UMSCHALTBARE, SICHERE EINRICHTUNG ZUM EMPFANGEN UND/ODER AUSSENDEN VON SIGNALEN ZUR ZUGBEEINFLUSSUNG AUF EINEM SCHIENENFAHRZEUG

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen zur Zugbeeinflussung auf einem Schienenfahrzeug, umfassend:

a) eine erste Fahrzeugkontrolleinheit für nach einem ersten Zugsicherungssystem gesendete und/oder auszusendende Signale mit einer ersten Antenne und einem Diplexer, der die mittels der ersten Antenne empfangenen Signale auf einen ersten Balisen-Receiver und auf einen ersten Loop-Receiver diplext;

b) eine zweite Fahrzeugkontrolleinheit für nach einem zweiten Zugsicherungssystem gesendete und/oder auszusendende Signale mit einer zweiten Antenne und einem zweiten Balisen-Receiver; und

c) einen Umschalter, um das Schienenfahrzeug mittels der ersten Fahrzeugkontrolleinheit oder mittels der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit zu betreiben.

[0002] Mit der zunehmenden Migration der Zugsicherungssysteme auf europäischen Bahnstrecken von eher proprietären, nationalen Zugsicherungssystemen auf das europäische, für einen grenzüberschreitenden Verkehr ausgelegte Zugsicherungssystem ETCS (European Train Control System Level 1 bis 3) sind auch die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) gefordert, mit der Industrie eine diesbezügliche technische Migrationslösung der Zugsicherungen (Generationsübergänge) im Rahmen der Einführung des Standards ETCS auf dem Netz der SBB einzusetzen. Hierbei sind aus Kostengründen solche Migrationlösungen für die Bahnbetreiber erforderlich, welche ein betrieblich und wirtschaftlich vertretbares Vorgehen in zeitlichen Stufen für die Periode des Übergangs möglich macht. Dabei sind diese Lösungen in der Konzeption natürlich immer durch die vorhandenen bestehenden Zugsicherungssysteme geprägt und demzufolge teilweise entsprechend unterschiedlich ausgebildet.

[0003] Der vollständige Ausbau resp. Umbau eines Streckenetzes eines Netzbetreibers auf die ETCS-Technologie nimmt meist Jahre in Anspruch. Die zu implementierende Funktionalität ist von der ETCS-Klassifizierung (Level 1, 2, 3) der Strecke abhängig, die funktionalen Eigenschaften sind entsprechend dem Level und den nationalen Definitionen anzupassen und auszubauen. Dabei ist auch der Upgrade der ETCS-Funktionalität über die Betriebsdauer möglich. So kann eine Level 1- oder Level 2-Strecke bei Bedarf in der Level-Funktionalität erhöht werden. Die drei vorgenannten Sachverhalte zeigen somit deutlich, dass lange Übergangszeiten bestehen, in welcher es erforderlich ist, dass Altsysteme und ETCS respektive verschiedene ETCS-Level gleichermassen betrieben werden können.

[0004] Ein erstes Migrationsprinzip kann in dem Nachbilden der jeweils bahnspezifischen Zugsicherungsfunktionalität der aktuell im Einsatz stehenden Technik mittels der neuen ETCS Technik bestehen. Während hier jedoch das Frontend mit der Schnittstelle zur Sicherungseinrichtung im Fahrweg bereits ETCS tauglich und kompatibel ist, ist jedoch die Schnittstelle hinein in die Fahrzeugsteuerung noch proprietär, d.h. auf das Fahrzeug angepasst. Der Datensatz im ETCS ist dabei meist noch länderspezifisch.

[0005] Ein zweites Migrationsprinzip besteht in einer Zugsicherungsfunktionalität auf der Basis ETCS nach den zutreffenden und anzuwendenden Subsets.
Daraus folgt, dass die Durchgängigkeit und Einheitlichkeit und Erfüllung des Standards Priorität hat und damit für den internationalen Verkehr geeignet ist. Auch hierbei werden in der Regel Balisen und optional auch der Loop eingesetzt.

[0006] Ursprünglich war vorgesehen, bei ETCS die punktförmige Übertragung (Balise) und die linienförmige Übertragung (Loop) mit der gleichen Mittenfrequenz von 4,5 MHz zu betreiben.

