[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittlung eines von einem Zählpunkt ermittelten
Zählerstands an eine zentrale Auswerteeinrichtung, die Frei- oder Besetztmeldungen
für einen Streckenabschnitt erzeugt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur
Freimeldung eines Streckenabschnitts sowie einen elektronischen Anschlußkasten für
einen Zählpunkt.
[0002] Im Schienenverkehr werden insbesondere im Zusammenhang mit Gleisfreimeldeeinrichtungen
Achszähler eingesetzt. Moderne Achszähler, wie sie z. B. aus einem Aufsatz von G.
Poppe mit dem Titel
Einsatzbereich des neuen Mikrorechner-Zählpunktes Zp30C, ETR, 41 (1992), H. 7-8, Seiten 519 - 522, bekannt sind, bestehen aus mehreren entlang
der Strecke angeordneten Zählpunkten und einer üblicherweise in einem Stellwerk untergebrachten
zentralen Auswerteeinrichtung. Jeder Zählpunkt umfaßt zwei Schienenkontakte sowie
eine Ansteuerschaltung, die man als Elektronischen Anschlußkasten (EAK) bezeichnet.
Die Zählpunkte übermitteln der zentralen Auswerteeinrichtung auf deren Anforderung
hin ihre Zählerstände. Die Auswerteeinrichtung vergleicht die eingehenden Zählerstände
miteinander, korrigiert sie gegenbenenfalls und generiert Frei- oder Besetztmeldungen.
Bei einfacher ausgeführten Achszählern übermitteln die Zählpunkte an die Auswerteeinrichtung
keine Zählerstände, sondern in Echtzeit die vom Schienenkontakt erzeugten Ausgangssignale
(ggf. verstärkt). Erst die zentrale Auswerteeinrichtung erzeugt daraus Zählimpulse
und Zählerstände.
[0003] Aus einem Aufsatz von H. Materne und A. Baer mit dem Titel
Funkgestützte integrale Leit-, Informations- und Sicherungstechnik für Regionalbahnen, ZEV + DET Glas. Ann. 120 (1996) Nr. 11/12, Seiten 461 - 467, ist ferner ein Eisenbahnsicherungssystem
bekannt, bei dem dezentrale Sicherungseinrichtungen, an die ein oder mehrere Fahrwegelemente
angeschlossen sind, ereignisorientiert über öffentliche Mobilfunknetze mit Triebfahrzeugen
kommunizieren. Dieses bekannte System ist besonders für Regionalbahnen geeignet und
ermöglicht einen Betrieb, bei dem die Triebfahrzeuge selbst bei von der vorgesehenen
Fahrt betroffenen dezentralen Streckensicherungseinrichtungen (Weichen, Gleisfreimeldeeinrichtungen
etc.) Zustandsmeldungen über Funk anfordern. Die im Triebfahrzeug eingegangenen Zustandsmeldungen
werden mit dort abgelegten Referenzdaten verglichen. Nur wenn eine Übereinstimmung
vorliegt, wird dem Triebfahrzeugführer eine Fahrerlaubnis angezeigt. Zentrale Strekkensicherungseinrichtungen
(Stellwerke) sind bei diesem bekannten System nicht erforderlich.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Übermittlung des von einem Zählpunkt
ermittelten Zählerstands an eine zentrale Auswerteeinrichtung anzugeben. Das Verfahren
soll besonders für verkehrsärmere Nebenstrecken geeignet sein und weder in der Anschaffung
noch im laufenden Betrieb hohe Kosten für den Bahnbetreiber verursachen.
