, insbesondere zwischen einem Fahrzeug-Funkmodul des ersten Schienenfahrzeugs und einem Leitstellen-Funkmodul einer Leitstelle der Infrastraktureinrichtung und/oder einem Fahrzeug-Funkmodul des zweiten Schienenfahrzeugs. Die kabellose Signalverbindung kann eine WiFi-Sig- nalverbindung und/oder eine 5 G- Signal Verbindung umfassen. Die Signal verbindung ist vorzugsweise als Peer-to-Peer-Verbindung ausgebildet.
Vorzugsweise erfolgt die Übertragung von Daten über die drahtlose Signal verbindung verschlüsselt. Hierdurch ist das Verfahren besonders sicher im Betrieb.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst mindestens eine der Schienenverkehrsinformationen, insbesondere umfassen die erste und die zweite Schienenverkehrsinformation, insbesondere die dem Vergleichser gebnis zugrundeliegenden Schienenverkehrsinformationen, Informationen darüber, ob sich Objekte, insbesondere Personen, im Bereich des Fahrwegs befinden. Zur Warnung von Personen vor herannahenden Schienenfahrzeu gen kann ein stellwerkgebundenes Rottenwamsystem vorgesehen sein. Ein derartiges Warnsystem ist beispielsweise offenbart in der WO 2021/121853 Al, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hierin auf genommen wird. Diese Schienenverkehrsinformation kann beispielsweise mittels des optischen Sensors erfasst werden. Der optische Sensor kann ein Bestandteil der Infrastruktureinrichtung und/oder des mindestens einen Schienenfahrzeugs sein.
Die erste und/oder die zweite Schienenverkehrsinformation können die Po sition des mindestens einen Schienenfahrzeugs, insbesondere entlang eines Fahrwegs, umfassen. Vorzugsweise wird die Position des Schienenfahr zeugs mittels eines Laterationsverfahrens, insbesondere durch Funk-Trila- teration, insbesondere durch WiFi-Trilateration, bestimmt. Hierzu kann das Schienenfahrzeug ein Ortungsmodul, insbesondere ein Funk-Ortungsmo dul, insbesondere zum Bestimmen der Position mittels Funk-Trilateration, aufweisen. Das Ortungsmodul kann auch als Ankermodul bezeichnet wer den. Das Ortungsmodul kann zum Erfassen von Signalen ortsfester und/o der beweglicher Ortungsmarker, insbesondere Transponder, ausgebildet sein. Ortsfeste Ortungsmarker können an Infrastrukturelementen ange bracht sein. Mittels ortsfester Ortungsmarker, die insbesondere an Fixpunk ten mit bekannter Position angeordnet sind, kann die Position des Schie nenfahrzeugs, insbesondere entlang des Fahrwegs, bestimmt werden. Be wegliche Ortungsmarker können beispielsweise von Personen, insbeson dere Gleisbauarbeitern, getragen werden. Hierdurch kann die Position der Person relativ zu dem Schienenfahrzeug und/oder im Gleis und/oder ent lang des Fahrwegs bestimmt werden. Hinsichtlich des Verfahrens zum Er mitteln der Position des Schienenfahrzeugs und/oder der Person wird auf die WO2021/121854 Al, verwiesen, deren Offenbarungsgehalt durch Be zugnahme hierin aufgenommen wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 gewährleistet das Betreiben des Schienen verkehrssystems in besonders wirtschaftlicher und flexibler Weise. Die zweite Schienenverkehrsinformation wird vorzugsweise mittels des zwei ten Schienenfahrzeugs und/oder der Infrastruktureinrichtung, insbesondere sensorisch, erfasst. Das Vergleichsergebnis und/oder das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung können mittels des ersten Schienenfahrzeugs, ins besondere einer Fahrzeug-Steuereinheit, bestimmt werden. Dadurch, dass die erste und die zweite Schienenverkehrsinformation an dem ersten Schie nenfahrzeug vorliegen, kann das Vergleichsergebnis und/oder das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung mittels des ersten Schienenfahrzeugs be stimmt werden. Die an dem ersten Schienenfahrzeug, insbesondere an einer Fahrzeug-Steuereinheit des Schienenfahrzeugs, vorliegende Schienenver- kehrsinformation kann hierdurch mit einer besonders hohen Zuverlässig keit bestimmt werden. Eine Schwelle für eine technische Ausbaustufe eines Schienenfahrzeugs, die für das Betreiben des Schienenverkehrs Systems mit einer besonders hohen Verkehrskapazität erforderlich ist, kann hierdurch besonders einfach erreicht werden. Die Zuverlässigkeit der mit bestehender Sensorik eines Schienenfahrzeugs erfassbaren Messwerte kann anhand des Vergleichsergebnisses erhöht werden. Beispielsweise kann das zum Errei chen einer entsprechend hohen Verkehrskapazität erforderliche Sicher- heitsintegritätslevel (SIL) durch das Bestimmen des Ergebnisses der Plau sibilitätsüberprüfung erreicht werden. Entsprechend kann der für die Um setzung entsprechender Sensorik erforderliche Aufwand reduziert werden, wodurch das Verfahren besonders flexibel einsetzbar und wirtschaftlich im Betrieb ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 ermöglicht das Betreiben des Schienenver kehrssystems in besonders sicherer und wirtschaftlicher Weise. Die zweite Schienenverkehrsinformation wird vorzugsweise mittels des ersten Schie nenfahrzeugs erfasst. Das Vergleichsergebnis und/oder das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung können mittels der Infrastruktureinrichtung, ins besondere einer Leitstellen-Steuereinheit, bestimmt werden. Die von dem ersten Schienenfahrzeug empfangene Schienenverkehrsinformation kann hierdurch mit einer besonders hohen Wahrscheinlichkeit als zutreffend an gesehen werden. Die von dem Schienenfahrzeug empfangene Schienenver kehrsinformation kann zum Bestimmen der Plausibilität der mittels der Inf rastruktureinrichtung erfassten Schienenverkehrsinformation verwendet werden. Hierdurch kann eine Infrastruktureimichtung einer gegebenen technischen Ausbaustufe besonders sicher und wirtschaftlich betrieben werden. Insbesondere kann das Steuern des Schienenverkehrssystems an hand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung das Überwinden eines Schwellenwerts zum Betreiben des Schienenverkehrssystems mit einer hö heren Verkehrskapazität ermöglichen.