System zum sicheren Betrieb von auf Fahrstrecken verkehrenden gleisgebundenen Zügen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein System zum sicheren Betrieb von auf Fahrstrecken verkehrenden gleisgebundenen Zügen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Systeme zum sicheren Betrieb von Zügen, die gleisgebunden sind und auf Fahrstrecken verkehren, sind bekannt. Jeder Zug wird dabei über den für ihn eingestellten und gesicherten Fahrweg informiert.

[0003] Die Zugfolgesicherung kann mittels eines Stellwerks erfolgen, das die Fahrstraßen für die Züge einstellt und die stellwerkseigene Fahrwegsicherung aktiviert. Die gesicherte Fahrstraße wird dem Zug durch Lichtsignale kommuniziert. Die Fahrstraße stellt den in diesem Fall vom Stellwerk definierten Fahrweg, gegebenenfalls erweitert um einen Durchrutschweg, bereit. Der Triebfahrzeugführer sorgt durch Steuerung der Zugfahrgeschwindigkeit dafür, dass der Zug die Fahrstraße nicht verlässt. Er kann dabei durch technische Einrichtungen (z.B. Fahrsperren) unterstützt werden.

[0004] Weiter sind linienförmige Zugbeeinflussungen (LZB) bekannt, beispielsweise aus der DE 44 20 214 A1, die einen Linienleiter (Linienleiterschleife) aufweisen, der in einem Gleisabschnitt verlegt ist. Dieser wirkt mit an der Unterseite des Zugs befindlichen Antennen zusammen, um Daten mit dem Zug auszutauschen. Die Zugfolgesicherung wird dabei durch das Streckengerät bewirkt, das auf einer vom Stellwerk eingestellten Fahrstraße die Zugfolgesicherung für mehrere Züge gewährleistet. Dazu stellt das Streckengerät für jeden Zug den verfügbaren Fahrweg fest. Innerhalb einer Fahrstraße lassen sich so mehrere Zug-Fahrwege bilden, so dass die mögliche die Zugfolgezeit kürzer wird. Das Stellwerk nimmt dabei die Einstellung der Fahrstraße vor und sorgt auch für die Fahrwegsicherung. Der verfügbare Fahrweg wird dem Zug mittels der Linienleiter signalisiert. Eine automatische Einrichtung des Zuges (Zuggerät) überwacht die Zuggeschwindigkeit, so dass der Zug den ausschließlich für ihn bereitgehaltenen Fahrweg nicht verlässt. Wird die dabei zulässige Geschwindigkeit überschritten, leitet das Zuggerät automatisch und ohne Einwirkung des Fahrers eine Bremsung ein.

[0005] Als LZB-Sicherungsverfahren sind das Fixed-Block-Verfahren und das Moving-Block-Verfahren bekannt. Das Fixed-Block-Verfahren bildet den Fahrweg eines Zuges aus vorgegebenen, nicht veränderlichen Streckenabschnitten. Diese Streckenabschnitte können mit den Freimeldeabschnitten eines Stellwerks deckungsgleich sein (fixed block) oder unabhängig vom Stellwerk definiert sein (virtual fixed block). Das Moving-Block-Verfahren bildet den Fahrweg eines Zuges aus Streckenabschnitten, die während des Betriebes errechnet werden. Dabei werden keine vorgegebenen Abschnittsgrenzen berücksichtigt, sondern vorausfahrende Züge und einstellbare Fahrwegelemente wie z.B. Weichen. Entsprechend hat man es mit dem Fixed-Block-LZB-Betrieb (z.B. ETCS Level 1 und 2 und funkbasierter Fahrbetrieb FFB) und dem Moving-Block-LZB-Betrieb (ETCS Level 3 und TRAINGUARD® MT ohne ein Stellwerk) zu tun. Die Mischform sind der Moving-Block-LZB-Betrieb mit Fixed-Block-Einschränkungen durch die Freimeldeabschnitte der Fahrstraßen der verwendeten Stellwerke (TRAINGUARD® MT mit einem Stellwerk).