[0007] Damit war die Verwendung von einer selektiven, auf den verwendeten Frequenz-Spread angepassten Antenne vorteilhaft. Nachträglich wurde infolge von Interferenzeinflüssen zwischen den zwei Systemen der Balise und des Loops eine Verschiebung bei der Loop-Frequenz erforderlich. Damit waren die für das ursprüngliche Frequenzband mit 4,5 MHz Mittenfrequenz optimierten Antennen für den Empfang des Loop-Signals bei 13,5 MHz Mittenfrequenz nur noch bedingt geeignet. Zusätzlich ist für die optimale Signalauswertung des Loop-Signals ein darauf abgestimmter Loop Receiver erforderlich. Eine einfache Installation einer auf 13,5 MHz Mittenfrequenz abgestimmten Antenne ist aber häufig schon aus Platzgründen unmöglich, so dass das 13,5 MHz Signal mit einer im Grunde unter Umständen signifikant verschlechterten Empfangscharakteristik mit der 4,5 MHz-Antenne empfangen werden muss.

[0008] Es besteht daher nun die Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, welche alle Migrationsschritte beim Übergang von einem ersten Zugsicherungssystem der "alten" Konzeption zu einem zweiten Zugsicherungssystem der "neuen" ETCS-Konzeption einfach und kostengünstig möglich macht. Konkret heisst das, das nach der alten Konzeption ausgelegte erste Zugsicherungssystem ohne oder mit Loop mit auf 4,5 MHz Arbeits-Mittenfrequenz optimierten Komponenten in einem nach der neuen Konzeption aufgebautes System mit einem Loop mit auf 13,5 MHz Arbeits-Mittenfrequenz optimierten Komponenten umgebaut werden kann, um genau diese Loop-Funktionalität nutzen und die Redundanz im System klein zu halten resp. vermeiden zu können. Zusätzlich soll es möglich sein, nach einem Ausschalten der Übergangslösungen das System mit der neuen Konzeption auf einfache Weise ohne aufwendige Änderungen weiter betreiben zu können. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, da die Ausserbetriebnahme von Fahrzeugen ein grösseres logistischbetriebliches Problem für den Bahnbetreiber darstellt. Die Nutzung jeweils eines der zwei Zugsicherungssysteme auf dem Fahrzeug richtet sich nach dem technischen Stand der zu befahrenen Strecke. Dabei soll keine gegenseitige Beeinflussung der Signaleingänge der beiden Zugsicherungssysteme auf dem Fahrzeug möglich sein.

[0009] Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in die zweite Fahrzeugkontrolleinheit ein zweiter Loop-Receiver integriert ist und dem Diplexer ein Schaltbaustein zugeordnet ist, mit dem die mittels der ersten Antenne empfangenen Signale auf den zweiten Loop-Receiver schaltbar sind, wenn das Fahrzeug mittels der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit betrieben wird.

[0010] Auf diese Weise ist es möglich, bei der laufenden Fortführung der Migration von Schienenfahrzeugen zum zweiten Zugbeeinflussungssystem die Umschaltung zwischen der ersten und der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit unverändert zu belassen und dabei gleichzeitig zu ermöglichen, dass das zweite Zugbeeinflussungssystem auf die Signale des Loops und die gesamten Überwachungsfunktionalitäten des ersten Zugbeeinflussungssystems, die die Signale aus dem und/oder in den Loop umfassen, zurückgreifen kann. Zudem kann der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit so ein auf das erste Zugbeeinflussungssystem optimierter Loop-Receiver beigestellt werden. Damit können ein Grossteil der Sicherheits- und Zuverlässigkeitsattribute des ersten Zugbeeinflussungssystems auf das zweite Zugbeeinflussungssystem übertragen werden bzw. mit diesem gleichzeitig genutzt werden.

[0011] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der der Schaltbaustein ein Relais sein, das von der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit steuerbar ist. Es kann weiter vorgesehen sein, bei aufgezogenem Relais die mittels der ersten Antenne empfangenen Signale auf den zweiten Loop-Receiver zu schalten. Bei einer Störung in der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit oder bei einem kompletten Ausfall derselben ist eine Schaltung vorgesehen, die das Relais abfallen lässt, wodurch das mit der ersten Antenne empfangene Signal an den ersten Loop-Receiver der ersten Fahrzeugkontrolleinheit geschaltet ist. Ein besonderer Vorteil hinsichtlich der Einfachheit der verwendeten Komponenten kann dabei darin bestehen, dass der zweite Loop-Receiver mit dem ersten Loop-Receiver im wesentlichen baugleich ist. Im wesentlichen baugleich soll dabei aussagen, dass die auf den Loop gerichteten Eigenschaften dieses zweiten Loop-Receivers mit denen des ersten Loop-Receivers identisch sind, sich aber Unterschiede aufgrund der Anbindung an die zweite Fahrzeugkontrolleinheit ergeben können.

