VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES ZUGS INNERHALB EINES ZUGSICHERUNGSSYSTEMS, ZUGSICHERUNGSSYSTEM

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Zugs innerhalb eines Zugsicherungssystems, umfassend folgende Verfahrensschritte
• Erstellung eines Unfallmodells (AccM), wobei Unfallklassen und Unfalleinflussfaktoren bestimmt werden;
• Ermittlung einer für den Zug individuellen Streckenreservierung (RES) umfassend einen Streckenreservierungsbereich und ein Streckenprofil;
• Versenden einer Anfrage (A) zur Freigabe der ermittelten Streckenreservierung (RES) an eine Risikobewertungseinrichtung (MAXd);
• Durchführen einer Echtzeitrisikobewertung für die Streckenreservierung (RES) mittels der Risikobewertungseinrichtung (MAXd) für zumindest einen Teil der ermittelten verschiedenen Unfallklassen, wobei ein Risikofaktor (RF) für die Streckenreservierung (RES) ermittelt wird, und als Ergebnis ermittelt wird ob der Risikofaktor (RF) akzeptabel ist;
• Freigabe oder Ablehnung der Streckenreservierung (RES) in Abhängigkeit vom Ergebnis der Risikobewertung.
Somit kann die Planung, Konfiguration/Projektierung, Zulassung vereinfacht werden und die Streckenauslastung kann mit einem hohen Sicherheitslevel (safety integrity level SIL4) optimiert werden.

Beschreibung

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Zugs innerhalb eines Zugsicherungssystems und ein Zugsicherungssystem zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Zur Vermeidung von Unfällen im Eisenbahnbetrieb ist es bekannt, automatische Zugsicherungssysteme (Fahrwegsicherung und Zugfolgesicherung) einzusetzen [1][7][8].

[0003] Fahrwegsicherung und Zugfolgesicherung für ein Eisenbahnsystem erfolgt derzeit durch technische Anlagen, insbesondere durch Stellwerke, elektronische Zugsicherungssysteme, wie bspw. ETCS (European Train Control System) und operative Regeln [2].

[0004] Für die Auslegung eines Eisenbahnsystems gemäß dem Stand der Technik wird vorab einmalig eine statische Gefahrenanalyse und eine Risikobewertung für die Planung von Infrastruktur und operativen Betrieb durchgeführt.

[0005] offenbart die Verwendung eines Bayes'schen Netzwerks für die probabilistische Sicherheitsanalyse (PSA) von Eisenbahnlinien.

[0006] Ein Bayes'sches Netzwerk (auch genannt: Bayes'sches Netzwerk, Entscheidungsnetzwerk, Bayes(ian)-Modell oder probabilistisch gerichtetes azyklisches Graphenmodell) ist ein probabilistisches Graphenmodell (statistisches Modell), das einen Satz von Variablen und ihre bedingten Abhängigkeiten über einen gerichteten azyklischen Graphen (DAG) darstellt.

[0007] Damit ein Eisenbahnsystem, bei dem eine Risikoanalyse bei der Infrastrukturplanung durchgeführt wird, sicher betrieben werden kann, wird es so ausgelegt, dass auch der langsamste und längste Zug sicher geleitet werden kann. Dies führt jedoch dazu, dass das System für die meisten Züge zu defensiv ausgelegt ist (zu lange Gleisabschnitte, zu große Bremsabstände ...), so dass in der Regel keine optimale Streckenauslastung erreicht wird. Darüber hinaus werden statische Fahrstraßen und statische Fahrerlaubnisse erstellt. Aufgrund verschiedener Zugtypen und verschiedener Fahrstraßen erfordert dies einen hohen Projektierungs- und Verifikationsaufwand.

[0008] Bayes'sches Netzwerke werden auch im IT-Bereich eingesetzt, um Risikobewertungen im Rahmen von Security-Management durchzuführen [3][4][5][6].

[0009] [4] beschreibt eine Echtzeit-Sicherheitsbewertung zur Durchführung einer dynamischen Bewertung von Arbeitsschutzzuständen auf der Baustelle mithilfe eines Hidden Markov-Modells. Dabei wird das Sicherheitsrisiko der Arbeiter mit den Standorten vor Ort verknüpft.

Aufgabe der Erfindung

[0010] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Sicherung eines Zugs innerhalb eines Zugsicherungssystems und ein Zugsicherungssystem vorzuschlagen, mit deren Hilfe die Planung, Konfiguration/Projektierung, Zulassung vereinfacht werden kann und die Streckenauslastung mit einem hohen Sicherheitslevel (safety integrity level SIL4) optimiert werden kann.