[0006] Neben diesen im Raumabstand arbeitenden Sicherungsverfahren ist es auch möglich, die Züge im Zeitabstand oder im Sichtabstand verkehren zu lassen. Diese Sicherungsverfahren weisen aber erhebliche Nachteile auf.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung ist es, Züge mit unterschiedlichen Ausrüstungen und damit unterschiedlichen Sicherungsverfahren zugleich auf den dafür vorgesehenen Fahrstrecken sicher betreiben zu können.

[0008] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei den Unteransprüchen handelt es ich um vorteilhafte Ausgestaltungen.

[0009] Die Lösung sieht vor, dass für alle Züge zur eineindeutigen Zuordnung von Fahrwegen und Zügen eine gemeinsame Fahrwegverwaltung für Zugbeeinflussungen mit unterschiedlichen Sicherungsverfahren vorgesehen ist, wobei die Fahrwegverwaltung gerade nicht zu einem Fahrweg gehörenden Fahrstreckenteile für einen Zugfahrweg reserviert, jeweils abhängig vom Sicherungsverfahren aus den reservierten Fahrstreckenteilen einen Fahrweg bildet, den Fahrweg einstellen und sichern lässt und den gebildeten Fahrweg hinter dem fahrenden Zug wieder auflöst. Grundlage der Erfindung ist es, dass die Zugfolgesicherung bei allen bekannten und zugelassenen Sicherungsverfahren im Raumabstand erfolgt. Der Fahrweg eines Zuges im verallgemeinerten Sinn ist somit die Gemeinsamkeit aller dieser Sicherungsverfahren und deshalb das zentrale Element der gemeinsamen Fahrwegverwaltung, welche für einen Streckenbereich die Fahrwege aller Züge in einer gemeinsamen übergeordneten Datenstruktur verwaltet, wobei eine eineindeutige Zuordnung zwischen den Fahrwegen und den Zügen gewährleistet ist. Die Fahrwegverwaltung ermöglicht so eine Integration der unterschiedlichsten Sicherungsverfahren, die einschließlich der vom Sicherungsverfahren abhängigen Ausrüstung der Züge beibehalten werden. Sobald - abhängig vom Sicherungsverfahren - ausreichend Fahrweg reserviert ist, wird dieser Fahrweg gesichert und dem Zug mitgeteilt. Für alle Züge des jeweiligen Sicherungsverfahrens leistet die Fahrwegverwaltung also eine adäquate Bildung und Auflösung der Fahrwege. Der gesicherte Fahrweg wird - wie beim Sicherungsverfahren vorgesehen - dem Zug entsprechend kommuniziert.

[0010] Die Effektivität lässt sich erhöhen, wenn durch eine Zugfahrt verfügbar werdende Fahrstreckenanteile unverzüglich für die Bildung anderer Fahrwege verwendet werden.

[0011] Die Zugfolgesicherung lässt sich verbessern, wenn eine der Zugbeeinflussungen als linienförmige Zugbeeinflussung ausgebildet ist, bei der die Kommunikation mit einem entsprechend ausgerüsteten Zug jeweils beim Fahren entlang der Zugbeeinflussungslinie bidirektional stattfindet.

[0012] Mit Vorteil umfassen die Sicherungsverfahren zur Fahrwegbildung das Fixed-Block-Verfahren unter Verwendung von Freimeldeabschnitten und/oder virtuellen Abschnitten, das Moving-Block-Verfahren unter Verwendung von Zugortungsmeldungen sowie Mischformen des Fixed-Block- und Moving-Block-Verfahrens.

[0013] Es ist von Vorteil, lässt sich in die Fahrwegverwaltung eine Zugbeeinflussung integrieren, die ein Stellwerk mit einer Fahrstraße umfasst, wobei das Stellwerk veranlasst wird, die Fahrstraße einzustellen, wenn der reservierte Fahrweg der einzustellenden Fahrstraße entspricht, und das zum Stellwerk gehörige Sicherungsverfahren die eingestellte Fahrstraße aktiviert und die Fahrstraße dem Zug als gesicherter Fahrweg mittels Lichtsignal signalisiert wird.

