[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Projektieren von Fahrstrassen für
Fahrzeuge, insbesondere schienengebundene Fahrzeuge, wobei eine Fahrstrasse durch
einen Startabschnitt und einen Zielabschnitt und durch eine zwischen dem Startabschnitt
und dem Zielabschnitt angeordnete Reihe von einem oder mehreren Fahrstrassenabschnitten
definiert wird.
[0002] In einem Verkehrsnetz, hier am Beispiel eines Eisenbahnnetzes weiter erläutert, sind
innerhalb eines bestimmten in sich abgeschlossenen Bereiches, z.B. eines Bahnhof-
oder eines Stellwerkbereichs, eine Vielzahl von Fahrstrassen vorgesehen, die mehr
oder weniger standardmässig von den diesen Bereich frequentierenden Zügen befahren
werden. Hierzu ist es erforderlich, die für die einzelnen Züge vorgesehenen Fahrstrassen
auch zur rechten Zeit unter Einhaltung hoher sicherheitstechnischer Anforderungen
bereitzustellen.
[0003] Die Bereitstellung derartiger Fahrstrassen erfolgt dann beispielsweise auf der Basis
der in der europäischen Patentschrift EP 0 920 391 B1 offenbarten Lösung. Dort ist
ein Verfahren für die Steuerung und die Überwachung einer verkehrstechnischen Anlage
beschrieben, bei der die Stell- und Überwachungselemente für zumindest zwei Fahrspuren
für spurgebundene Fahrzeuge durch einen Steuerprozess einstellbar sind. Dieser Steuerprozess
stellt nach einer Aufforderung zum Aufbau eines Fahrweges alle zu diesem Fahrweg zugehörigen
Stellelemente und sperrt diese Stellelemente gegenüber weiteren Aufforderung zum Aufbau
weiterer Fahrwege solange, bis der aktuell gestellte Fahrweg nicht mehr benötigt wird.
Die Stellelemente können dann wieder für den Aufbau eines neuen Fahrweges verwendet
werden. Um den hohen Sicherheitsanforderungen bei dem Aufbau von Fahrwegen in vergleichsweise
einfacher Weise genügen zu können, ist es in der oben genannten Patentschrift vorgesehen,
jede der durch den Steuerprozess durchzuführende Änderung der Lagen oder Zustände
der Stellelemente erst nach erfolgreicher Prüfung auf Zuverlässigkeit durch einen
vom Steuerprozess unabhängigen Prüfprozess vorzunehmen. Dieser Prüfprozess untersucht
fallweise, ob die für den Auf- oder Abbau des Fahrweges zu sperrenden und zu stellenden
Stell- und/oder Überwachungselemente für einen bereits erstellten Fahrweg verwendet
werden und somit bereits gesperrt sind. Dabei kann der Steuerprozess nach dem sogenannten
Spurplanprinzip und der Prüfprozess nach dem sogenannten Verschlusstafelprinzip arbeiten
oder auch umgekehrt.
[0004] Für die Durchführung dieses vorstehend genannten Verfahrens ist natürlich eine lückenlose
und den hohen Sicherheitsanforderungen ebenfalls genügende Projektierung der Fahrstrassen
unumgänglich. Hierzu ist es erforderlich, die in der Regel von einem Betreiber des
Fahrstrassennetzes vorgegebenen Fahrstrassen ausgehend von einem Startabschnitt eindeutig
abschnittsweise bis zu einem gewünschten Zielabschnitt zu definieren und die entsprechenden
auf diesem Weg "überfahrenen" leittechnisch- oder mit anderen Worten stellwerklogischen
Einheiten zu ermitteln und deren jeweilige Einstellung für die vorgesehenen Fahrstrassen
zuzuordnen.