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 gewährleistet das Betreiben des Schienen verkehrssystems in besonders sicherer und wirtschaftlicher Weise. Zum sensorischen Erfassen des mindestens einen Messwerts kann das mindes tens eine Schienenfahrzeug den optischen Sensor und/oder das Positionser fassungsmodul und/oder die Vollständigkeits-Überwachungseinrichtung aufweisen. Zum sensorischen Erfassen des mindestens einen Messwerts kann die Infrastruktureinrichtung einen Schienensensor zum Erfassen eines vorbeifahrenden Schienenfahrzeugs, insbesondere zum Bestimmen der An zahl der Fahrwagen des Schienenfahrzeugs und/oder der Position und/oder der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, aufweisen. Der mindestens ei nen Schienensensor kann einen punktförmigen Schienensensor, wie bei spielsweise einen Achszähler, und/oder einen linienförmigen Schienen sensor, wie beispielsweise einen Lichtwellenleiter-Sensor, insbesondere ei nen Glasfasersensor, umfassen. Ein derartiger Schienensensor kann Be standteil einer Balise sein oder in Form eines an eine Schiene oder eine Oberleitung gekoppelten Sensors ausgebildet sein. Ein derartiger Lichtwel lenleiter-Sensor ist beispielsweise offenbart in der WO 2020/108873 Al, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Durch das Bestimmen des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung kann für die entsprechenden Sensoren in einfacher Weise ein höheres Sicher- heitsintegritätslevel erzielt werden. Ein Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht das Betreiben des Schienenver kehrssystems in besonders sicherer Weise. Vorzugsweise erfolgt das Be stimmen des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung wiederholt, insbe sondere in einem zeitlichen Abstand im Bereich von 0,01 s bis 300 s, ins besondere von 0,1 s bis 60 s, insbesondere von 0,5 s bis 30 s, insbesondere von 1 s bis 10 s. Das Übermitteln der zweiten Schienenverkehrsinformation kann hierzu mit einem zeitlichen Abstand in demselben Bereich, insbeson dere mit demselben zeitlichen Abstand, erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird überwacht, ob das Übermitteln der zweiten Schienenverkehrsinformation innerhalb eines vor bestimmten zeitlichen Bereichs, insbesondere innerhalb des vorstehend be schriebenen Bereichs, erfolgt. Sofern das Übermitteln verzögert erfolgt o- der ausbleibt, können Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden. Die Sicher heitsmaßnahmen können beispielsweise die Reduktion der Fahrgeschwin digkeit und/oder das Stoppen des Schienenfahrzeugs und/oder ein Verbot des Einfahrens in einen anderen Schienenstreckenabschnitt umfassen. Hier durch ist das Verfahren besonders sicher im Betrieb.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 gewährleistet das Betreiben des Schienen verkehrssystems in besonders sicherer Weise. Bei voneinander abweichen den Schienenverkehrsinformationen kann diejenige Schienenverkehrsinfor mation, deren Ursprung ein geringeres Sicherheitsintegritätslevel aufweist, insbesondere die auf einem Messwert von einem Sensor mit niedrigerem Sicherheitsintegritätslevel basiert, korrigiert werden, insbesondere anhand der Schienenverkehrsinformation, deren Ursprung ein höheres Sicherheits integritätslevel aufweist, insbesondere auf einem Messwert von einem Sen sor mit einem höheren Sicherheitsintegritätslevel basiert. Alternativ können beide Schienenverkehrsinformationen geändert und/oder verworfen wer den, insbesondere durch andere, insbesondere zeitlich vorausgehend be stimmte, Schienenverkehrsinformationen ersetzt werden. Vorzugsweise werden zwischen dem ersten Schienenfahrzeug und der Infrastrakturein- richtung und/oder dem zweiten Schienenfahrzeug Korrekturdaten zum Än dern abweichender Schienenverkehrsinformationen übermittelt, insbeson dere kabellos übermittelt.
Beispielsweise wird die Fahrgeschwindigkeit des ersten Schienenfahrzeugs bestimmt anhand eines Messwerts, der mit der Drehzahl eines Schienen- rads korreliert und anhand des Durchmessers des Schienenrads. Da der Durchmesser des Schienenrads mit zunehmendem Verschleiß geringer wird, weicht die gemessene Fahrgeschwindigkeit von der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit ab. Mittels Schienensensoren, welche an voneinander beabstandeten Positionen entlang des Fahrwegs angeordnet sind, kann die Fahrgeschwindigkeit exakt bestimmt werden. Die von dem Schienenfahr zeug erfasste Fahrgeschwindigkeit kann an die Infrastruktureinrichtung übermittelt werden. Mittels der Infrastruktureinrichtung kann das Ver gleichsergebnis als Differenz zwischen dieser Fahrgeschwindigkeit und der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit bestimmt werden. Die Infrastrukturein richtung kann an das Schienenfahrzeug Korrekturdaten, insbesondere einen korrigierten Durchmesser des Schienenrads, übermitteln, welche ein Be stimmen der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit mittels des Schienenfahr zeugs ermöglichen.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet das Betreiben des Schienen verkehrssystems in besonders sicherer Weise. Das Kalibrieren kann anhand lokal ermittelter und/oder übermittelter Vergleichsergebnisse und/oder Korrekturdaten erfolgen. Das Kalibrieren kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen automatisiert erfolgen oder manuell durchgefährt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 8 gewährleistet das Betreiben des Schienen verkehrssystems in besonders flexibler Weise. Unter der Steuerkapazitäts klasse des Schienenfahrzeugs wird ein Maß für dessen technische Ausstat tung verstanden. Die Steuerkapazitätsklasse kann beispielsweise mit einer ETCS -Klassifizierung korrelieren, insbesondere einem bestimmten ETCS- Level entsprechen. Die technische Ausstattung eines Schienenfahrzeugs und entsprechend die Steuerkapazitätsklasse kann für ein Zugbeeinflus sungssystem ausschlaggebend dafür sein, welche Verfahren der Steuerung des Schienenfahrzeugs zugrunde gelegt werden, insbesondere welche Ver kehrskapazität erzielbar ist, insbesondere bis zu welchem Grad sich das Schienenfahrzeug autonom durch das Schienennetz