[0005] Diese Aufgabe wird von der Erfindung gelöst, die die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale
hat. Erfindungsgemäß erfolgt die Übermittlung des Zählerstands an die zentralen Auswerteeinrichtung
über ein Kommunikationsnetz, welches auf Vermittlung beruht. Bei diesem Kommunikationsnetz
kann es sich beispielsweise um ein öffentliches Festnetz oder um ein Mobilfunknetz
handeln. Welches Netz im Einzelfall vorzuziehen ist, wird von den örtlichen Gegebenheiten
abhängen. Besteht in der unmittelbaren Nähe des Zählpunktes eine Anschlußmöglichkeit
an ein öffentliches Festnetz, so wird es u. U. vor allem aus Gründen der Zuverlässig
und der Kosten am günstigsten sein, den Zählpunkt an dieses Festnetz anzuschließen.
Häufig jedoch befinden sich die Zählpunkte weitab von öffentlichen Festnetzen. In
diesen Fällen wird eine Kommunikation über ein öffentliches Mobilfunknetz vorzuziehen
sein. Denkbar ist auch, entlang der Schienenstrecken verlegte Kommunikationsleitungen
des Fahrwegbetreibers - häufig als Glasfasern ausgeführt - für diese Kommunikation
zu nutzen.
[0006] Allen Varianten ist gemeinsam, daß keine Zählimpulse, sondern ein Zählerstand vom
Zählpunkt direkt zur zentralen Auswerteeinrichtung übertragen wird. Die zentrale Auswerteeinrichtung,
die sich beispielsweise in einem Stellwerk oder in einer Betriebsleitstelle befindet,
setzt die Zählerstände miteinander in Beziehung und erzeugt Frei- oder Besetztmeldungen.
Gegebenenfalls findet in der zentralen Auswerteeinrichtung auch eine Fehlerkorrektur
statt. Die erzeugten Frei- und Besetztmeldungen werden anschließend zur Anzeige gebracht
oder in einer Stellwerkslogik weiterverarbeitet. Da die Kommunikation mit der zentralen
Auswerteeinrichtung über Funk oder bereits vorhandene Kommunikationsnetze erfolgt,
entsteht kein Aufwand für das Verlegen und die Unterhaltung von eigens zu diesem Zweck
einzurichtenden Standleitungen. Hierin besteht einer der wesentlichen Vorteile der
erfindungsgemäßen Lösung.
[0007] Für die Nutzung des Kommunikationsnetzes entstehen aber dennoch Kosten, deren Höhe
üblicherweise von der Dauer der aufgebauten Verbindung abhängen. Um auch diese laufenden
Kosten möglichst gering zu halten, ist außerdem vorgesehen, daß ein Zählpunkt sich
erst dann in das Kommunikationsnetz einwählt, wenn nach dem letzten registrierten
Achsdurchgang eine festgelegte Zeitspanne verstrichen ist. Dadurch wird erreicht,
daß eine Verbindung nur nach Abschluß einer Zugfahrt durch den Zählpunkt aufgebaut
wird.
[0008] Mitteilungen von der zentralen Auswerteeinrichtung an den Zählpunkt werden ebenfalls
über das auf Vermittlung beruhende Kommunikationsnetz übertragen. Jeder Zählpunkt,
welcher ansprechbar sein soll, hat dazu eine Adresse, die grundsätzlich nichts anderes
als eine normale Telefonnummer ist. Sicherheitsanforderungen kann durch eine geeignete
Codierung der zu übertragenden Daten entsprochen werden.
[0009] Da der Aufbau der Kommunikationsverbindung Zeit benötigt, sind bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren u. U. keine so hohen Zugfolgedichten möglich wie bei der bekannten Kommunikation
über dauerhaft zur Verfügung stehende Standleitungen. Daher bietet sich dieses Verfahren
besonders für den Einsatz auf schwächer befahrenen Nebenstrecken an. Da die Rentabilität
solcher Strecken im hohen Maße von den für die Eisenbahnsignaltechnik erforderlichen
Investitionen und Betriebsausgaben abhängt, kann die Erfindung dazu beitragen, daß
viele bislang unrentable Strecken wieder gewinnbringend betrieben werden können.