[0012] Typischerweise kann das erste Zugsicherungssystem ein Nicht-ETCS-System und das zweite Zugsicherungssystem ein ETCS-System sein. So ist beispielsweise im Netz der Schweizerischen Bundesbahnen und der BLS (Bern-Lötschberg-Simplon) das erste Zugsicherungssystem nach ETM S21 / ZUB 262ct und das zweite Zugsicherungssystem nach ETCS Level 1 oder Level 2 ausgestaltet.

[0013] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüche zu entnehmen.

[0014] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur einen schematischen Aufbau eines fahrzeugseitigen Zugkontrollsystems 2, wie dies beispielsweise auf einer(m) im schweizerischen Eisenbahnnetz verkehrenden Lokomotive bzw. Steuerwagen eingebaut ist. Ein erstes Fahrzeugkontrollgerät 4 arbeitet nach der Systembezeichnung ETM S21 / ZUB 262ct und weist eine erste Antenne 6 auf, die sowohl die von einer im Gleisbett angeordneten Balise übermittelten Signale, nachfolgend Balisen-Signale genannt, als auch die von einem entlang des Gleisbetts angeordneten Loop übermittelten Signale, nachfolgend Loop-Signale genannt, empfangen kann. Die Balisen-Signale werden dabei auf einer Mitten-Frequenz von 4,5 MHz und die Loop-Signale auf einer Mitten-Frequenz von 13,5 MHz gesendet. Ursprünglich waren auch die Loop-Signale auf einer Mittenfrequenz von 4,5 MHz gesendet worden, was dann aber zur Vermeidung von unerwünschten Interferenzen neu auf 13,5 MHz verschoben wurde. In einem Diplexer 8 werden die Signale nun an einen Balisen-Transmitter 10 und über einen Ausgang DIP_OUT2 an einen ersten Loop-Receiver 12 übermittelt. In dem Balisen-Transmitter 10 ist zudem ein Duplexer 14 angeordnet, der neben dem Empfang der Signale von der ersten Antenne 6 auch in der anderen Richtung die Aussendung des Telepowering-Signals TP für das Triggern der Balise zulässt. Dem Balisen-Transmitter 10 ist ein Balisen-Receiver 16 nachgeschaltet, der neben dem Empfang und der Weiterverarbeitung der 4,5 MHz Balisen-Signale auch das Controlling der Balisen-Signalkette ausführt. Dem Balisen-Receiver 16 schliesst sich ein Balisen-Decoder 18 an, der das Balisen-Signal auf Integrität prüft und entsprechend auf einen Fahrzeugkontrollbus EBIZ zur Steuerung der Lokomotive und/oder zur Information des Lokführers weiterleitet.

[0015] Analog dazu ist dem Loop-Receiver 12 ein Loop-Decoder 20 nachgeschaltet, der seine Signale ebenfalls an den Fahrzeugkontrollbus EBIZ abgibt. Diese erste Fahrzeugkontrolleinheit 4 ermöglicht so das Auslesen von ETCS-Loop- wie Balisen-Signalen mit dem nach ZUB 262ct vorgeschriebenen Sicherheitslevel und den für diese Zugsicherungssysteme relevanten Einträgen im Loop- und Balisen-Signal.

[0016] Weiter zeigt die Figur ein zweites Fahrzeugkontrollgerät 22, das nach einem zweiten Zugsicherungssystem, hier vorliegend ETCS Level 1 und Level 2, arbeitet. An dem Fahrzeugkontrollgerät 22 ist eine Antenne 24 angeschlossen, über die in gleisseitiger Richtung das schon zuvor erwähnte Telepowering-Signal auf einer Frequenz von 27 MHz ausgestrahlt wird. In fahrzeugseitiger Richtung wird mit der zweiten Antenne 24 das aufgrund des Telepowering-Signals ausgelöste Balisen-Signal auf einer Mittenfrequenz von 4,5 MHz empfangen. Das Balisen-Signal wird mit einem Balisen-Transmitter-Modul BTM weiterverarbeitet. Das zweite Fahrzeugkontrollgerät 22 weist zudem einen zweiten Loop-Receiver 26 auf, der mit dem ersten Loop-Receiver 12 insofern baugleich ist, als dies die Eigenschaften zum Empfangen und Weiterverarbeiten des Loop-Signals, das von der ersten Antenne 6 stammt, betrifft.