Beschreibung der Erfindung

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem Zugsicherungssystem gemäß Anspruch 8.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

• Erstellung eines Unfallmodells, wobei Unfallklassen und Unfalleinflussfaktoren bestimmt werden;
• Ermittlung einer für den Zug individuellen Streckenreservierung umfassend einen Streckenreservierungsbereich und ein Streckenprofil;
• Versenden einer Anfrage zur Freigabe der ermittelten Streckenreservierung an eine Risikobewertungseinrichtung;
• Durchführen einer Echtzeitrisikobewertung für die Streckenreservierung mittels der Risikobewertungseinrichtung für zumindest einen Teil der ermittelten Unfallklassen, wobei ein Risikofaktor für die Streckenreservierung ermittelt wird, und als Ergebnis ermittelt wird, ob der Risikofaktor akzeptabel ist;
• Freigabe oder Ablehnung der Streckenreservierung in Abhängigkeit vom Ergebnis der Risikobewertung.

[0013] Das gemessene Verfahren verwendet ein statisch erstelltes Unfallmodell, um Eisenbahnunfälle zu verstehen und zu beschreiben. Die Unfallmodellierung erfolgt vorzugsweise außerhalb des Betriebs des Zugsicherungssystems. Als Unfallklassen können beispielsweise definiert werden: "Entgleisung", "Kollision mit anderen Zügen", "Kollision mit Personen/Objekten", "Unfälle auf Eisenbahnkreuzungen". Unter Unfalleinflussfaktoren versteht man Faktoren (Elemente), die zu den in den Unfallklassen enthaltenen Ereignissen beitragen können, also das Unfallrisiko beeinflussen, z. B. Umwelt, Fahrer, Fahrerentscheidung, Zug, Infrastruktur, Geschwindigkeit, Überwachung). Die Beschreibung u.a. der Infrastruktur und des Zugs muss dazu sicher (SIL4) ermittelt werden.

[0014] Gemäß der Erfindung wird nicht eine vordefinierte Fahrstraße freigegeben, sondern es wird eine individuelle Streckenreservierung erstellt, d. h. die Streckenreservierung wird speziell für einen ausgewählten Zug an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelt. Eine Streckenreservierung umfasst einen individuell für einen bestimmten Zug angewählten/ermittelten Streckenabschnitt der vom Zug zu befahrenden Strecke, ist jedoch nicht vorprojektiert, betrifft also keinen vorgegebenen Streckenabschnitt.

[0015] Die Streckenreservierung kann vom Zug direkt, vom Fahrdienstleiter oder von einer operativen Einrichtung angefragt werden. Dazu ermittelt der Fahrdienstleiter/die operative Einrichtung zunächst die Ausdehnung die Streckenreservierung für den ausgewählten Zug und das Streckenprofil. Das Streckenprofil umfasst eine Streckenbeschreibung für die Ausdehnung der Streckenreservierung, insbesondere ein Gradientenprofil (Höhenmeter des Reservierungsbereichs in Abhängigkeit von der Distanz), ein Geschwindigkeitsprofil (innerhalb des Reservierungsbereichs erlaubte maximale Geschwindigkeit abhängig von der Distanz erlaubte Achslast, Kurvenüberhöhung usw.). Die im Reservierungsbereich maximal erlaubte Geschwindigkeit ist insbesondere abhängig von der maximalen Streckengeschwindigkeit (erlaubte Höchstgeschwindigkeit), der maximalen Zuggeschwindigkeit (abhängig z. B. von der Achslast, Güterzug, Personenzug, Bremsvermögen, ...), Kurvenradius und Überhöhung in den Kurven, temporäre Langsamfahrstellen. Die Ausdehnung der Streckenreservierung wird bspw. davon beeinflusst, ob/wo sich weitere Züge, Arbeiter, Baustellen usw. auf der zu befahrenden Strecke befinden.

[0016] Die Anfrage erfolgt an die Risikobewertungseinrichtung, welche in Echtzeit eine Risikobewertung für die angefragte (individuell ermittelte) Streckenreservierung durchführt. Vorzugsweise wird die Risikobewertung für alle zuvor im Rahmen des Verfahrens ermittelten Unfallklassen durchgeführt. Die Echtzeitrisikobewertung umfasst die Ermittlung eines Risikofaktors für die Bewegung des ausgewählten Zugs innerhalb der Streckenreservierung. Das Risiko (Risikofaktor) wird also für jeden Zug individuell und in Echtzeit ermittelt und bewertet.

[0017] Die Risikobewertungseinrichtung verwendet die Echtzeit-Risikobewertung, um zu beurteilen, ob die für Streckenreservierung notwendigen Kommandos (Umstellen von Weichen, Fahrerlaubnis für Züge, ...) zulässig sind. Dazu wird die Unfallwahrscheinlichkeit (Risikofaktor) für die vordefinierten Unfallklassen ermittelt. Wenn der Risikofaktor unter einem zuvor festgelegten Grenzwert bleibt (Risikofaktor = akzeptabel), werden die für die Streckenreservierung notwendigen Kommandos (z. B. Stellung von Weichen, Signalen usw.) ausgeführt und die Streckenreservierung wird freigegeben. Die Freigabe der Streckenreservierung erfolgt also, wenn die für die Streckenreservierung benötigten Feldelemente gestellt sind (z. B. korrekte Weichenstellung, Signalstellung, Anweisung der Bahnübergangsöffnung). Die Freigabe der Streckenreservierung bewirkt eine Ausgabe einer Fahrberechtigung (movement authority) an einen Zug.