[0010] Wenn, wie oben angeführt, die Kommunikation zur zentralen Auswerteeinrichtung über
Mobilfunk erfolgt, so kann es insbesondere bei abgelegenen Zählpunkten sinnvoll sein,
eine lokale Stromversorgung, etwa eine Batterie oder ein Solarpanel, vorzusehen. Es
brauchen dann weder Kommunikations- noch Stromversorgungskabel verlegt zu werden.
[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele und der Zeichnungen
eingehend erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1:
- Schematische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
bei der Zählpunkte ZP1...ZP3 über ein öffentliches Telefonnetz PSTN mit einer zentralen
Auswerteeinrichtung AWE kommuniziert;
- Fig. 2:
- Schematische Darstellung zur Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,
bei der Zählpunkte ZP1...ZP3 über ein Mobilfunknetz mit einer zentralen Auswerteeinrichtung
AWE kommuniziert;
- Fig. 3:
- Darstellung eines elektronischen Anschlußkastens nach Anspruch 4. Bei dem in Fig.
1 gezeigten Ausschnitt aus einem Schienennetz zweigt eine Nebenstrecke NS von einer
Hauptstrecke HS ab. Entlang der Nebenstrecke NS sind Zählpunkte ZP1...ZP3 angeordnete.
Die sicherheitstechnische Überwachung und Steuerung des gezeigten Streckenbereichs
findet in einer zentralen Auswerteeinrichtung AWE statt. Diese kann beispielsweise
in einem (Block)Stellwerk untergebracht sein.
[0012] Die zentrale Auswerteeinrichtung AWE kommuniziert mit Zählpunkten ZP1...ZP3, wobei
Kommunikationsverbindungen nur bei Bedarf aufgebaut werden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten
Beispiel umfaßt diese Kommunikationsverbindung Übertragungswege eines öffentlichen
Telefonnetzes PSTN. Die Zählpunkte und die zentrale Auswerteeinrichtung AWE sind also
hier mit herkömmlichen Telefonanschlüssen ausgestattet, die einen Verbindungsaufbau
bei Bedarf ermöglichen. Anstelle des öffentlichen Telefonnetzes kann der Betreiber
der Schienenwege natürlich auch ein nicht öffentliches oder ein von ihm selbst unterhaltenes
Telefon- oder Datennetz verwenden. Ganz allgemein kommt hier jedes Kommunikationsnetz
in Frage, welches einen bedarfsweisen, auf Vermittlung beruhenden Verbindungsaufbau
gewährleistet. Auf diese Weise ist der Verkabelungsaufwand gegenüber Lösungen mit
fest geschalteten Punkt-zu-Punkt-Verbindungen erheblich vermindert.
[0013] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsverbindung
zwischen den Zählpunkten ZP1...ZP3 und der zentralen Auswerteeinrichtung AWE eine
Funkverbindung. Wesentlich ist hier, daß für die Kommunikation kein eigener, ständig
verfügbarer Funkkanal reserviert ist, sondern daß, wie auch im oben dargestellten
leitungsgebundenen Fall, ein Kanal nur bei Bedarf zugewiesen wird. In einem Gebiet
mit einer Vielzahl von Feldelementen können so über einen oder wenige Kanäle die gesamte
Kommunikation abgewickelt werden, was wegen der bestehenden Bandbreiteknappheit deutliche
Kostenvorteile mit sich bringt. Vor allem im Bereich von schwach befahrenen Strecken
sind die durch den Verbindungsaufbau bzw. die Kanalzuweisung bedingten Zeitverzögerungen
hinnehmbar.
[0014] Vorzugsweise handelt es sich bei der Funkverbindung um eine Mobilfunkverbindung.
In den elektronischen Anschlußkästen der Zählpunkte ZP1...ZP3 sind in diesem Fall
Mobilfunkgeräte integriert, die ein Einwählen in ein öffentliches Mobilfunknetz gestatten.