bewegen kann. Die Steuerkapazitätsklasse gemäß dem Sicherheitsintegritätslevel fungieren. Dadurch, dass Schienenfahrzeuge unterschiedlicher Steuerkapazitätsklas sen in unterschiedlicher Weise gesteuert werden, kann die Verkehrskapazi tät erhöht werden. Schienenfahrzeuge mit einer hohen Steuerkapazitäts klasse, insbesondere einer hohen technischen Ausbaustufe, können ein Schienennetz, insbesondere einen Schienenstreckenabschnitt, in einer hö heren Dichte befahren, als Schienenfahrzeuge mit einer geringeren Steuer kapazitätsklasse. Beispielsweise können Schienenfahrzeuge hoher Steuer kapazitätsklasse anhand eines wandernden Raumabstands gesteuert wer den. Schienenfahrzeuge mit niedriger Steuerkapazitätsklasse können im festen Raumabstand gesteuert werden. Eine höhere Steuerkapazitätsklasse wird vorzugsweise erreicht durch eine höhere sensorische und/oder pro- zessorische Leistungsfähigkeit. Unter der prozessorischen Leistungsfähig keit wird die Fähigkeit zur Datenverarbeitung verstanden, insbesondere die Verarbeitungsgeschwindigkeit und/oder die Leistungsfähigkeit der Funkti onen, die der Datenverarbeitung zugrunde hegen.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 gewährleistet das Betreiben des Schienen verkehrssystems in besonders wirtschaftlicher und flexibler Weise. Das Steuern des Schienenverkehrssystems anhand des Ergebnisses der Plausibi- litätsüberprüfung ermöglicht das Steuern des Schienenverkehrssystems auf Grundlage einer besonders zuverlässigen Informationsgrundlage. Wird die Validität der Schienenverkehrsinformationen durch das Ergebnis der Plau- sibilitätsüberprüfung bestätigt, kann das mindestens eine Schienenfahrzeug in eine höhere Steuerkapazitätsklasse eingestuft werden. Bei einem Ergeb nis der Plausibilitätsüberprüfung, welches gegen die Validität der Schie nenverkehrsinformationen spricht, kann die Steuerkapazitätsklasse des mindestens einen Schienenfahrzeugs herabgestuft werden, insbesondere wenn das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung mehrfach, insbesondere mehrfach in Folge, gegen die Validität der Schienenverkehrsinformationen spricht.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 gewährleistet das Betreiben des Schie nenverkehrssystems in besonders sicherer und wirtschaftlicher Weise. Dadurch, dass die Schienenverkehrsinformationen kontinuierlich empfan gen und verarbeitet werden, kann das Vergleichsergebnis und/oder das Er gebnis der Plausibilitätsüberprüfung kontinuierlich bestimmt werden. Hier durch kann eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Schienenverkehrsin formationen sichergestellt werden, wodurch das Schienenfahrzeug in eine höhere Steuerkapazitätsklasse eingestuft werden kann. Alternativ oder zu sätzlich kann die Infrastruktureinrichtung aufgrund des kontinuierlichen Empfangs der Schienenverkehrsinformation von dem Schienenfahrzeug in eine höhere Steuerkapazitätsklasse eingestuft werden. Ein Verfahren nach Anspruch 11 gewährleistet das Betreiben des Schie nenverkehrssystems in besonders sicherer Weise. Ist das Ergebnis der Plau sibilitätsüberprüfung positiv, kann die Steuerkapazitätsklasse angehoben werden oder unverändert hoch beibehalten werden. Ist das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung negativ, kann die Steuerkapazitätsklasse herabge stuft oder unverändert niedrig beibehalten werden. Bei einem mangelhaften Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung kann das Schienenfahrzeug mit re duzierter Maximalgeschwindigkeit weiterbetrieben werden oder gestoppt werden und/oder Instandhaltungsmaßnahmen können an dem Schienen fahrzeug durchgeführt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 12 gewährleistet das Betreiben des Schie nenverkehrssystems in besonders wirtschaftlicher Weise. Vorzugsweise werden Schienenfahrzeuge hoher Steuerkapazitätsklasse in Bereiche des Schienennetzes, insbesondere in Schienenstreckenabschnitte, verlagert, welche stark ausgelastet sind. Schienenfahrzeuge geringer Steuerkapazi tätsklasse können aus diesen Bereichen herausbewegt werden. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass stark ausgelastete Bereiche des Schienennet- zes besonders dicht befahren werden können. Die Verkehrskapazität des Schienenverkehrssystems kann in diesen Bereichen somit erhöht werden.
In Bereichen des Schienennetzes, in denen ausschließlich Schienenfahr zeuge hoher Steuerkapazitätsklasse angeordnet sind, können diese bei spielsweise im wandernden Raumabstand und/oder sich autonom steuernd, insbesondere ohne Steuerbefehle der Infrastruktureinrichtung, betrieben werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 13 gewährleistet das Betreiben des Schie nenverkehrssystems in besonders sicherer Weise. Beispielsweise können Fahrparameterbereiche wie die maximale Fahrantriebsleistung und/oder die maximale Fahrgeschwindigkeit und/oder die maximale Bremsleistung an hand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung gesteuert, insbesondere beschränkt, werden. Schienenstreckenabschnitte können anhand des Ergeb nisses der Plausibilitätsüberprüfung freigegeben oder gesperrt werden. Bei spielsweise können stark ausgelastete Schienenstreckenabschnitte für ein Schienenfahrzeug gesperrt werden, welches ein negatives Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung liefert, insbesondere keine validen Schienenver kehrsinformationen generiert.
Ein Verfahren nach Anspruch 14 ist besonders wirtschaftlich ausführbar. Das Fahren im wandernden Raumabstand gewährleistet eine besonders hohe Verkehrskapazität. Vorzugsweise erfolgt das Steuern des Schienen verkehrs Systems in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsüber prüfung und/oder der Steuerkapazitätsklasse entweder im wandernden Raumabstand oder im festen Raumabstand. In dem Schienenverkehrssys tem, insbesondere in unterschiedlichen Schienenstreckenabschnitten, kann das Steuern des Schienenverkehrs Systems einheitlich oder uneinheitlich, insbesondere im wandernden und/oder im festen Raumabstand, erfolgen.