[0018] Mit der erfindungsgemäßen Risikobewertung kann die Risikobewertungseinrichtung bei Störungsmeldungen von Feldelementen oder Positions-/Geschwindigkeitsmeldungen des Zuges beurteilen, ob die aktuelle Situation zu einer Gefährdung führt und, wenn nötig, Sicherheitsmaßnahmen unternehmen.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren passt sich dynamisch der Verkehrssituation und den Befehlen des Betreibers an, berechnet alle individuellen Risiken und garantiert höchste Sicherheitsintegrität (SIL4) bei gleichzeitig höchstem Durchsatz innerhalb eines überwachten Kontrollbereichs, bevor es Befehle an Feldelemente und Fahrberechtigungen an Züge erteilt.

[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt eine generische Lösung, die keine spezifische Projektierung benötigt und das Zulassungsverfahren wesentlich vereinfacht. Es benötigt keine operativen Regeln und keine Projektierung von Fahrstraßen oder Fahrerlaubnissen.

[0021] Vorzugsweise wird zur Ermittlung der Streckenreservierung eine aktuelle Position des Zugs bestimmt. Die Positionsbestimmung erfolgt vorzugsweise mittels Satelliten (GNSS).

[0022] Um zu vermeiden, dass ein Zugteil auf der Strecke liegen bleibt und eine Gefahr für andere Züge darstellt, wird zur Ermittlung der Streckenreservierung vorzugsweise die Integrität des Zugs bestimmt.

[0023] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Echtzeitrisikobewertung ausschließlich auf Grundlage von physikalischen und/oder geometrischen Parametern der Unfalleinflussfaktoren und von Fehlerwahrscheinlichkeiten der Unfalleinflussfaktoren durchgeführt wird. Dies ist vorteilhaft, da die physikalischen und geometrischen Parameter einfach ermittelt werden können oder sowieso bekannt sind.

[0024] Die Fehlerwahrscheinlichkeit eines Unfalleinflussfaktors beeinflusst die Fehlerwahrscheinlichkeit der anderen Unfalleinflussfaktoren.

[0025] Bei einer besonderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Echtzeitrisikobewertung ein probabilistisches Graphenmodell (graphisches Modell) verwendet, welches das zuvor erstellt Unfallmodell beschreibt, wobei ein Graph mit Knoten und Kanten aufgebaut/instanziiert wird, wobei für jeden Knoten bedingte Wahrscheinlichkeiten hinterlegt sind. Probabilistische Graphische Modelle (PGM) sind Graphen mit Knoten und Kanten, wobei die Knoten Wahrscheinlichkeitsvariablen repräsentieren. Die Abwesenheit von Kanten zwischen Knoten des Graphen zeigt deren Unabhängigkeit an. Erfindungsgemäß wird ein Graph instanziiert/generiert, der die Topologie des Eisenbahnsystems repräsentiert. Der instanziierte Graph beschreibt also den Zug und die geometrische Infrastruktur des Eisenbahnsystems.

[0026] Vorzugsweise handelt es sich bei dem Graphen um einen gerichteten und/oder azyklischen Graphen, z.B. ein Graph gemäß Bayes'schen Netzwerk (gerichtet und azyklisch) oder gemäß einem Markov Modell.

[0027] Das erfindungsgemäß verwendete Graphenmodell ist ein statistisches Modell, das einen Satz von Variablen (Unfalleinflussfaktoren/Knoten) und ihre Abhängigkeiten über einen gerichteten, insbesondere azyklischen Graphen (DAG) darstellt. Die Abhängigkeiten der Knoten werden über bedingte Wahrscheinlichkeiten modelliert Der Graph beschreibt generisch das zuvor erstellte Unfallmodell. Der Graph kann als ein dynamisches Netzwerk betrachtet werden, das dazu eingerichtet ist, Unfallwahrscheinlichkeitsraten zu berechnen (Wahrscheinlichkeitsnetzwerk). Der generische Graph wird dynamisch, d.h. abhängig von der aktuellen Situation, der Streckenreservierung und der geometrischen Beschreibung der Strecke und des Zuges erzeugt. Idealerweise wird als Graph ein Bayes'sches Netzwerk (BN) verwendet, da Bayes'sche Netzwerke ideal sind, um ein aufgetretenes Ereignis zu erfassen und die Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, das eine von mehreren möglichen bekannten Ursachen der entscheidende Faktor war. Dabei wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung aller beteiligten Unfalleinflussfaktoren unter Ausnutzung bekannter bedingter Wahrscheinlichkeiten kompakt repräsentiert. Die bedingten Wahrscheinlichkeiten für jeden Knoten sind in einer Wahrscheinlichkeitstabelle hinterlegt. Die Struktur dieses Graphen und dessen Wahrscheinlichkeitstabellen werden durch das Unfallmodell bestimmt. Die Wahrscheinlichkeitstabellen umfassen physikalisch und/oder geometrische Parameter des jeweiligen Unfalleinflussfaktors sowie deren Fehlerwahrscheinlichkeiten. Die physikalischen und/oder geometrischen Parameter des Zuges (Achslast, Bremsvermögen, ...) können beispielsweise aus der Zugmechanik ermittelt werden