Über die Funkschnittstelle gelangen die Daten zu einer Basisstation BTS und von dort
zu einer Mobilvermittlungsstelle MSC, die die Daten an ein leitungsgebundenes Netz
PSTN weitervermittelt. Die zentrale Auswerteeinrichtung AWE ist unmittelbar an das
Netz PSTN angebunden. Die Kommunikationsverbindung umfaßt in diesem Fall sowohl Übertragungswege
eines leitungsgebundenen als auch eines funkgestützten Kommunikationsnetzes. Durch
die Einbeziehung einer (Mobil-)Funkverbindung ist - abgesehen von der Verbindung der
elektronischen Anschlußkästen mit den Schienenkontakten - keinerlei Verkabelung erforderlich.
[0015] Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, daß ein Zählpunkt sich erst dann in das
Kommunikationsnetz einwählt, wenn nach dem letzten registrierten Achsdurchgang eine
festgelegte Zeitspanne verstrichen ist. Dies bedeutet eine Abkehr vom Ablauf, wie
man ihn von bekannten, mit einer zentrale Auswerteeinrichtung fest verdrahteten Zählpunkten
kennt. Dort erfolgt die Übermittlung von Zählerständen auf Aufforderung durch die
Auswerteeinrichtung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen erfolgt eine Kommunikation
erst nach Beendigung einer Zugfahrt. Damit wird erreicht, daß die zentrale Auswerteeinrichtung
einerseit unverzüglich über jedes Befahrungsereignis informiert, andererseits aber
eine Kommunikationsverbindung nur für die Zeitspanne besteht, die zur Übermittlung
des Zählergebnisses unbedingt notwendig ist.
[0016] Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen elektronischen Anschlußkasten
EAK in schematischer Darstellung. Über eine Schnittstelle IFSK ist der elektronische
Anschlußkasten EAK mit Schienenkontakten SK1 und SK2 verbunden. Die von den Empfängerspulen
der Schienenkontakte abgegriffenen Signale werden über diese Schnittstelle IFSK einer
Auswerteschaltung AS zugeführt. Die Auswerteschaltung AS hat die Aufgabe, die beiden
Schienenkontakte SK1 und SK2 anzusteuern, aus den über die Schienenkontaktschnittstelle
IFSK zugeführten Signalen Zählimpulse zu erzeugen und daraus einen Zählerstand zu
ermitteln. Für den Aufbau einer solchen Schaltung wird auf einen Aufsatz von G. Hoffmann
und H. Uebel mit dem
Titel "Neue Zählpunkte (Zp 30) für Achszähler", Signal + Draht 77 (1985) 4, Seiten 72 - 77, verwiesen.
[0017] Eine zweite Schnittstelle IFGSM stellt die Verbindung zum Kommunikationsnetz dar.
Im dargestellten Beispiel ist das Kommunikationsnetz ein öffentliches Mobilfunknetz
nach dem GSM-Standard. Die Schnittstelle ist daher als an sich bekanntes GSM-Sendeempfangsteil
ausgeführt. Falls das Kommunikationsnetz ein Festnetz ist, so kann die Schnittstelle
IFGSM beispielsweise eine einfache X.25-Schnittstelle sein, wie man sie häufig in
öffentlichen Datennetzen für die paketvermittelte Datenkommmunikation verwendet.
[0018] Die Auswerteschaltung AS steht mit einer Timerschaltung TIM in Verbindung. Diese
Timerschaltung TIM ist so ausgeführt, daß bei Eingang eines von der Auswerteschaltung
AS zugeführten Zählimpulses ein Timer gestartet wird. Der Timer läuft solange, bis
der nächste Zählimpuls eingeht und den Timer wieder zurücksetzt. Überschreitet der
Timer einen vorab festgelegten Wert, z. B. 15 Sekunden, so wird davon ausgegangen,
daß das Ende des Schienenfahrzeugs oder des Zugverbands die Schienenkontakte passiert
hat. Der Timer setzt daraufhin einen Sendebefehl ab, um zu veranlassen, daß der ermittelte
Zählerstand an die zentrale Auswerteeinrichtung übermittelt wird.