[0005] Hierbei ist es leicht verständlich, dass diese Definitionen der Fahrstrassen und
die Zuordnungen der entsprechenden Einstellungen der stellwerklogischen Einheiten
für jede der innerhalb der vorgesehenen Fahrstrassen möglichen Untermengen von Teilfahrstrassen
abzuspeichern und bei der sicherheitstechnischen Abnahme auf ihre Integrität zu überprüfen
sind. Selbst bei einem Bahnhof mittlerer Grösse kann dies bedeuten, dass einige hundert
Untermengen von Start- und Zielabschnitten abzuspeichern und sicherheitstechnisch
abzunehmen sind. Diese Vorgehensweise stellt daher angesichts des geforderten Sicherheitslevels
SIL4 (höchster Software Integrity Level gemäss der Europäischen Norm EN50128) einen
ungeheuer grossen Zeit- und Kostenaufwand dar.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Projektieren von
Fahrstrassen anzugeben, bei dem der Aufwand an Speicherkapazität und Zeit und Kosten
bei der Abnahme der projektierten Fahrstrassen gegenüber der heutigen Lösung verringert
ist.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Projektieren
von Fahrstrassen für Fahrzeuge, insbesondere für schienengebundene Fahrzeuge vorgesehen
ist, bei dem
a) eine Fahrstrasse durch einen Startabschnitt und einen Zielabschnitt und durch eine
zwischen dem Startabschnitt und dem Zielabschnitt angeordnete Reihe von einem oder
mehreren Fahrstrassenabschnitten definiert wird,
b) die Startabschnitte, die Zielabschnitte und die Fahrstrassenabschnitte zu Zielgruppen
zusammengelegt werden,
c) eine oder mehrere Fahrstrassen zwischen einem oder mehreren vorgegebenen Startabschnitten
und einem oder mehreren möglichen Zielabschnitten vorgegeben werden, und
d) jede so vorgegeben Fahrstrasse durch eine Aneinanderreihung von Zielgruppen eindeutig
bestimmt wird.
[0008] Auf diese Weise ist es möglich, das für die Speicherung der Fahrstrassen erforderliche
Speichervolumen drastisch zu verringern, weil anstelle von O(n
2)..O(n
3) Speicherplatz nur noch O(n)..O(n
2) Speicherplatz benötigt wird. Weiter wird hiermit ein drastische Vereinfachung des
aufwendigen Prüfvorganges herbeigeführt, weil jetzt nicht mehr jede mögliche Start-/Zielabschnitt-Kombination
geprüft werden muss, sondern es genügt innerhalb jeder Zielgruppe nur noch das letzte
Element als Zielabschnitt und alle möglichen Startabschnitte als Ausgangspunkte zu
überprüfen. Dabei ist es nicht mehr erforderlich, Start- und Zielabschnitte, die auf
bereits abgefahrenen Fahrstrassen liegen, auf Integrität zu prüfen, weil diese innerhalb
einer oder auch mehrerer Zielgruppen liegenden Fahrstrasseabschnitte automatisch schon
mitgeprüft worden sind.
[0009] Bezüglich einer besonders effektiven Vorgehensweise bei der Anwendung des Verfahrens
können zunächst zwischen einem oder mehreren vorgegebenen Startabschnitten und einem
oder mehreren vorgebenen Zielabschnitten eine oder mehrere Vorzugsfahrstrassen definiert
werden, deren Fahrstrassenabschnitte inkl. des jeweligen Start- und des jeweiligen
Zielabschnitts einer einzigen Zielgruppe zugeordnet werden. Es ist auf diese Weise
möglich, am Anfang der Projektierung möglichst grosse Zielgruppen zu bilden, aus denen
später nur noch einige wenige Fahrstrassenabschnitte herausgenommen und in neue Zielgruppen
einsortiert werden müssen, wenn es das Gebot der eindeutigen Abbildung der Fahrstrassen
auf eine Aneinanderreihung von Zielgruppen erforderlich machen sollte.