[0028] Zur Erstellung des Unfallmodells wird vorzugsweise ein systemtheoretischer Ansatz STAMP (Systems-Theoretic Accident Model and Processes) mit einer systemtheoretische Prozessanalyse STPA (Systems Theoretic Process Analysis) verwendet. Das Unfallmodell stellt die kausalen Abhängigkeiten zwischen Unfalleinflussfaktoren und Unfallklassen dar und dient als Basis für die Struktur des Graphen. Statt STAMP/STPA können auch andere Methoden verwendet werden.

[0029] Bei den Knoten handelt es sich vorzugsweise um Unfallklasseknoten und Elementknoten, wobei ein Elementknoten einen Unfalleinflussfaktor und wobei ein Unfallklassenknoten eine der Unfallklassen repräsentiert.

[0030] Für jeden Knoten ist eine bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilung (Wahrscheinlichkeitstabelle) der durch den Knoten repräsentierten Zufallsvariablen (Unfalleinflussfaktor) hinterlegt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung ordnet Zufallsvariablen den Elternknoten zu.

[0031] Die Streckenreservierung kann mehrere Streckenreservierungsteilbereiche umfassen, wobei für jeden Streckenreservierungsteilbereich ein (vorzugsweise gerichteter, insbesondere azyklischer) Teilgraph aufgebaut/instanziiert wird, der ein Subnetz darstellt.

[0032] Die Streckenreservierungsteilbereiche sind vorzugsweise definiert (begrenzt) durch Änderungen auf der Strecke. D. h., dass wenn sich ein Streckenparameter ändert (z. B. aufgrund eines neuen Gradientenprofils, Aufzweigung der Strecke durch eine Weiche, Änderung der Steigung der Strecke ...), endet der vorherige und beginnt der nächste Streckenreservierungsteilbereich. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da eine Änderung der Streckenparameter das Unfallrisiko (Risikofaktor) beeinflussen kann. Es wird also für jeden Streckenreservierungsteilbereich ein Teil-Risikofaktor berechnet. Dabei kann das Unfallrisiko der verschiedenen Streckenreservierungsteilbereiche von unterschiedlichen Unfalleinflussfaktoren abhängen. Die Subnetze der verschiedenen Streckenreservierungsteilbereiche können also unterschiedliche Arten und Anzahl von Knoten umfassen. Die Streckenreservierung wird nur dann freigegeben, wenn in jedem Streckenreservierungsteilbereich das Unfallrisiko (Teil-Risikofaktor) kleiner als der akzeptable Risikofaktor ist. Der Risikofaktor für die gesamte Streckenreservierung berechnet sich als Summe der Teil-Risikofaktoren.

[0033] Vorzugsweise werden in zeitlichen Abständen Positionsmeldungen des Zugs bestimmt und an die Risikobewertungseinrichtung übermittelt. Nach jeder Positionsmeldung werden für Streckenreservierungsteilbereiche aus den Positionsmeldungen erhaltene Daten in den Graphen eingetragen.

[0034] Eine Positionsmeldung umfasst vorzugsweise Positionsdaten, Zuginformationen (z. B. Zugintegrität, Zuglänge) und Geschwindigkeitsinformation. Sobald eine Positionsmeldung des Zuges (OBU) aktualisiert wird, werden die aktuellen Daten der Positionsmeldung in den Graphen eingetragen und es wird zumindest für die vorausliegenden (bezogen auf die aktuelle Position des Zugs) Streckenreservierungsteilbereich der Graph neu berechnet.

[0035] Die Subnetze sind untereinander verbunden, bilden also ein dynamisches Netzwerk, so dass eine Änderung in einem Subnetz zu Änderungen in den andere Subnetzen führen kann.

[0036] Die Erfindung betrifft auch ein Zugsicherungssystem zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Zugsicherungssystem umfasst

• eine Risikobewertungseinrichtung zur Erstellung einer Echtzeitrisikobewertung für eine zuvor bestimmte Streckenreservierung für einen Zug anhand eines Unfallmodells und zur Übermittlung von Kommandos an Feldelemente; und
• eine Übermittlungseinrichtung zur Übermittlung von Zuginformationen betreffend den Zug, wobei die Übermittlungseinrichtung eine Schnittstelle zu der Risikobewertungseinrichtung aufweist.