[0019] Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die Zeitspanne, nach deren Verstreichen
ein Sendebefehl abgesetzt wird, nicht einmalig fest vorgegeben, sondern von der Timerschaltung
nach Auswertung der zeitlichen Abfolge der bislang eingegangenen Zählimpulse festgelegt.
Dahinter steht die Überlegung, daß es von der Geschwindigkeit des passierenden Schienenfahrzeugs
abhängt, ab wann man bei Ausbleiben von Zählimpulsen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit
davon ausgehen kann, daß keine Achsen mehr die Schienenkontakte passieren. So folgen
beispielsweise bei einem schnell fahrenden Zugverband die Zählimpulse in kurzen zeitlichen
Abständen aufeinander. Die Timerschaltung wertet diese zeitlichen Abstände aus und
stellt beispielsweise fest, daß der längste vorkommende Abstand 1 Sekunde nicht überschreitet.
Aus dieser Größe wird nun die Zeitspanne berechnet, nach deren Verstreichen ein Sendebefehl
abgesetzt wird. Die Berechnung kann beispielsweise in einer einfachen Multiplikation
mit einem festen Wert, etwa 5, bestehen. Dies bedeutet, daß fünf Sekunden nach dem
letzten registrierten Achsdurchgang der Sendebefehl abgesetzt wird. Bei einem langsamen
Zug hingegen, bei dem zwischen zwei Achsdurchgängen mehrere Sekunden verstreichen
können, wird der berechnete Wert entsprechend höher liegen.
[0020] Der elektronische Anschlußkasten EAK bezieht bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
die benötigte elektrische Energie von einer lokalen Stromversorgung. In Fig. 3 ist
diese als wiederaufladbare Batterie AKKU ausgeführt. Zum Ladern der wiederaufladbaren
Batterie AKKU ist ein Solarpanel SOL vorgesehen.
[0021] Außerdem verfügt der elektronische Anschlußkasten EAK über einen Speicher SP mit
Eingabemitteln KL. In diesem Speicher sind die eigene Adresse sowie die Adresse der
zentralen Auswerteeinrichtung ablegbar. Bei den Adressen kann es sich beispielsweise
um normale Telefonnummern handeln. Die Eingabemittel KL können als Drahtbrücken oder,
wie in Fig. 3 angedeutet, als Kartenleser ausgeführt sein. Mit einem Kartenleser lassen
sich auf besonders einfache Weise in den elektronischen Anschlußkasten EAK Adressen
eingegeben. Derartige Kartenleser sind vorzugsweise auch in den zentralen Auswerteeinrichtungen
vorhanden, um dort die Adressen der entlang der Schienenstrecke angeordneten Zählpunkte
einzugeben. Auf den Karten können auch Codes gespeichert sein, mit deren Hilfe die
Datenübertragung zusätzlich zu evtl. bereits vorhandenen Datensicherungsmaßnahmen
gesichert werden kann.
[0022] Aus Sicherheitsgründen sollte vereinbart sein, daß ein Streckenabschnitt nur dann
freigegeben wird, wenn alle beteiligten Zählpunkte innerhalb eines definierten Zeitfensters
ihre Zählerstände an die zentrale Auswerteeinrichtung übermittelt haben. Falls nicht
von allen Zählpunkten eine Mitteilung innerhalb dieses Zeitfensters vorliegt, ergreift
die zentrale Auswerteeinrichtung die Initiative und wählt diejenigen Zählpunkte an,
deren letzte Zählstandsübermittlung zu lange zurückliegt. Außerdem kann vorgesehen
sein, daß vor dem endgültigen Freimelden des Streckenabschnitts nochmals auf Anstoß
durch die zentrale Auswerteeinrichtung eine Funktionsüberprüfung der beteiligten Zählpunkte
stattfindet.
[0023] Im Hinblick auf einzuhaltende Ausfalloffenbarungszeiten kann überdies vorgesehen
sein, daß die zentrale Auswerteeinrichtung zusätzlich von sich aus in regelmäßigen
zeitlichen Abständen eine Verbindung zu den Zählpunkten aufbaut und Zählerstände abfragt.