[0010] Bei der leittechnischen und stellwerkseitigen Umsetzung der projektierten Fahrstrassen
können die hohen Sicherheitsanforderungen besonders gut und einfach erfüllt werden,
wenn die Startabschnitte, die Zielabschnitte und die Fahrstrassenabschnitte jeweils
als eine Atomfahrstrasse definiert werden, wobei die Atomfahrstrassen einen leittechnisch
nicht weiter unterteilten Streckenabschnitt einer Fahrstrasse darstellen. Dies kann
bedeuten, die Atomfahrstrassen jeweils durch zwei Codepunkt zu begrenzen werden, wobei
ein Codepunkt eine einzige stellwerklogisch eindeutig stellbare Einheit ist. Diese
Vorgehensweise kann dann dazu führen, dass eine Fahrstrassenbedienung immer nur von
einem Codepunkt zum nächsten Codepunkt vorgenommen wird und somit eine Fahrstrassenanforderung
sukzessive durchgeprüft und auch abgebrochen werden kann, wenn ein Codepunkt aufgrund
seiner aktuellen Einstellung und/oder Belegung nicht verfügbar ist.
[0011] Eine besonders effiziente Speicherung der vorgesehenen Fahrstrassen lässt sicher
erreichen, wenn alle zugelassenen Fahrstrassen auf eine zweidimensionale Matrix abgebildet
werden, in der auf der einen Achse der oder die Startabschnitte und alle möglichen
Streckenabschnitte und auf der anderen Achse alle möglichen Streckenabschnitte und
der oder die Zielabschnitte aufgelistet werden und durch die einzelnen Matrixelemente
angegeben wird, welcher Streckenabschnitt der zur Ereichung des Zielabschnitts jeweils
nächste Streckenabschnitt ist.
[0012] Gegenüber dieser voranstehend beschriebenen Speichermöglichkeit ergibt sich eine
noch platzsparendere Speicherung, wenn alle zugelassenen Fahrstrassen auf eine zweidimensionale
Matrix abgebildet werden, in der auf der einen Achse der oder die Startabschnitte
und alle möglichen Streckenabschnitte und auf der anderen Achse alle möglichen Zielgruppen
aufgelistet werden und durch die einzelnen Matrixelemente angegeben wird, welcher
Streckenabschnitt der zur Ereichung des Zielabschnitts jeweils nächste Streckenabschnitt
ist.
[0013] Eine weitere Möglichkeit zur Priorisierung bestimmter Fahrstrassen ergibt sich, wenn
eine fiktive Atomfahrstrasse definiert wird, mittels derer eine Vorzugsfahrstrasse
zumindest abschnittsweise festgelegt wird. Auf diese Weise können mehrere Streckenabschnitt
zu einer Atomfahrstrasse zusammengefasst werden, die bei dieser Betrachtungsweise
nicht weiter aufgeteilt werden soll. Der Ausdruck "fiktiv" trägt hierbei der Sachlage
Rechnung, dass es sich eigentlich nicht wirklich um eine definitionsgemässe Atomfahrstrasse
handelt. Auf diese Weise können zum Beispiel hinsichtlich der zulässigen Höchstgeschwindigkeit
und hinsichtlich der traktionstechnischen Eigenschaften eines Streckenabschnitts Vorzugsfahrstrassen
mittels fiktiver Atomfahrstrassen definiert werden, die es erlauben, schnell fahrenden
Zügen ohne Traktionsprobleme die am schnellsten zu befahrende Fahrstrasse und beispielsweise
langsam fahrenden Zügen mit traktionstechnisch relevanten Beschränkungen die traktionstechnisch
günstigere Fahrstrasse zuzuordnen.