[0037] Die erfindungsgemäße Risikobewertungseinrichtung ist dazu eingerichtet, mithilfe eines Graphenmodells einen Risikofaktor für eine bestimmte Streckenreservierung auf SIL4-Ebene zu berechnen, diesen Risikofaktor mit einem zuvor festgelegten akzeptablen Risikofaktor zu vergleichen und ggf. die Streckenreservierung freizugeben, falls der berechnete Risikofaktor kleiner ist als der akzeptable Risikofaktor.

[0038] Die Übermittlungseinrichtung ist vorzugsweise im Zug angeordnet.

[0039] Vorzugsweise weist die Risikobewertungseinrichtung Schnittstellen zu Feldelementen des Zugsicherungssystems auf. Über diese Schnittstellen können die Feldelemente angesteuert und überwacht werden, um die Voraussetzungen zur Freigabe der Streckenreservierung zu schaffen (z.B. durch Umstellung von Weichen, Schalten von Signalen usw.).

[0040] Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems ist eine operative Einrichtung (OB) vorhanden zur Ermittlung der für den Zug individuellen Streckenreservierung, wobei die Streckenreservierung einen Streckenreservierungsbereich und, ein Streckenprofil umfasst, wobei die operative Einrichtung eine Schnittstelle zur Risikobewertungseinrichtung aufweist.

[0041] Die operative Einrichtung ist vorzugsweise eine Einrichtung mit Schnittstelle zu einem Train Management System. Das Train Management System ist dazu eingerichtet, einen Fahrplan zur Verfügung zu stellen, den Zugverkehr entsprechend dem Fahrplan zu steuern und zu überwachen, den aktuellen Fahrplan zu optimieren, bei Problemen im aktuellen Zugverkehr Konflikte zu erkennen und zu lösen.

[0042] Die operative Einrichtung erstellt die Streckenreservierungen mit aktuellen Zug- und Streckenparametern (Zuglänge, Bremsvermögen, Streckeneigenschaften, Gleiszustand) auf SILO-Ebene.

[0043] Die Risikobewertungseinrichtung übernimmt keine Entscheidung, wo der Zug hinfahren soll, und mit welchem Geschwindigkeitsprofil sich der Zug bewegen darf, hat also keinen Einfluss auf die Ausgestaltung der Streckenreservierung.

[0044] Vorzugsweise ist die operative Einrichtung auch dafür zuständig, die Streckenreservierung bei der Risikobewertungseinrichtung anzufragen. Alternativ hierzu kann eine Anfrage für eine Streckenreservierung beispielsweise auch vom Zug selbst erfolgen.

[0045] Bei der Einrichtung zur Übermittlung von Zuginformationen kann es sich beispielsweise um eine On-Board-Unit (OBU) des Zuges oder eine streckenseitige Einrichtung handeln.

[0046] Vorzugsweise umfasst die On-Board-Unit (OBU) eine Positionsbestimmungseinrichtung.

[0047] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Zugsicherungssystem kann die Betriebsoptimierung (Optimierung der Zugfahrten, Konfliktlösung) auf SILO-Ebene mit aktuellen Parametern erfolgen, wohingegen die Risikoanalyse flexibel in Echtzeit auf SIL4-Ebene erfolgt.

[0048] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

[0049] 

Fig. 1

zeigt eine schematische Darstellung des SIL4-Bereichs einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems.

Fig. 2

zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems mit SILO-Bereich.

Fig. 3

zeigt den Ablauf der verschiedenen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 4

zeigt einen Graphen eines probabilistischen Graphenmodells basierend auf einem Unfallmodell mit einem Unfallklasseknoten und einer Vielzahl von Elementknoten.

Fig. 5

zeigt ein Geschwindigkeitsprofil einer Streckenreservierung sowie Subnetze des für die Risikobewertung erstellten Graphen für die Streckenreservierung.

[0050] Figur 1 zeigt die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems. Das Kernstück des erfindungsgemäßen Steuerungssystems ist eine Risikobewertungseinrichtung MAXd.

[0051] Die Risikobewertungseinrichtung MAXd umfasst Elemente zur Fahrwegsicherung und Zugfolgesicherung. Darüber hinaus kann die Risikobewertungseinrichtung Elemente zum Rottenschutz und zur Sicherung von Eisenbahnkreuzungen umfassen.

[0052] Die Risikobewertungseinrichtung MAXd erhält von einer Übermittlungseinrichtung OBS über eine Schnittstelle Zuginformationen I_z betreffend einen Zug, für den eine Streckenreservierung RES freigegeben werden soll (ausgewählter Zug). Die Zuginformationen I_Z können beispielsweise Zugposition, Geschwindigkeit, Zuglänge, Masse, ... umfassen. Die Zugposition wird mittels einer Zugdetektionseinrichtung VD ermittelt. Die Zugdetektionseinrichtung VD und die Übermittlungseinrichtung OBS können (müssen aber nicht) im Zug angeordnet sein. Bei der Übermittlungseinrichtung OBS kann es sich beispielsweise um eine fahrzeugseitige Steuereinrichtung handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass die Zugformationen I_Z von einer (Zug)externen Übermittlungseinrichtung an die Risikobewertungseinrichtung MAXd übermittelt werden und/oder dass die Zugdetektionseinrichtung VD streckenseitig angeordnet ist.