Ein Verfahren nach Anspruch 15 gewährleistet das Betreiben des Schie nenverkehrssystems in besonders sicherer und wirtschaftlicher Weise. Vor zugsweise kann das mindestens eine Schienenfahrzeug die Infrastrukturein richtung, insbesondere das Schienennetz, vollständig autonom, insbeson dere ohne einen Steuerbefehl der Infrastruktureinrichtung, befahren. Hierzu kann das Schienenfahrzeug die Infrastruktureinrichtung, insbesondere Schienensignale und/oder Weichen, insbesondere Schienenstellmittel, und/oder Schienenversorgungsmittel, insbesondere die über eine Oberlei tung bereitgestellte elektrische Leistung, steuern. Das Schienenfahrzeug kann hierzu von der Infrastruktureinrichtung erfasste Sensordaten empfan gen oder ausschließlich mittels von dem Schienenfahrzeug selbst erfasster Sensordaten gesteuert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Schie nenverkehrs System zu schaffen, welches insbesondere besonders sicher, wirtschaftlich und flexibel im Betrieb ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Schienenverkehrs System mit den Merkma len des Anspruchs 16 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schie nenverkehrssystems entsprechen den Vorteilen des vorstehend beschriebe nen Verfahrens. Das Schienenverkehrssystem ist vorzugsweise durch min destens eines der Merkmale weitergebildet, die vorstehend im Zusammen hang mit dem Verfahren beschrieben sind. Die Infrastruktureinrichtung und/oder das mindestens eine Schienenfahrzeug können mindestens eine Steuereinheit, insbesondere eine Fahrzeug-Steuereinheit und/oder eine Leitstellen-Steuereinheit, zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens aufweisen.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt zum Ausfüh ren des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Die Vorteile des Computer programmprodukts entsprechen den Vorteilen des vorstehend beschriebe nen Verfahrens. Das Computerprogrammprodukt ist vorzugsweise mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet, die vorstehend im Zusam menhang mit dem Verfahren beschrieben sind. Das Computerprogramm produkt kann auf einer Speichereinheit der mindestens einen Steuereinheit und/oder auf einer tragbaren Speichereinheit gespeichert sein. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schienenverkehrssys tems, aufweisend eine Infrastraktureinrichtung mit einem ers ten Schienenstreckenabschnitt, ein in den ersten Schienenstre ckenabschnitt einfahrendes, erstes Schienenfahrzeug und ein aus dem ersten Schienenstreckenabschnitt ausfahrendes, zweites Schienenfahrzeug,
Fig. 2 eine Seitenansicht des ersten Schienenfahrzeugs in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Schienenverkehrssystems in Fig. 1, wobei Mittel zum Erfassen und Übertragen von Schienenverkehrsinformationen weiter im Detail dargestellt sind, und
Fig. 4 ein Blockdiagramm der in dem Schienenverkehrs System in Fig. 1 zwischen dem jeweiligen Schienenfahrzeug und der
Infrastraktureinrichtung ausgetauschten Schienenverkehrsin formationen.
Anhand der Fig. 1 bis Fig. 4 ist ein Ausführangsbeispiel eines Schienenver- kehrssystems 1 beschrieben. Das Schienenverkehrs System 1 umfasst eine Infrastraktureinrichtung 2 und mehrere Schienenfahrzeuge 3, 4, insbeson dere ein erstes Schienenfahrzeug 3 und ein zweites Schienenfahrzeug 4. Die Infrastruktureinrichtung 2 weist ein Schienennetz 5 auf. Das Schienen netz 5 ist unterteilt in mehrere Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8. Die Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8 überlappen einander. In einem derarti gen Überlappungsbereich 9, 10 liegen Fahrwege 11, die zu mehreren Schienenstreckenabschnitten 6, 7, 8 zugehörig sind. Alternativ können zu mindest einzelne, insbesondere sämtliche, der Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8 überlappungsfrei, insbesondere unmittelbar aneinander angrenzend, ausgebildet sein.
Die Infrastruktureinrichtung 2 weist entlang der Fahrwege 11 Schienen sensoren 12a, 12b, Schienenstellmittel 13, Schienensignale 14a und Schie nenversorgungsmittel 15 auf. Die Schienensensoren 12a, 12b können zum Erfassen eines mit einem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug 3, 4 korrelie renden Messwerts ausgebildet sein. Unter dem Erfassen eines Messwerts wird auch das Messen des Messwerts verstanden. Die Schienensensoren 12a, 12b können als punktförmige Schienensensoren 12a oder als linienför mige Schienensensoren 12b ausgebildet sein. Unter den punktförmigen Schienensensoren 12a werden beispielsweise Achszähler verstanden. Unter den linienförmigen Schienensensoren 12b werden insbesondere auf Licht leitung in einer Faser, insbesondere in einer Glasfaser, basierende Schie nensensoren 12b verstanden. Das Schienenstellmittel 13 kann als Weichen antrieb ausgebildet sein. Das Schienensignal 14a kann ein schaltbares Lichtsignal oder ein bewegliches, insbesondere schaltbares, Formsignal sein. Eine optische Markierung 14b, die auch als Fixpunktmarker bezeich net wird, ist in der Nähe des Fahrwegs 11 angebracht. In der Nähe des Fahrwegs 11 befindet sich ferner eine Person 14c, insbesondere ein Gleis bauarbeiter. Vorzugsweise ist die optische Markierung 14b in Form eines QR-Codes ausgebildet. Das Schienenversorgungsmittel 15 kann eine Ober leitung zum Versorgen der Schienenfahrzeuge 3, 4 mit elektrischer Leis tung sein.
Ferner umfasst die Infrastruktureinrichtung 2 für jeden Schienenstrecken abschnitt 6, 7, 8 jeweils eine Leitstelle 16, 17, 18. Die jeweilige Leitstelle 16, 17, 18 steuert den Schienenverkehr innerhalb des zugehörigen Schie nenstreckenabschnitts 6, 7, 8. Hierzu steht die jeweilige Leitstelle 16, 17,
18 in signalübertragender Verbindung mit den Schienensensoren 12a, 12b, den Stellmitteln 13, den Schienensignalen 14a und dem Schienenversor gungsmittel 15, die dem jeweiligen Schienenstreckenabschnitt 6, 7, 8 zuge hören. Insbesondere sind diese mittels der jeweiligen Leitstelle 16, 17, 18 steuerbar und/oder auslesbar.