[0014] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen
zu entnehmen.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung von Streckenabschnitten eines kleinen Vorortbahnhofs;
- Figur 2
- einen ersten Verfahrensschritt zur Projektierung von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt
des Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 3
- einen zweiten Verfahrensschritt zur Projektierung von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt
des Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 4
- einen dritten Verfahrensschritt zur Projektierung von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt
des Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 5
- einen vierten Verfahrensschritt zur Projektierung von Vorzugsfahrstrassen im Streckenabschnitt
des Vorortbahnhofs gemäss Figur 1;
- Figur 6
- einen fünften abschliessenden Verfahrensschritt zur Projektierung von Vorzugsfahrstrassen
im Streckenabschnitt des Vorortbahnhofs gemäss Figur 1; und
- Figur 7
- eine Matrix der in den Verfahrensschritten 1 bis 5 projektierten Fahrstrassen anhand
von Zielgruppen.
[0016] Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung von Streckenabschnitten eines kleinen
Vorortbahnhofs, anhand dessen das erfindungsgemässe Verfahren zur Projektierung von
Fahrstrassen innerhalb des Bereichs dieses Vorortbahnhofs erläutert werden wird.
[0017] Zunächst einmal sollen auch zum besseren Verständnis der in den Patentansprüchen
verwendeten Nomenklatur einige grundlegende Begriffe erläutert werden. Die Streckenabschnitte
des Vorortbahnhofs umfassen Startabschnitte 100, 200, 31, Zielabschnitte 103, 203
und Fahrstrassenabschnitte 12, 22, 32, 1, 2, 3, 13, 14 und 24. Allen diesen Streckenabschnitten
ist es gemeinsam, dass jeder Abschnitt für sich eine Atomfahrstrasse darstellt, die
in leittechnisch- und stellwerklogischer Sichtweise nicht mehr weiter unterteilt wird.
So können beispielsweise die Fahrstrassenabschnitte 1, 2 und 3 genau die Gleisabschnitte
innerhalb des Vorortbahnhofs sein, auf denen Personenzügen zum Zu- und Aussteigen
von Fahrgästen zum Stehen kommen.
[0018] Für die Projektierung der Fahrstrassen für diesen Vorortbahnhof zeigt Figur 2 nun
in einem ersten Schritt eine erste punktiert dargestellte Vorzugsfahrstrasse V1, die
ausgehend vom Startabschnitt 200 über die Fahrstrassenabschnitte 12, 13, 1, 14 den
Zielabschnitt 103 erreicht. Aus diesem Grunde werden die Streckenabschnitte 12, 13,
1, 14 und 103 einer ersten Zielgruppe a zugeordnet.
[0019] Im zweiten Schritt gemäss Figur 3 werden nun weitere Vorzugsfahrstrasse V2, V3 und
V4 definiert, was zunächst zur Bildung einer zweiten Zielgruppe b führt, der zunächst
die Streckenabschnitte 22, 2, 24 und 203 angehören. Bei dem Bild gemäss Figur 2 sind
derzeit nur die Vorzugsfahrstrassen V1 und V2 eindeutig repräsentiert, weil die Zielabschnitte
103 und 203 ausschliesslich über die Zielgruppe a bzw. b erreicht werden können. Die
Anweisung vom Startabschnitt 200 über die Zielgruppen a und b zum Zielabschnitt 203
zu gelangen, ist derzeit nicht eindeutig, weil sich die Vorzugsfahrwege V3 und V4
gleichermassen anbieten, d.h. der Fahrweg von 12 nach 24 kann 12-2-24 oder 12-13-1-24
lauten. Diese Uneindeutigkeit wird im vierten Schritt gemäss Figur 5 beseitigt werden.
[0020] Im dritten Schritt gemäss Figur 4 wird nun noch eine weitere Vorzugsfahrstrasse V5
definiert, was zur Bildung einer dritten Zielgruppe c führt, der die Streckenabschnitte
32 und 3 angehören. Die Anweisung von 200 ausgehend über die Zielgruppen c und b nach
203 zu gelangen, ist eindeutig und führt zu dem Fahrweg 200-32-3-24-203.