[0017] Neben dem Ausgang DIP_OUT2 weist der Diplexer 8 im ersten Fahrzeugkontrollgerät 4 einen weiteren Ausgang DIP_OUT1, über den das Loop-Signal der ersten Antenne 6 auf den zweiten Loop-Receiver 26 aufgeschaltet werden kann. Zur Ausführung dieses Schaltvorganges weist der Diplexer ein Relais R auf, das in aufgezogenem Zustand den weiteren Ausgang DIP_OUT1 beschaltet und so das Loop-Signal auf den zweiten Loop-Receiver 26 schaltet. Zur Steuerung des Relais R weist das zweite Fahrzeugkontrollgerät 22 eine Relais-Ansteuerung 28 auf, die so beschaltet ist, dass sich das Relais R bei einer Steuerung des Fahrzeugs durch das zweite Fahrzeugkontrollgerät 22 in aufgezogenem Zustand befindet. Sollte es zu einer Störung im zweiten Fahrzeugkontrollgerät 22 kommen oder sollte dieses gar komplett ausfallen, fällt auch das Relais R ab, und das Loop-Signal wird folglich auf den Ausgang DIP_OUT2 geschaltet.

[0018] Auf diese Weise ist nun mehr möglich, dass auch das zweite Fahrzeugkontrollgerät 22 trotz des teilweisen Rückgriffs auf Funktionalitäten und Einrichtungen, die nach dem ersten Zugsicherungssystem arbeiten, mit dem mit der ersten Antenne 6 empfangenen Loop-Empfangssignal versorgt wird. Sämtliche für das erste Fahrzeugkontrollgerät 4 geltenden Betrachtungen hinsichtlich RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) können somit auch auf die Signalkette im zweiten Fahrzeugkontrollgerät 22 bis zur Schnittstelle am Übergang von dem ersten zu dem zweiten Zugsicherungssystem zumindest teilweise übertragen werden. Das zweite Fahrzeuggerät 22 ist beispielsweise so in die Lage versetzt worden, die Loop-Signalkette onboard testen zu können.

Ansprüche

1. Einrichtung (2) zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen zur Zugbeeinflussung auf einem Schienenfahrzeug, umfassend:

a) eine erste Fahrzeugkontrolleinheit (4) für nach einem ersten Zugsicherungssystem gesendete und/oder auszusendende Signale mit einer ersten Antenne (6) und einem Diplexer (8), der die mittels der ersten Antenne (6) empfangenen Signale auf einen ersten Balisen-Transmitter (16) und auf einen ersten Loop-Receiver (12) verteilt,

b) eine zweite Fahrzeugkontrolleinheit (22) für nach einem zweiten Zugsicherungssystem gesendete und/oder auszusendende Signale mit einer zweiten Antenne (24) und einem zweiten Balisen-Transmitter,

c) einen Umschalter, um das Schienenfahrzeug mittels der ersten Fahrzeugkontrolleinheit (4) oder mittels der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit (22) zu betreiben,
dadurch gekennzeichnet, dass

d) in die zweite Fahrzeugkontrolleinheit (22) ein zweiter Loop-Receiver (26) integriert ist; und

e) dem Diplexer (8) ein Schaltbaustein (R) zugeordnet ist, mit dem die mittels der ersten Antenne (6) empfangenen Signale auf den zweiten Loop-Receiver (26) schaltbar sind, wenn das Fahrzeug mittels der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit (22) betrieben wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaltbaustein ein Relais (R) ist, das von der zweiten Fahrzeugkontrolleinheit (22) steuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Relais (R) definierte auf das jeweilige Zugsicherungssystem angepasste Impedanz- und HF-Parameter aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei aufgezogenem Relais (R) die mittels der ersten Antenne (6) empfangenen Signale auf den zweiten Loop-Signalverstärker (26) schaltbar sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Loop-Receiver (26) mit dem Loop-Receiver (12) in der ersten Fahrzeugkontrolleinheit wesentlichen baugleich ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
erste Zugsicherungssystem ein Nicht-ETCS-System und das zweite Zugsicherungssystem ein ETCS-System sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Zugsicherungssystem nach ETM S21 / ZUB 262ct und das zweite Zugsicherungssystem nach ETCS Level 1 oder Level 2 arbeitet.