In der Fig. 2 ist der Schienenstreckenabschnitt 8 des Schienenverkehrssys tems 1 weiter im Detail dargestellt. Das erste Schienenfahrzeug 3 ist auf dem Fahrweg 11 angeordnet. Über die Oberleitung 15 wird das erste Schie nenfahrzeug 3 mit elektrischer Leistung versorgt. Das erste Schienenfahr zeug 3 weist ein Fahrzeug -Funkmodul 19, in Form eines 5G-Funktmoduls, ein Ortungsmodul 19a, insbesondere ein Funk-Ortungsmodul zur Funk-Tri- lateration, ein Positionserfassungsmodul 20 und einen ersten optischen Sensor 21a, in Form einer Kamera, auf. Ferner umfasst das erste Schienen fahrzeug 3 eine Fahrzeug-Steuereinheit 22 zum Verarbeiten digitaler Da ten. Die Fahrzeug-Steuereinheit 22 steht mit dem Fahrzeug-Funkmodul 19, dem Ortungsmodul 19a, dem Positionserfassungsmodul 20 und dem ersten optischen Sensor 21a in, insbesondere kabelgebundener, signalübertragen der Verbindung. Das Positionserfassungsmodul 20 ist vorzugsweise als GPS-Modul ausgebildet und dient dem Erfassen der Position des zweiten Schienenfahrzeugs 4. Der erste optische Sensor 21a ist dazu ausgebildet, insbesondere zusammen mit der Fahrzeug-Steuereinheit 22, Schienensig nale 14a und/oder Objekte im Bereich des Gleises, insbesondere Personen 14c im Gleis, und/oder Fixpunktmarker 14b automatisiert zu erkennen. Der zweite optische Sensor 21b kann gemäß dem ersten optischen Sensor zum Erfassen von Objekten im Gleis und/oder von optische Markierungen 14b ausgebildet sein.
Die Leitstelle 18 umfasst ein Leitstellen-Funkmodul 23, das als 5G-Funk- modul ausgebildet ist. Ferner umfasst die Leitstelle 18 eine Leitstellen- Steuereinheit 24 zum Verarbeiten digitaler Daten. Die Leitstelle 18, insbe sondere die Leitstellen-Steuereinheit 24, steht in signalübertragender, ins besondere kabelgebundener, Verbindung mit den Schienensensoren 12a, 12b, den Schienenstellmitteln 13, den Schienensignalen 14a und dem Schienenversorgungsmittel 15. Hinsichtlich der Funktionsweise des auf Lichtleitung in einer Glasfaser basierenden Schienensensors 12b wird auf die WO 2020/108873 Al verwiesen. Die Leitstellen-Steuereinheit 24 steht ferner in signalübertragender Verbindung mit dem Leitstellen-Funkmodul 23.
Das erste Schienenfahrzeug 3 ist mit der dritten Leitstelle 18 über das Fahr zeug-Funkmodul 19 und das Leitstellen-Funkmodul 23 signalübertragend, insbesondere kabellos, verbunden. Kabellose Signalverbindungen 25 sind in den Figuren als Strich-Punkt-Linien dargestellt. Kabelgebundene Signal verbindungen 26 sind in den Figuren als gestrichelte Linien dargestellt.
Das aus dem ersten Schienenstreckenabschnitt 6 ausfahrende, zweite Schienenfahrzeug 4 steht mit der ersten Leitstelle 16, insbesondere über ein Fahrzeug-Funkmodul 19, in kabelloser, signalübertragender Verbindung.
In den Überlappungsbereichen 9, 10 angeordnete Schienenfahrzeuge 3, 4 können zeitgleich mit den Leitstellen 16, 17, 18 mehrerer der Schienenstre- ckenabschnitte 6, 7, 8 in Signal Verbindung stehen.
In der Fig. 3 ist das Schienenverkehrssystem 1 mit den beiden Schienen fahrzeugen 3, 4, welche in dem ersten Schienenstreckenabschnitt 6 ange ordnet sind, weiter im Detail dargestellt.
Über die vorstehend beschriebenen Sensoren 20, 21a hinaus umfasst das erste Schienenfahrzeug 3 ferner einen zweiten optischen Sensor 21b, insbe sondere eine Frontkamera, eine Vollständigkeits-Überwachungseinrichtung 27 zum Überwachen der Vollständigkeit des ersten Schienenfahrzeugs 3, insbesondere des Bestehens einer mechanischen Verbindung zwischen zwei mechanisch aneinander gekoppelte Fahrwagen 28a, 28b. Ferner um fasst das erste Schienenfahrzeug 3 eine Antriebseinrichtung 29 und eine Bremseinrichtung 30. Die Vollständigkeits-Überwachung seinrichtung 27, die Antriebseinrichtung 29 und die Bremseinrichtung 30 sind über die ka belgebundene Signal Verbindung 26 mit der Fahrzeug-Steuereinheit 22 ver bunden.
Das zweite Schienenfahrzeug 4 weist ein Fahrzeug-Funkmodul 19, eine Antriebseinrichtung 29, eine Bremseinrichtung 30 und eine Fahrzeug-Steu ereinheit 22 auf. Das zweite Schienenfahrzeug 4 verfügt über keine Senso ren zum Bestimmen des Bestehens einer bestehenden mechanischen Kopp lung zwischen seinen Fahrwagen 28a, 28b, 28c, oder zum Erfassen der Po sition oder zum Erfassen von Objekten im Gleis. Das erste Schienenfahr zeug 3 ist entsprechend in eine höhere Steuerkapazitätsklasse eingruppiert als das zweite Schienenfahrzeug 4. Die Infrastruktureinrichtung 2 umfasst den ersten Schienensensor 12a, der zum Erfassen eines vorbeifahrenden Schienenfahrzeugs 3, 4, insbesondere zum Erfassen der Anzahl der aneinander gekoppelten Fahrwagen 28a, 28b, 28c, ausgebildet ist. Der zweite Schienensensor 12b, der in Form des Glas faser-Sensors ausgebildet ist, ermöglicht ebenfalls das Erfassen eines über den damit ausgestatteten Fahrweg 11 verlagerten Schienenfahrzeugs 3, 4.
Die Funktionsweise des Schienenverkehrssystems 1, insbesondere der Steuereinheiten 22, 24, ist wie folgt:
Das erste Schienenfahrzeug 3 befindet sich in dem dritten Schienenstre ckenabschnitt 8. Das zweite Schienenfahrzeug 4 befindet sich in dem ers ten Schienenstreckenabschnitt 6. Zwischen dem ersten Schienenfahrzeug 3 und der dritten Feitstelle 18 besteht die kabellose Signalverbindung 25. Zwischen der ersten Feitstelle 16 und dem zweiten Schienenfahrzeug 4 be steht ebenfalls eine kabellose Signal Verbindung 25.