[0021] Im vierten Schritt gemäss Figur 5 wird nun mehr die in Figur 3 noch bestehende Uneindeutigkeit
hinsichtlich des Fahrweges von 200 nach 203 über die Zielgruppen a und b beseitigt,
in dem die Streckenabschnitte 24 und 203 der Zielgruppe b entnommen werden und eine
vierte Zielgruppe d bilden. Die Auffordung ausgehend von Startabschnitt 200 den Zielabschnitt
203 unter Verwendung von Zielgruppe a zu erreichen, führt nun zwangsläufig über die
Zielgruppe d, so dass sich jedoch hier keine eindeutige Vorzugsfahrstrasse ergibt,
weil die Anweisung für die Fahrstrasse 200-12-13-1-24-203 oder 200-12-13-1-14-203
lauten könnte.
[0022] Im fünften Schritt gemäss Figur 6 wird zur beispielhaften Veranschauung des Verfahrens
nun noch eine sechste Vorzugsfahrstrasse V6 definiert, die nur dann eindeutig sein
kann, wenn der Zielgruppe d der Zielabschnitt 203 entnommen wird und dieser Zielabschnitt
203 selbst eine fünfte Zielgruppe e bildet. Die Anweisung ausgehend von dem Startabschnitt
200 den Zielabschnitt 203 zu erreichen, lautet dann über die Zielgruppen a und e zu
fahren. Damit ist die in Figur 5 noch vorhandene letzte Uneindeutigkeit beseitigt.
[0023] Anhand dieser fünf Schritte gemäss den Figuren 2 bis 6 wird die prinzipielle Vorgehensweise
bei der Zuordnung von Streckenabschnitten zu den Zielgruppen a bis e deutlich, auch
wenn bei diesem Ausführungsbeispiel des kleinen Vorortbahnhofs Zielgruppen, hier d
und e, gebildet werden, die nur einen einzigen Streckenabschnitt beinhalten. Bei einem
grösseren Bahnhof oder einem Gleisbereich mit umfangreichen Rangiermöglichkeiten ist
die Bildung derartiger nur einen einzigen Streckenabschnitt aufweisender Zielgruppe
eher die Ausnahme, weil natürlich bei der Projektierung möglichst wenige Zielgruppen
zu generieren.
[0024] Figur 7 zeigt nun eine Matrix, in der in der waagrechten oberen Zeile alle Startabschnitte
100, 200 und 31 sowie alle Fahrstrassenabschnitte 12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32 und
3 aufgeführt sind. In der linken Spalte sind die Zielgruppen a bis e aufgeführt. Die
einzelnen Matrixelemente zeigen nun jeweils das in der betreffenden Zielgruppe a bis
e liegende nächste Ziel entlang einer vorgesehenen Vorzugsfahrstrasse V1, V2, V4,
V5 und V6 an. Die Matrix bildet also genau den in Figur 6 erreichten Zustand der Projektierung
ab.
[0025] Anhand der nur zu etwa rund 27% mit Informationen versehenen Matrix (nur 16 von 60
Matrixelement weisen eine von Null verschiedene Aussage auf) wird leicht nachvollziehbar,
in welcher Weise sehr ökonomisch mit Speicherplatz umgegangen wird. Die Vorgehensweise
im Stand der Technik hätte beispielsweise für das Matrixelement (12; e) zu einem Eintrag
13-1-14-203 geführt. Entsprechend würde der Eintrag für das Matrixelement (12; d)
13-1-24 lauten. Für die Abnahme dieser Projektierung bedeutet beispielsweise die Abnahme
der Vorzugsfahrstrecke V1 von 200 nach 103, dass automatisch die Abschnitte 200-12,
200-12-13, 200-12-13-1, 200-12-13-1-14, 12-13, 12-13-1, 12-13-1-14, 13-1, 13-1-14
und 1-14 mitabgenommen sind. Es ist leicht erkennbar, dass diese automatische Mitabnahme
aufgrund der gebildeten Zielgruppe angesichts der durch die SIL4 geforderten Sorgfalt
eine erhebliche Einsparung von Arbeitszeit und Kosten darstellt.