[0014] Dazu ist zwingend sicherzustellen, dass die Bedienung des Stellwerks mittels der Fahrwegverwaltung erfolgt.

[0015] Zur Effektivitätssteigerung ist eine fahrstreckenseitige Zugortung vorgesehen, welche den reservierten Fahrweg mittels Freimeldungen schrittweise auflöst.

[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Systems zum sicheren Betrieb von auf Fahrstrecken verkehrenden gleisgebundenen Zügen näher beschrieben. Unter Zug sind hier selbstverständlich auch einzelne Fahrzeuge zu verstehen.

[0017] Basis des Systems ist hier im Ausführungsbeispiel eine Anlage zur linienförmigen Zugbeeinflussung (LZB-Anlage). Bei der LZB-Anlage erfolgt die Zugfolgesicherung durch ein LZB-Streckengerät für alle Züge mit funktionsfähiger LZB-Ausrüstung, über die dem Zug ein verfügbarer Fahrweg mittels codierter Gleiskreise oder Linienleiterübertragung signalisiert wird. Integriert ist in die LZB-Anlage auch eine klassische Nicht-LZB-Zugbeeinflussung mit einem Stellwerk, dem eine Fahrstraße zugeordnet ist.

[0018] Das LZB-Streckengerät gehört zu einer LZB-Streckenausrüstung, die zur Koordination der Fahrwege eine Fahrwegverwaltung aufweist, welche für ihren Streckenbereich die Fahrwege aller Züge bildet (plant) und in einer gemeinsamen übergeordneten Datenbank verwaltet, einschließlich der Fahrwege (Fahrstraße) der Nicht-LZB-Zugbeeinflussung.

[0019] Die Datenbank weist eine eineindeutige Zuordnung zwischen den Fahrwegen und den Zügen auf. Zur Bildung der Fahrwege reserviert die Fahrwegverwaltung für jeden Zug Fahrstreckenteile, wenn diese nicht gerade Teil eines anderen Fahrwegs sind. Die Definition und damit die Reservierung eines Fahrwegs ist dabei jeweils vom konkreten Sicherungsverfahren abhängig. Für die linienförmige Zugbeeinflussung kommen als Sicherungsverfahren das Fixed-Block-Verfahren und das Moving-Block-Verfahren sowie Mischformen dieser beiden Verfahren in Frage.

[0020] Bei der Nicht-LZB-Zugbeeinflussung mit einem Stellwerk wird die Bildung des Fahrwegs auf die Fahrstraße abgestellt, d.h. der durch die Fahrwegverwaltung reservierte Fahrweg muss die Fahrstraße vollständig umfassen, da vom Stellwerk nur Fahrstraßen gehandhabt werden können.

[0021] Bezogen auf die Züge hat man es mit Fixed-Block-LZB-Zügen (z.B. ETCS Level 1 und 2 und funkbasierter Fahrbetrieb FFB) und Moving-Block-LZB-Zügen (ETCS Level 3 und TRAINGUARD® MT ohne oder mit Stellwerk - z. B. SICAS) zu tun. Die Mischform sind Moving-Block-LZB-Züge mit Fixed-Block-Einschränkungen durch die Freimeldeabschnitte der Fahrstraßen anderer Stellwerke.

[0022] Durch eine ausgeführte Zugfahrt wieder verfügbar werdende Streckenteile werden durch die Fahrwegverwaltung bei Bedarf für den Aufbau anderer Fahrwege verwendet.

[0023] Die folgende Tabelle gibt eine übersichtliche Darstellung des Zusammenhangs zwischen den oben genannten Sicherungsverfahren, dem Fahrwegtyp, der Fahrwegbildung und der Fahrwegauflösung:

Sicherungsverfahren	gebildeter Fahrwegtyp	Fahrwegbildung basierend auf	Fahrwegauflösung durch
Züge ohne LZB	Fahrstraße	ganzen Fahrstraßen	Freimeldeabschnitte
fixed block-LZB	fixed block	Freimeldeabschnitten	Freimeldeabschnitte
fixed block-LZB	virtual fixed block	virtuellen Abschnitten und Freimeldeabschnitten	Zugortungsmeldungen
moving block-LZB	moving block	Zugortungsmeldungen	Zugortungsmeldungen