Mittels der jeweiligen Fahrzeug-Steuereinheit 22 der Schienenfahrzeuge 3, 4 und den damit verbundenen Sensoren 20, 21a, 21b, 27 werden, insbeson dere kontinuierlich, Schienenverkehrsinformationen erfasst. Mittels der Infrastruktureinrichtung 2, insbesondere der ersten Feitstelle 16, insbeson dere der Feitstellen-Steuereinheit 24, und den damit verbundenen Sensoren 12a, 12b, werden weitere Schienenverkehrsinformationen bestimmt. Die Schienenverkehrsinformationen beschreiben einen momentanen Zustand des Schienenverkehrssystems 1, insbesondere der Infrastruktureinrichtung 2, insbesondere den Zustand der Schienensignale 14a sowie der Schienen stellmittel 13 und den Zustand der Schienenfahrzeuge 3, 4, insbesondere deren Position, Geschwindigkeit, Bremskurve, Vollständigkeit und/oder deren Antriebs- und Bremsleistung. Die beiden Schienenfahrzeuge 3, 4 sind in unterschiedliche Steuerkapazi tätsklassen klassifiziert. Ausschlaggebend für diese Klassifizierung ist die Fähigkeit des Schienenfahrzeugs 3, 4 sich zu einem bestimmten Maß, ins- besondere vollständig, unabhängig von der Infrastraktureinrichtung 2 si cher durch das Schienennetz 5 bewegen zu können. Insbesondere ist aus schlaggebend, ob das jeweilige Schienenfahrzeug 3, 4 die hierfür erforder liche sensorische und/oder prozessorische Kapazität aufweist. Das erste Schienenfahrzeug 3 ist in eine höhere Steuerkapazitätsklasse eingestuft, weil es gegenüber dem zweiten Schienenfahrzeug 4 einen größeren Um fang von Schienenverkehrsinformationen erfassen und verarbeiten kann. Ausschlaggebend ist ferner das Sicherheitsintegritätslevel (SIL) des jewei ligen Schienenfahrzeugs 3, 4, insbesondere der Sensoren 20, 21a, 21b, 27. Das Sicherheitsintegritätslevel eines Sensors ist umso höher, je präziser und robuster die mit ihm erfassten Messwerte sind, insbesondere je gerin ger seine Ausfallwahrscheinlichkeit ist.
Anhand der Fig. 4 ist der Austausch von Schienenverkehrsinformationen 31, 32 zwischen dem ersten Schienenfahrzeug 3 und der ersten Leitstelle 16 dargestellt. Beim Einfahren des zweiten Schienenfahrzeugs 4 in den ers ten Schienenstreckenabschnitt 6, insbesondere in den ersten Überlappungs bereich 10 erfolgt ein Verbindungsaufbau 33a zwischen dem ersten Schie nenfahrzeug 3 und der ersten Leitstelle 16. Mittels des ersten Schienenfahrzeugs 3 werden, insbesondere kontinuier lich, die ersten Schienenverkehrsinformationen 31 bestimmt. Mittels des Positionserfassungsmoduls 20 wird die Position des ersten Schienenfahr zeugs 3 entlang des Fahrwegs 11, insbesondere in dem Schienennetz 5, be- stimmt. Mittels des optischen Sensors 21a, 21b wird bestimmt, ob sich Ob jekte, die den Schienenverkehr potentiell beeinträchtigen könnten, im Be reich des Fahrwegs 11 befinden. Ferner werden mittels der optischen Sen soren 21a, 21b und der Fahrzeug-Steuereinheit 22 Schienensignale 14a au tomatisch erkannt. Mittels des mindestens einen optischen Sensors 21a,
21b können ferner optische Markierungen 14b erfasst werden, insbeson dere zum Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs 3, insbesondere entlang des Fahrwegs 11. Anhand der Fixpunktmarker 14b und mittels der optischen Sensoren 21a, 21b kann die Position des Schienenfahrzeugs 3 be stimmt werden. Anhand eines Signals der Vollständigkeits-Überwachungs einrichtung 27 wird erfasst, ob sämtliche Fahrwagen 28a, 28b miteinander verbunden sind. Diese mittels des Schienenfahrzeugs 3 sensorisch erfassten Daten werden als Fahrzeug-Sensordaten 34 bezeichnet. Ferner werden mit tels der Fahrzeug-Steuereinheit 22 Fahrparameter 35 bestimmt, welche den Fahrzustand des ersten Schienenfahrzeugs 3 beschreiben. Die Fahrparame ter 35 umfassen die von der Antriebseinrichtung 29 bereitgestellte An triebsleistung und die von der Bremseinrichtung 30 erzeugte Bremsleis tung. Die erste Schienenverkehrsinformation 31 kann ferner Stellbefehle 36 und Fahrzeug-Korrekturinformationen 37 umfassen.
Mittels des Ortungsmoduls 19a, das insbesondere in Form eines sogenann ten Ankermoduls ausgebildet sein kann, wird die Position des Schienen fahrzeugs 3, insbesondere entlang des Fahrwegs 11, bestimmt. Das Or tungsmodul 19b kann mit dem Fahrzeug-Funkmodul 19 identisch oder als separates Bauteil ausgebildet sein. Mittels des Ortungsmoduls 19a können Ortungsmarker 19b, 19c erfasst werden, welche ortsfest, als Bestandteil der Infrastruktureinrichtung 2, oder beweglich ausgebildet sein können. Orts feste Ortungsmarker 19b können beispielsweise an Infrastrukturelementen, insbesondere in der Nähe des Fahrwegs 11, angebracht sein. Bewegliche Ortungsmarker 19c können beispielsweise von Personen 14c, beispiels weise von Gleisbauarbeitern, getragen werden. Hinsichtlich der Funktions weise eines Überwachungssystems zur Ermittlung der Position des Schie nenfahrzeugs 3 und/oder von Personen 14c mittels des Ortungsmoduls 19a wird auf die WO2021/121854 Al verwiesen. Das Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs 3 und/der von Personen 14c erfolgt mittels eines Trilaterationsverfahrens, insbesondere mittels Funk-Trilateration, insbeson dere mittels WiFi-Trilateration. An die Person 14c, welche sich in einem Gefahrenbereich befindet, wird vorzugsweise ein Warnsignal, insbesondere über eine Funkverbindung 25 und/oder ein optisches Signal und/oder ein akustisches Signal, insbesondere mittels des Schienenfahrzeugs 3, übermit telt.