[0053] Die Risikobewertungseinrichtung MAXd erhält über eine weitere Schnittstelle Informationen I_FE von Feldelementen FE betreffend die momentanen Zustände der Feldelemente FE.

[0054] Die Risikobewertungseinrichtung MAXd ist dazu eingerichtet, Kommandos K an die Feldelemente weiterzugeben, um die Voraussetzungen für eine Freigabe einer Streckenreservierung (RES) zu schaffen. Darüber hinaus kann die Risikobewertungseinrichtung MAXd dazu eingerichtet sein, Fahrerlaubnisse MA an Züge zu übermitteln. Alternativ kann die Fahrerlaubnis MA auch über streckenseitige Signale dem Zug mitgeteilt werden (nicht dargestellt). In Figur 1 wird davon ausgegangen, dass die Übermittlungseinrichtung OBS innerhalb des Zuges angeordnet ist, sodass die Übermittlungseinrichtung OBS auch die Fahrerlaubnis MA entgegennehmen kann.

[0055] Erfindungsgemäß wird die Streckenreservierung RES außerhalb des SIL 4 Bereichs des erfindungsgemäßen Zugsicherungssystems erstellt. Dies kann durch eine operative Einrichtung OP erfolgen, wie in Figur 2 gezeigt. Als "operative Einrichtung" kann ein Rechner mit einer Businesslogik zur Bewegungssteuerung, insbesondere mit einer Entscheidungsunterstützungs-Software (Decision Support System) dienen. Stattdessen kann aber auch ein Fahrdienstleiter einen Teil der Aufgaben der operativen Einheit übernehmen. Die operative Einrichtung OP ist zuständig für die Betriebsoptimierung (Optimierung der Zugfahrten). Diese Betriebsoptimierung findet auf SILO-Ebene mit aktuellen Parametern (Zuglänge, Bremsvermögen, Streckeneigenschaften, Gleiszustand).

[0056] Die operative Einrichtung OP kennt die nationalen Anforderungen und die Betriebsregeln. Von der Risikobewertungseinrichtung MAXd wird der Systemzustand SYS (d.h. Feldelementzustände, Position, Geschwindigkeit von Zügen stc.) an die operative Einrichtung OP übertragen. Auf dieser Basis kann die operative Einrichtung OP individuell für einen speziellen Zug eine Streckenreservierung RES generieren, d. h. die Ausdehnung der Streckenreservierung RES individuell festlegen, ein Streckenprofil umfassend ein Geschwindigkeitsprofil MP ermitteln und die Weichen in die richtige Lage für die Streckenreservierung RES bringen.

[0057] Die operative Einrichtung OP erstellt also individuell für einen ausgewählten Zug eine Streckenreservierung RES. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform erfolgt eine Anfrage A der Streckenreservierung (Bitte um Freigabe einer zuvor erstellten Streckenreservierung RES) an die Risikobewertungseinrichtung MAXd ebenfalls über die operative Einrichtung OP.

[0058] Die operative Eirichtung kommuniziert mit einer Zugmanagementeinheit TMS, die für die Planung der Zugfahrten zuständig ist. Insbesondere wird der Systemzustand SYS an die die Zugmanagementeinheit TMS übertragen, da dieser benötigt wird, damit die Zugmanagementeinheit TMS eventuell dispositiv eingreifen kann; z. B. zum Umleiten von nachfolgenden Zügen bei Störung eines Zuges auf der Strecke.

[0059] Hauptaufgabe der Risikobewertungseinrichtung MAXd ist es, eine Risikobewertung für eine angefragte Streckenreservierung RES auf Basis eines zuvor aufgestellten Unfallmodells AccM sowie auf Basis der Zuginformationen I_Z und der Feldelementinformationen I_FE zu berechnen. Anhand der Risikobewertung entscheidet die Risikobewertungseinrichtung MAXd, ob die angefragte Streckenreservierung RES freigegeben wird und der betreffende Zug die entsprechende Fahrerlaubnis MA erhält. Die Echtzeitrisikobewertung findet auf SIL4-Ebene statt.