Claims

1. Device (2) for receiving and/or transmitting signals for carrying out train control on a rail vehicle, comprising:

a) a first vehicle control unit (4) for signals which are transmitted and/or are to be transmitted in accordance with a first train protection system, with a first antenna (6) and a diplexer (8) which distributes the signals received by means of the first antenna (6) to a first balise transmitter (16) and to a first loop receiver (12),

b) a second vehicle control unit (22) for signals which are transmitted and/or are to be transmitted in accordance with a second train protection system, with a second antenna (24) and a second balise transmitter,

c) a switch for operating the rail vehicle by means of the first vehicle control unit (4) or by means of the second vehicle control unit (22),
characterised in that

d) a second loop receiver (26) is integrated into the second vehicle control unit (22); and

e) a switching module (R), with which the signals received by means of the first antenna (6) can be switched to the second loop receiver (26) if the vehicle is operated by means of the second vehicle control unit (22), is assigned to the diplexer (8).

2. Device according to claim 1,
characterised in that
the switching module is a relay (R) which can be controlled by the second vehicle control unit (22).

3. Device according to claim 2,
characterised in that
the relay (R) has defined impedance and HF parameters adjusted to the respective train protection system.

4. Device according to claim 2 or 3,
characterised in that
when the relay (R) is energised the signals received by means of the first antenna (6) can be switched to the second loop signal amplifier (26).

5. Device according to one of claims 1 to 4,
characterised in that
the second loop receiver (26) is constructed in essentially the same way as the loop receiver (12) in the first vehicle control unit.

6. Device according to one of claims 1 to 5,
characterised in that
the first train protection system is a non-ETCS system and the second train protection system is an ETCS system.

7. Device according to claim 6,
characterised in that
the first train protection system works in accordance with ETM S21 / ZUB 262ct and the second train protection system works in accordance with ETCS Level 1 or Level 2.

Revendications

1. Dispositif ( 2 ) de réception et/ou d'émission de signaux d'arrêt automatique des trains sur un véhicule ferroviaire comprenant .

a) une première unité ( 4 ) de contrôle de véhicule pour des signaux émis et/ou à émettre suivant un premier système automatique d'arrêt des trains ( 6 ) et un diplexeur ( 8 ) qui répartit les signaux reçus au moyen de la première antenne ( 6 ) sur un premier émetteur récepteur ( 16 ) formant balise et sur un premier récepteur ( 12 ) en boucle,

b) une deuxième unité ( 22 ) de contrôle de véhicule pour des signaux émis et/ou à émettre suivant un deuxième système d'arrêt automatique des trains, comprenant une deuxième antenne ( 24 ) et un deuxième émetteur récepteur formant balise,

c) un commutateur pour faire fonctionner le véhicule ferroviaire au moyen de la première unité ( 4 ) de contrôle de véhicule ou au moyen de la deuxième unité ( 22 ) de contrôle de véhicule,
caractérisé en ce que

d) un deuxième récepteur ( 26 ) en boucle est intégré dans la deuxième unité ( 22 ) de contrôle de véhicule ;

e) un module ( R ) de commutation, par lequel les signaux reçus au moyen de la première antenne ( 6 ) peuvent être appliqués au deuxième récepteur ( 26 ) en boucle, est associé au diplexeur ( 8 ) lorsque l'on fait fonctionner le véhicule au moyen de la deuxième unité ( 22 ) de contrôle de véhicule.

2. Dispositif suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que
le module de commutation est un relais ( R ) qui peut être commandé à partir dans la deuxième unité ( 22 ) de contrôle de véhicule.

3. Dispositif suivant la revendication 2,
caractérisé en ce que
le relais a des paramètres d'impédance et de HF adaptés de manière définie au système respectif d'arrêt automatique des trains.

4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce que
lorsque le relais ( R ) est déclenché, les signaux reçus au moyen de la première antenne ( 6 ) peuvent être appliqués au deuxième amplificateur ( 26 ) de signal en boucle.

5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que
le deuxième récepteur ( 26 ) en boucle a sensiblement la même construction que le récepteur ( 12 ) en boucle de la première unité de contrôle de véhicule.

6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que
le premier système d'arrêt automatique des trains est un système non ETCS et le deuxième système d'arrêt automatique des trains est un système ETCS.

7. Dispositif suivant la revendication 6,
caractérisé en ce que
le premier système d'arrêt automatique des trains fonctionne suivant ETM S21 / ZUB 262ct et le deuxième système d'arrêt automatique des trains fonctionne suivant ETCS level 1 ou level 2.

Zeichnung