Die zweiten Schienenverkehrsinformationen 32 werden von der Infrastruk tureinrichtung 2, insbesondere der ersten Leitstelle 16, insbesondere der Leitstellen-Steuereinheit 24, bestimmt. Die zweite Schienenverkehrsinfor mation 32 umfasst Leitstellen-Sensordaten 38, welche anhand der Schie nensensoren 12a, 12b ermittelt werden und Stellparameter 39, welche In formationen über den Stellzustand der Schienenstellmittel 13, der Schie nensignale 14a und des Schienenversorgungsmittel 15 aufweisen. Ferner kann die zweite Schienenverkehrsinformation 32 Fahrbefehle 40 und Leit stehen-Korrekturinformationen 41 umfassen.
Über die kabellose Signal Verbindung 25 werden die Schienenverkehrsin formationen 31, 32 zwischen dem ersten Schienenfahrzeug 3 und der Infra struktureinrichtung 2 ausgetauscht. Zum Bestimmen des Vergleichsergeb nisses erfolgt ein Vergleich 33b der ersten Schienenverkehrsinformation 31 und der zweiten Schienenverkehrsinformation 32, insbesondere werden die mit derselben Zustandsgröße des Schienenverkehrssystems 1 korrelieren den Informationsanteile der Schienenverkehrsinformationen 31, 32 mitei nander verglichen. Beispielsweise wird verglichen, ob die Schienensenso ren 12a, 12b dieselbe Position und Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 4 erfassen, wie das Positionserfassungsmittel 20. Ferner kann verglichen werden, ob die von der Vollständigkeits-Überwachungseinrichtung 27 er fasste Anzahl mechanisch miteinander verbundener Fahrwagen 28a, 28b mit derjenigen Anzahl mechanisch verbundener Fahrwagen 28a, 28b über einstimmt, welche von den Schienensensoren 12a, 12b erfasst wird. Zudem kann verglichen werden, ob die von den optischen Sensoren 21a, 21b auto matisch erfassten Schienensignale 14a mit den tatsächlich von der Infra struktureinrichtung 2 vorgegebenen Schienensignalen 14a, insbesondere mit den Stellparametem 39, übereinstimmen.
Anhand dieses Vergleichsergebnisses wird ein Ergebnis der Plausibilitäts überprüfung als Wert für die Validität der ersten Schienenverkehrsinforma tion 31 bestimmt. Die erste Schienenverkehrsinformation 31 gilt als plausi bel und somit richtig, wenn diese mit der zweiten Schienenverkehrsinfor mation 32 übereinstimmt. Beispielsweise gilt die mittels des Positionserfas sungsmoduls 20 bestimmte Position des ersten Schienenfahrzeugs 3 als plausibel, wenn diese mit der Position übereinstimmt, die mittels der Schie nensensoren 12a, 12b bestimmt wird.
Das Schienenverkehrs System 1 wird vorzugsweise anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung gesteuert. Der Fahrbefehl 40 kann Positions angaben umfassen, wenn die Positionserfassung mittels des Positionserfas sungsmoduls 20 plausible, insbesondere mit Positionsangaben der Infra struktureinrichtung 2 übereinstimmende, Fahrzeug-Sensordaten 34 bereit- stellt. Insbesondere kann der Fahrbefehl 40 eine relative Position, insbeson dere einen Abstand, zu dem vorausfahrenden ersten Schienenfahrzeug 3 umfassen. Aufgrund der Plausibilität der Positionsinformation können die Schienenfahrzeuge 3, 4 mittels des Fahrbefehls 40 sicher gesteuert, insbe sondere in einem bestimmten Sicherheitsabstand zueinander in dem Schie nennetz 5 bewegt werden.
Es kann zu Abweichungen zwischen der ersten Schienenverkehrsinforma tion 31 und der zweiten Schienenverkehrsinformation 32, insbesondere hinsichtlich mindestens einer Zustandsgröße des Schienenverkehrssystems 1, kommen. Derartige Abweichungen werden beim Bestimmen des Ergeb nisses der Plausibilitätsüberprüfung anhand eines Vergleichsergebnisses auf Grundlage der Schienenverkehrsinformationen 31, 32 erkannt. Anhand des Vergleichsergebnisses kann die erste Schienenverkehrsinformation 31 geändert werden. Insbesondere kann das Steuern des Schienenverkehrssys tems 1 anhand der geänderten ersten Schienenverkehrsinformation 31 er folgen. Beispielsweise kann die von dem zweiten Schienenfahrzeug 4 be stimmte Position dahingehend korrigiert werden, dass diese mit der von ei nem der Schienensensoren 12a, 12b bestimmten Position des Schienenfahr zeugs 4 übereinstimmt.
Vorzugsweise wird das Erfassen der ersten Schienenverkehrsinformation 31 anhand des Vergleichsergebnisses kalibriert, insbesondere können die Sensoren 20, 21a, 21b, 27 mittels des Vergleichsergebnisses kalibriert wer den. Beispielsweise kann die anhand des Positionserfassungsmoduls 20 und der Fahrzeug-Steuereinheit 22 erfasste Geschwindigkeit des Schienen fahrzeugs 4 kalibriert werden anhand der von Schienensensoren 12a, 12b bestimmten Zeitdauer, welche verstreicht zwischen dem Überfahren zweier aufeinander folgender Schienensensoren 12a, 12b, deren Abstand entlang des Fahrwegs bekannt ist.
Das Bestimmen des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung erfolgt vor zugsweise in regelmäßigen zeitlichen Abständen, beispielsweise im Ab stand von 1 s.
Das Bestimmen des Vergleichsergebnisses, insbesondere des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung schafft die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit mittels des jeweiligen Schienenfahrzeugs 3, 4 ermittelter Schienenver kehrsinformationen 31, insbesondere kontinuierlich, zu überprüfen und hinsichtlich ihrer Validität zu steigern. Hierdurch wird ermöglicht, Senso ren 20, 21a, 21b, 27 des jeweiligen Schienenfahrzeugs 3, 4 in ein höheres Sicherheitsintegritätslevel einzustufen. Ferner kann das Schienenfahrzeug 3, 4 in eine höhere Steuerkapazitätsklasse eingestuft werden. Eine entspre chende Nutzung des Vergleichsergebnisses gewährleistet, dass Messun genauigkeiten zuverlässig erkannt, insbesondere kompensiert, werden kön nen.
Das Bestimmen entsprechender Korrekturinformationen kann zum Kom pensieren von Messungenauigkeiten seitens des Schienenfahrzeugs 3, 4 mittels der Leitstellen 16, 17, 18 erfolgen. Entsprechende Leitstellen-Kor- rekturinformationen 41 können zum Korrigieren der Fahrzeug-Sensordaten 34 an das Schienenfahrzeug 3, 4 übermittelt werden.