[0026] Abschliessend sei bemerkt, dass sich die vorliegende Erfindung keineswegs auf die
Projektierung von Eisenbahnfahrwegen beschränkt, sondern bei entsprechender Einteilung
eines Streckennetzes in sogenannte Atomfahrstrassen selbstverständlich auch für Strassenverkehrswege,
Wassertransportwege und Luftkorridore eignet.
Bezugszeichenliste
[0027]
- 100, 200, 31
- Startabschnitte
- 103, 203
- Zielabschnitte
- 12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3
- Fahrstrassenabschnitte
- V1 bis V6
- Vorzugsfahrstrassen
1. Verfahren zum Projektieren von Fahrstrassen (V1 bis V6) für Fahrzeuge, insbesondere
schienengebundene Fahrzeuge, wobei eine Fahrstrasse (V1 bis V6) durch einen Startabschnitt
(100, 200, 31) und einen Zielabschnitt (103, 203) und durch eine zwischen dem Startabschnitt
(100, 200, 31) und dem Zielabschnitt (103, 203) angeordnete Reihe von einem oder mehreren
Fahrstrassenabschnitten (12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3) definiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Startabschnitte (100, 200, 31), die Zielabschnitte (103, 203) und die Fahrstrassenabschnitte
(12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3) zu Zielgruppen (a bis e) zusammengelegt werden,
wobei eine oder mehrere Fahrstrassen zwischen einem oder mehreren vorgegebenen Startabschnitten
(100, 200, 31) und einem oder mehreren möglichen Zielabschnitten (103, 203) vorgegeben
werden und jede Fahrstrasse (V1 bis V6) durch eine Aneinanderreihung von Zielgruppen
(a bis e) eindeutig vorgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einem vorgegebenen Startabschnitt (100, 200, 31) und einem vorgebenen Zielabschnitt
(103, 203) eine Vorzugsfahrstrasse (V1 bis V6) definiert wird, deren Abschnitte einer
einzigen Zielgruppe (a bis e) zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Startabschnitte (100, 200, 13), die Zielabschnitte (103, 203) und die Fahrstrassenabschnitte
(12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3) jeweils als eine Atomfahrstrasse definiert werden,
wobei die Atomfahrstrassen einen leittechnisch nicht weiter unterteilten Streckenabschnitt
einer Fahrstrasse (V1 bis V6) darstellen.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Atomfahrstrassen jeweils durch zwei Codepunkt begrenzt werden, wobei ein Codepunkt
eine stellwerklogische Einheit ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Fahrstrassenbedienung immer von einem Codepunkt zum nächsten Codepunkt vorgenommen
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle zugelassenen Fahrstrassen (V1 bis V6) auf eine zweidimensionale Matrix abgebildet
werden, in der auf der einen Achse der oder die Startabschnitte (100, 200, 31) und
alle möglichen Streckenabschnitte (12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3) und auf der anderen
Achse alle möglichen Streckenabschnitte (12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3) und der
oder die Zielabschnitte (103, 203) aufgelistet werden und durch die einzelnen Matrixelemente
angegeben wird, welcher Streckenabschnitt der zur Ereichung des Zielabschnitts (103,
203) jeweils nächste Streckenabschnitt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle zugelassenen Fahrstrassen (V1 bis V6) auf eine zweidimensionale Matrix abgebildet
werden, in der auf der einen Achse der oder die Startabschnitte (100, 200, 31) und
alle möglichen Streckenabschnitte (12, 13, 1, 14, 22, 2, 24, 32, 3) und auf der anderen
Achse alle möglichen Zielgruppen (a bis e) aufgelistet werden und durch die einzelnen
Matrixelemente angegeben wird, welcher Streckenabschnitt der zur Ereichung des Zielabschnitts
(103, 203) jeweils nächste Streckenabschnitt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine fiktive Atomfahrstrasse definiert wird, mittels derer eine Vorzugsfahrstrasse
(V1 bis V6) zumindest abschnittsweise festgelegt wird.