[0024] Alternativen der Fahrwegsicherung sind, dass das LZB-Streckengerät vom Stellwerk Fahrstraßen einstellen bzw. nachstellen lässt, z. B. bei einem Spurplanstellwerk. Es ist aber auch möglich, dass das LZB-Streckengerät vom Stellwerk einzelne Weichen mit Flankenschutz stellen lässt, z. B. bei SICAS-ESTW. Ist kein Stellwerk vorhanden, so kann das LZB-Streckengerät die Stell- und Überwachungslogik auch direkt steuern oder sogar selbst bereitstellen. Dies betrifft auch das Setzen der Signale. Schließlich kann es das LZB-Streckengerät auch dem Zug überlassen, Fahrwege oder besser Fahrwegelemente zu stellen und zu sichern (z.B. bei funkbasiertem Fahrbetrieb FFB).

[0025] Eine Übersicht über die Signalisierung des Fahrwegs zeigt die folgende Tabelle:

Sicherungsverfahren	Übertragung	Fahrwegsignalisierung
Züge ohne LZB	Signale	Signalbegriff
ETCS Level 1	Signale + Balisen	Signalbegriff + movement authority
ETCS Level 2/3	EURORADIO	movement authority
FFB	EURORADIO	Fahrwegzuweisung
TRAINGUARD® MT	Bidirektionales Kommunikationssystem	Fahrwegzuweisung oder movement authority

[0026] Alle Stellwerkbedienungen erfolgen über die Fahrwegbildung mittels der Fahrwegverwaltung, so dass eine Gefährdung durch andere Stellwerkbedienungen ausgeschlossen ist.

[0027] Das Stellwerk wird also als zugtyp-spezifischer Teilprozess für Züge ohne LZB in die Zugfolgesicherung des LZB-Streckengerätes eingegliedert und kann folglich auch durch die Sicherungslogik des LZB-Streckengerätes ersetzt werden.

[0028] Drei Beispiele sollen das System der Fahrwegbildung und Fahrwegverwaltung nachfolgend beispielhaft beschreiben:

1. Zug ohne LZB-Ausrüstung oder mit ETCS-Level1-Ausrüstung Bereitgestellt wird von der Fahrwegverwaltung ein Fahrweg, der zu der vom Stellwerk einzustellenden Fahrstraße passt. Dazu wird von der Fahrwegverwaltung (LZB-Ausrüstung) ein Fahrweg reserviert, der aus einzelnen Fahrwegelementen bestehen kann, bis dieser Fahrweg die einzustellende Fahrstraße umfasst. Dann wird das Stellwerk veranlasst, die Fahrstraße einzustellen. Auf diese Weise wird auch die stellwerkeigene Fahrwegsicherung aktiviert und der gesicherte Fahrweg dem Zug mittels Lichtsignalen mitgeteilt. Eine streckenseitige Zugortung (Freimeldung) bewirkt die schrittweise Auflösung der Fahrstraße, wodurch auch der reservierte Fahrweg wieder aufgelöst wird.

2. Moving-Block- LZB-Zug
Der Fahrweg wird ohne Berücksichtigung von ggf. vorhandenen Freimeldeabschnitten (einer Freimeldeabschnitt-Struktur) gebildet. Gestellt werden im Fahrweg liegende Fahrwegelemente. Dazu werden Stellanweisungen direkt an die betreffenden Elementsteuerungen gegeben oder ein vorhandenes Stellwerk wird veranlasst, Fahrstraßen zu stellen, die nur aus einzelnen Weichen einschließlich des zugehörigen Flankenschutzes bestehen. Dieser durch die Fahrwegverwaltung (LZB-Ausrüstung) reservierte Fahrweg wird unter Kennzeichnung des gesicherten Teils dem Zug mittels bidirektionaler Datenkommunikation über den Linienleiter mitgeteilt. Anhand der Positionsmeldungen des Zuges wird der Fahrweg hinter dem Zug gleich wieder aufgelöst. Die Moving-Block-Fahrwege werden unabhängig von den Beanspruchungen der Freimeldeabschnitte und streckenseitigen Zugortungsmeldungen verwaltet.