[0060] Figur 3 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens: Erhält die Risikobewertungseinrichtung MAXd eine Anfrage A für eine Streckenreservierung RES für einen bestimmten Zug, berechnet die Risikobewertungseinrichtung MAXd anhand des Unfallmodells AccM und der ihr zur Verfügung stehenden Zuginformationen I_Z und Feldelementinformationen I_FE in Echtzeit einen Risikofaktor RF für die angefragte Streckenreservierung RES, bzw. mehrere Teil-Risikofaktoren für Streckenreservierungsteilbereiche der Streckenreservierung RES. Liegt der Risikofaktor RF unterhalb eines zuvor festgelegten akzeptablen Grenzwertes Lim, übermittelt die Risikobewertungseinrichtung MAXd Kommandos K an die Feldelemente FE zur Einstellung der für die Streckenreservierung RES notwendigen Feldelementeinstellungen. Sobald die notwendigen Feldelementeinstellungen vorgenommen wurden (die Streckenreservierung RES also "befahrbar" ist), erteilt die Risikobewertungseinrichtung die Fahrerlaubnis MA. Liegt der ermittelte Risikofaktor RF oberhalb des akzeptablen Grenzwertes Lim, werden keine Kommandos K und keine Fahrerlaubnis MA erteilt. Stattdessen kann eine Information bezüglich der Ablehnung der Anfrage A an die operative Einheit OP übermittelt werden, sodass diese eine alternative Streckenreservierung erstellen kann.

[0061] Zur Erstellung des Unfallmodell AccM, welches für die erfindungsgemäße Echtzeitrisikobewertung verwendetet wird, werden auf Basis von Zug- und Streckeneigenschaften Unfallklassen (beispielsweise Entgleisung, Kollisionen mit anderen Zügen, Kollision mit Personen/Objekten, Unfälle auf Eisenbahnkreuzungen) definiert.

[0062] Das Unfallmodell wird durch einen gerichteten Graphen G eines Graphenmodells dargestellt, bspw. durch ein Bayes'sches Netzwerk. Figur 4 zeigt einen entsprechenden Graphen für die Unfallklasse "Entgleisung" D. Die Unfallklasse D stellt einen Knoten (Unfallklassenknoten - oval dargestellt) des Graphen G dar. Der Graph G umfasst des Weiteren Elementknoten (rund dargestellt), wobei jeder Elementknoten einen Unfalleinflussfaktor darstellt (hier: Fahrer VD, Fahrerentscheidungen VDDE, fahrzeugseitige System (Überwachung) S, Geschwindigkeit V, Infrastruktur INF, Zug RS, Umwelteinflüsse E).

[0063] Die im vorliegenden Fall berücksichtigten Unfalleinflussfaktoren weisen folgende zugehörigen geometrischen/physikalischen Parameter/Fehlerraten auf, die bei der Erstellung der Wahrscheinlichkeitstabellen berücksichtigt werden:

Unfalleinflussfaktor (Netzwerkknoten)	Geometrische/physikalische Parameter/Fehlerrate
ETCS Mode	Wahrscheinlichkeit für verschiedene Sicherungsmodi (Fahrwegbeobachtung durch Triebfahrzeugführer (staff responsibility SR), Fahren auf Sicht (on sight - OS), Vollüberwachung (full supervision - FS)
Fahrer	Fehlerrate des entsprechenden Fahrers
Fahrerentscheidung	Wahrscheinlichkeiten für Bremsen, Beschleunigen, keine Aktion
Zug	Fehlerrate des Zuges, Geschwindigkeit, Achslast, Kurvenradius, Überhöhung in Kurven
Umwelt	Wahrscheinlichkeit für Erdrutsch, Lawinen, Steinschlag
Geschwindigkeit	Bremsleistung des Zuges, Beschleunigungsvermögen des Zuges
Infrastruktur	Fehlerrate des Gleises, Art des Zuges, Geschwindigkeit des Zuges
Überwachung (OBU)	Wahrscheinlichkeit des Überwachungsmodus (SR, OS, FS); hängt von den Verfügbarkeitsraten des Onboard Systems ab

[0064] Die Kanten des Graphen G (durch Pfeile dargestellt) zeigen an, welche Unfalleinflussfaktoren andere Unfalleinflussfaktoren beeinflussen. Pro Knoten ist eine Wahrscheinlichkeitstabelle hinterlegt, wobei die Wahrscheinlichkeitstabelle keine "trainierten Daten", sondern Streckendaten, Zugdaten sowie Fehlerraten von Elementen und deren bedingte Wahrscheinlichkeiten (in Abhängigkeit von anderen Unfallklasseknoten) umfasst.

[0065] Der Graph bildet ein "Wahrscheinlichkeitsnetzwerk", welches von der Topologie des Eisenbahnsystems abhängt (also von der geometrischen Beschreibung der Infrastruktur und des Zuges). Eine Veränderung der Zug- oder Streckeneigenschaften (z.B. maximal erlaubte Geschwindigkeit) ändert auch die Wahrscheinlichkeitstabelle. Die Berechnung der in der Wahrscheinlichkeitstabelle hinterlegten Wahrscheinlichkeiten ist deterministisch.