Bei einer besonders hohen Steuerkapazitätsklasse, insbesondere bei einem hohen Sicherheitsintegritätslevel des Schienenfahrzeugs 3, 4 kann alterna tiv oder zusätzlich die zweite Schienenverkehrsinformation 32 mittels der ersten Schienenverkehrsinformation 31 anhand des Vergleichsergebnisses korrigiert werden. Insbesondere kann anhand des Vergleichsergebnisses, insbesondere anhand einer Fahrzeug-Korrekturinformation 37, die zweite Schienenverkehr sinformation 32 korrigiert werden.
Eine weitere Schienenverkehrsinformation 42 wird vorzugsweise von dem zweiten Schienenfahrzeug 4, insbesondere über die kabellose Signalverbin dung 25 direkt oder über die ersten Leitstelle 16, an das erste Schienenfahr zeug 3 übermittelt. Das Vergleichsergebnis kann anhand der ersten Schie- nenverkehrsinformationen 31 und der zweiten und/oder der weiteren Schie nenverkehrsinformationen 32, 42 bestimmt werden. Vorteilhaft wird hier durch erreicht, dass weitere Schienenverkehrsinformationen 42 zur Beur teilung der Validität der ersten Schienenverkehrsinformation 31 zur Verfü gung stehen und für ein noch zuverlässigeres Ergebnis der Plausibilitäts überprüfung genutzt werden können. Alternativ kann die weitere Schienen verkehrsinformation 42 des zweiten Schienenfahrzeugs 4 die zweite Schie nenverkehrsinformation 32, insbesondere zum Bestimmen des Vergleichs ergebnisses, ersetzen.
Das Steuern der Schienenfahrzeuge 3, 4 erfolgt vorzugsweise anhand ihrer Steuerkapazitätsklassen. Schienenfahrzeuge 3, 4 unterschiedlicher Steuer kapazitätsklassen können in demselben Schienenverkehrs System 1 in unter schiedlicher Weise gesteuert werden. Beispielsweise kann das erste Schie nenfahrzeug 3 mit der höheren Steuerkapazitätsklasse die zum Befahren des Schienennetzes 5 erforderlichen Fahrbefehle 40 selbst bereitstellen und/oder Stellbefehle 36 zum Steuern der Infrastraktureinrichtung 2, insbe sondere der Leitstelle 16, 17, 18, insbesondere zum Steuern des Schienen versorgungsmittels 15, der Schienensignale 14a und der Schienenstellmittel 13 selbst bereitstellen. Das zweite Schienenfahrzeug 4 kann ausschließlich mittels Fahrbefehlen 40 der Infrastraktureinrichtung 2 gesteuert werden. Vorzugsweise erfolgt das Steuern des ersten Schienenfahrzeuge 3 in dem Schienennetz 5 gemäß dem Prinzip des Fahrens im wandernden Raumab stand und/oder das Steuern des zweiten Schienenfahrzeuge 4 erfolgt gemäß dem Prinzip des Fahrens im festen Raumabstand.
Anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung und/oder anhand der Steuerkapazitätsklasse, kann bestimmt werden, welche Fahrparameterbe reiche, insbesondere welche Fahrgeschwindigkeit und/oder welcher Fahr- ab stand, zu einem vorausfahrenden Schienenfahrzeug 3 einzuhalten sind und/oder welche maximale Antriebsleistung von dem Schienenfahrzeug 3,
4 einzuhalten ist und/oder welche Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8 befah ren werden dürfen. Beispielsweise kann die maximal zulässige Fahrge schwindigkeit eines Schienenfahrzeugs 3, 4 aufgrund fehlender Plausibili- tät bezüglich der ermittelten Schienenverkehrsinformation 31 reduziert werden.
Die Verkehrskapazität, insbesondere die Dichte von Schienenfahrzeugen 3, 4, mit der ein Schienenstreckenabschnitt 6, 7, 8 befahren werden darf, hängt davon ab, wie groß die Fahrabstände zwischen zwei aufeinanderfol genden Schienenfahrzeugen 3, 4 sein müssen, um einen sicheren Betrieb des Schienenverkehrssystems 1 zuverlässig zu gewährleisten. Der zwin gend erforderliche Mindest-Fahr ab stand nimmt mit zunehmender Steuerka pazitätsklasse des jeweiligen Schienenfahrzeugs 3, 4 ab. Zum Erhöhen der Verkehrskapazität stark ausgelasteter Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8 können Schienenfahrzeuge 3, 4 aufgrund ihrer Steuerkapazitätsklassen in stark ausgelastete Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8, insbesondere aus we niger stark ausgelasteten Schienenstreckenabschnitten 6, 7, 8, verlagert werden. Schienenfahrzeuge 3, 4 niedrigerer Steuerkapazitätsklassen kön nen aus stark ausgelasteten Schienenstreckenabschnitten 6, 7, 8 in weniger stark ausgelastete Schienenstreckenabschnitte 6, 7, 8 verlagert werden. Durch das Steuern des Schienenverkehrssystems 1 anhand des Ergebnisses der Plausibilitätsüberprüfung wird vorteilhaft erreicht, dass das Betreiben des Schienenverkehrssystems 1 besonders sicher erfolgen kann. Das Ver gleichen 33b unterschiedlicher Verkehrsinformationen 31, 32 erhöht die Zuverlässigkeit der Informationsgrandlage zum Steuern der Schienenfahr- zeuge 3, 4 und der Infrastraktureinrichtung 2. Die Steuerkapazitätsklasse eines Schienenfahrzeugs 3, 4 kann aufgrund der höheren Zuverlässigkeit dieser Schienenverkehrsinformationen 31, 32 gesteigert werden. Die Ver kehrskapazität des Schienennetzes 5 kann gesteigert werden. Insbesondere kann die Verkehrskapazität bestimmter, stark ausgelasteter Schienenstre- ckenabschnitte 6, 7, 8 gesteigert werden. Das Verfahren ist zum sicheren Betreiben eines Schienenverkehrssystems 1 mit sensorisch und prozesso- risch gleich oder unterschiedlich ausgestatteten Schienenfahrzeugen 3, 4 geeignet. Insbesondere kann das Schienenverkehrssystem 1 im Mischbe trieb, mit Schienenfahrzeugen unterschiedlicher Steuerkapazitätsklassen, betrieben werden. Das Verfahren ermöglicht das Betreiben eines Schienen verkehrssystems 1 in besonders sicherer, wirtschaftlicher und flexibler Weise.
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