3. Fixed-Block-LZB-Zug
Ist die Einstellung einer Fahrstraße erforderlich, so beeinflusst die Struktur der einzelnen Fahrabschnitte der Stellwerks-Sicherungstechnik auch die Fahrwegbildung. Die Fahrwegbildung erfolgt anhand des Fixed-Block-Verfahrens, wobei die gebildeten Fahrwege dem entsprechenden Zug jeweils mitgeteilt werden. Die Auflösung geschieht wie beim Moving-Block-Zug.

[0029] Die Fahrwegverwaltung integriert also alle zugtyp-spezifischen Sicherungsverfahren. Damit wird der Mischbetrieb von Zügen aller Sicherungsverfahren ermöglicht, also aller Verfahren, für die eine Fahrwegbildung integriert wurde. Schließlich ist auch eine Integration der Fahrstraßensicherungslogik des Stellwerks in das LZB-Streckengerät möglich. Die Fahrwegverwaltung kann selbstverständlich auch als übergeordnete (auch der LZB-Streckenausrüstung übergeordnete) Verwaltung oder Einrichtung ausgeführt sein.

[0030] Das ausgeführte System beschreibt die Erfindung beispielhaft anhand einer Erweiterung der bekannten LZB-Streckenausrüstung.

Ansprüche

1. System zum sicheren Betrieb von auf Fahrstrecken verkehrenden gleisgebundenen Zügen,
bei dem zur Zugfolgesicherung im Raumabstand zumindest ein Fahrweg gebildet, eingestellt und mittels eines zu einer Zugbeeinflussung gehörenden Sicherungsverfahrens gesichert wird und bei dem der Fahrweg nach erfolgter Nutzung wieder aufgelöst wird,
wobei die Zugbeeinflussung dem Zug den eingestellten mittels des Sicherungsverfahrens gesicherten Fahrweg kommuniziert,
dadurch gekennzeichnet,
dass für alle Züge zur eineindeutigen Zuordnung von Fahrwegen und Zügen eine gemeinsame Fahrwegverwaltung für Zugbeeinflussungen mit unterschiedlichen Sicherungsverfahren vorgesehen ist, wobei die Fahrwegverwaltung

- nicht zu einem anderen Fahrweg gehörende Fahrstreckenteile reserviert,

- jeweils abhängig vom Sicherungsverfahren aus den reservierten Fahrstreckenteilen einen Fahrweg bildet,

- den Fahrweg einstellen und sichern lässt und

- den gebildeten Fahrweg wieder auflöst.

2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch eine Zugfahrt verfügbar werdende Fahrstreckenteile für die Bildung anderer Fahrwege verwendet werden.

3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine der Zugbeeinflussungen als linienförmige Zugbeeinflussung ausgebildet ist, bei der die Kommunikation mit einem entsprechend ausgerüsteten Zug jeweils beim Fahren entlang der Zugbeeinflussungslinie bidirektional stattfindet.

4. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherungsverfahren zur Fahrwegbildung das Fixed-Block-Verfahren unter Verwendung von Freimeldeabschnitten und/oder virtuellen Abschnitten, das Moving-Block-Verfahren unter Verwendung von Zugortungsmeldungen sowie Mischformen des Fixed-Block- und Moving-Block-Verfahrens umfasst.

5. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine der Zugbeeinflussungen ein Stellwerk mit einer Fahrstraße umfasst, das Stellwerk veranlasst wird, die Fahrstraße einzustellen, wenn der reservierte Fahrweg der einzustellenden Fahrstraße entspricht, und das zum Stellwerk gehörige Sicherungsverfahren für die eingestellte Fahrstraße aktiviert und die Fahrstraße dem Zug als gesicherter Fahrweg mittels Lichtsignal signalisiert wird.

6. System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedienung des Stellwerks mittels der Fahrwegverwaltung erfolgt.

7. System nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine fahrstreckenseitige Zugortung vorgesehen ist, welche den reservierten Fahrweg mittels Freimeldungen schrittweise auflöst.