Falls die Zählpunkte mit Mitteln zur Durchführung von Selbsttests ausgestattet sind,
so werden diese vorzugsweise im Rahmen der regelmäßigen Zählerstandsabfragen angestoßen
und deren Ergebnis mit an die Auswerteeinrichtung übermittelt. Auf diese Weise lassen
sich Defekte in Zählpunkten innerhalb der geforderten Ausfalloffenbarungszeit identifizieren.
1. Verfahren zur Übermittlung eines von einem Zählpunkt (ZP1...ZP3) ermittelten Zählerstands
an eine zentrale Auswerteeinrichtung (AWE), die Frei- oder Besetztmeldungen für einen
Streckenabschnitt erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
a) daß die Übermittlung über ein Kommunikationsnetz (PSTN) erfolgt, das auf Vermittlung
beruht, und daß
b) der Zählpunkt sich erst dann in das Kommunikationsnetz einwählt, wenn nach dem
letzten registrierten Achsdurchgang eine festgelegte Zeitspanne verstrichen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kommunikationsnetz ein Mobilfunknetz ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zeitspanne im laufenden
Betrieb durch Auswertung der zeitlichen Abfolge der bislang registrierten Achsdurchgänge
festgelegt wird.
4. Verfahren zur Freimeldung eines Streckenabschnitts, entlang dessen Zählpunkte (ZP1...ZP3)
angeordnet sind, durch eine zentrale Auswerteeinrichtung (AWE),
dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Zählpunkte von ihnen ermittelte Zählerstände nach dem Verfahren gemäß Anspruch
1 an die zentrale Auswerteeinrichtung übertragen, und daß
b) die zentrale Auswerteeinrichtung den Streckenabschnitt nur dann freigibt, wenn
alle Zählpunkte innerhalb eines definierten Zeitfensters ihre Zählerstände an die
zentrale Auswerteeinrichtung übermittelt haben.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem dann, wenn nicht alle Zählpunkte innerhalb eines
definierten Zeitfensters ihre Zählerstände an die zentrale Auswerteeinrichtung übermittelt
haben, die zentrale Auswerteeinrichtung diejenigen Zählpunkte anwählt, deren letzte
Zählstandsübermittlung zu lange zurückliegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem die zentrale Auswerteeinrichtung
den Streckenabschnitt nur dann freigibt, wenn alle beteiligten Zählpunkte innerhalb
des definierten Zeitfensters das Ergebnis einer Funktionsüberpfrüfung an die zentrale
Auswerteeinrichtung übermittelt haben.
7. Elektronischer Anschlußkasten (EAK) für einen Zählpunkt mit einer Schienenkontaktschnittstelle
(IFSK) zum Anschluß von wenigstens einem Schienenkontakt (SK1, SK2),
gekennzeichnet durch
a) eine Auswerteschaltung (AS) zur Ansteuerung des wenigstens einen Schienenkontakts,
zur Erzeugung von Zählimpulsen aus von der Schienenkontaktschnittstelle zugeführten
Signalen und zur Ermittlung eines Zählerstandes aus den erzeugten Zählimpulsen,
b) eine Kommunikationsschnittstelle (IFGSM) zu einem auf Vermittlung beruhenden Kommunikationsnetz,
c) eine Timerschaltung (TIM), die so ausgeführt ist, daß sie einen Befehl zum Senden
des Zählerstandes über die Kommunikationsschnittstelle (IFGSM) an eine zentrale Auswerteeinrichtung
absetzt, wenn nach dem letzten registrierten Achsdurchgang eine festgelegte Zeitspanne
verstrichen ist.
8. Elektronischer Anschlußkasten nach Anspruch 4, bei dem die Zeitspanne im laufenden
Betrieb durch Auswertung der zeitlichen Abfolge der bislang registrierten Achsdurchgänge
ermittelbar ist.