[0066] Figur 5 zeigt ein Geschwindigkeitsprofil MP eines Zuges einer Zuglänge LT innerhalb einer 260m langen Streckenreservierung RES. Die Streckenreservierung RES ist in Streckenreservierungsteilbereiche aufgeteilt, wobei für jeden Streckenreservierungsteilbereich ein Subnetz in Form eines Teilgraphen, analog zu Figur 4, erstellt wird. Für eine Streckenreservierung RES werden also eine Vielzahl von Teilgraphen/Subnetzen erstellt, die zusammen einen Graphen für die zu beurteilende Streckenreservierung RES bilden. Ein Subnetz ist in Figur 5 beispielhaft mit schwarz ausgefüllten Knoten dargestellt. Die einzelnen Subnetze sind in Figur 5 an den jeweiligen Streckenabschnitten (Distanz d) innerhalb der Streckenreservierung RES eingezeichnet. Es werden also für mehrere Streckenreservierungsteilbereiche (reservation sub areas) entlang des Verlaufs des Reservierungsbereichs Subnetze erstellt und instanziiert (Instanziierung = Berechnung der konkreten Wahrscheinlichkeitstabellen für einzelnen Knoten). Die Streckenreservierungsteilbereiche sind definiert durch Änderungen auf der Strecke (z. B. Änderung der Weichenstellung, Änderung der maximal zulässigen Geschwindigkeit). Aufgrund dieser Änderungen auf der Strecke ändert sich Wahrscheinlichkeiten der Unfalleinflussfaktoren und somit der Einfluss der einzelnen Unfalleinflussfaktoren auf die Unfallwahrscheinlichkeit der Unfallklasse, mit der die Unfalleinflussfaktoren verknüpft sind. In Bereichen, in denen der Zug abgebremst werden soll, sind daher die Subnetze enger aneinandergereiht. Darüber hinaus sind die Subnetze untereinander verbunden (Dynamic Bayesian Network), so dass eine Änderung in einem Subnetz auch zu Änderungen in den anderen Subnetzen führen kann. Ein Unfalleinflussfaktor eines Reservierungsteilbereichs beeinflusst also den entsprechenden Unfalleinflussfaktor eines nachfolgenden Reservierungsteilbereichs.

[0067] Für verschiedene Reservierungsteilbereiche unterscheidet sich daher die Wahrscheinlichkeitstabelle für einen bestimmten Unfalleinflussfaktor, so dass die Wahrscheinlichkeitstabellen für die verschiedenen Reservierungsteilbereiche und somit auch die Risikofaktoren separat berechnet werden müssen. Die Subnetze können sich durch die Anzahl und Art der Knoten und/oder durch die zu den Knoten hinterlegten Wahrscheinlichkeitstabellen unterscheiden. Die Unterteilung in Reservierungsteilbereiche erfolgt vorzugsweise so, dass die Länge eines Reservierungsteilbereichs höchstens so lang ist wie die Länge LT des Zuges, für den die Streckenreservierung RES gilt.

[0068] Die Wahrscheinlichkeit der Knoten können aktualisiert/neu berechnet werden, beispielsweise sobald eine aktuelle Positionsmeldung des Zuges vorliegt. Eine Positionsmeldung umfasst z. B. Positionsdaten, Zugdaten, Geschwindigkeitsinformation, Information betreffend Zugintegrität. Dazu werden die Daten der neuen Positionsmeldung in den Graphen eingetragen und es wird für alle (bezüglich der aktuellen Zugposition vorausliegenden) Reservierungsteilbereiche die Daten neu eingetragen. D.h. dass z.B. bei einem Geschwindigkeitsknoten, der vorher nur eine Wahrscheinlichkeit für eine gewisse Geschwindigkeit hatte, die konkrete gemeldete Geschwindigkeit eingetragen wird. Die beeinflusst dann natürlich die Wahrscheinlichkeiten der nachfolgenden Knoten. Diese Wahrscheinlichkeiten werden mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitstabellen berechnet. Ein Knoten kann also entweder eine Wahrscheinlichkeit (z.B. für eine bestimmte Geschwindigkeit) darstellen oder einen konkreten Wert (z.B. eine bestimmte Geschwindigkeit) eingetragen haben.

[0069] Bevor der Zug aufgrund des herannahenden Endes der Streckenreservierung RES zu bremsen beginnt, besteht die Möglichkeit, dass eine neue/erweiterte Streckenreservierung angefragt wird, um ein Abbremsen des Zuges zu vermeiden. Eine solche Anfrage kann beispielsweise von einem zugseitigen Gerät (On Board Unit) gestellt werden.

[0070] Durch die individuelle Generierung von Streckenreservierungen und der Durchführung von Echtzeitrisikoanalysen ist es möglich, den Durchsatz der Strecke erheblich zu erhöhen: Befinden sich beispielsweise auf der von Zug A zu befahrenen Strecke noch ein weiterer Zug B innerhalb eines Bereichs, der nach dem Stand der Technik zu einer bestimmten Fahrstraße gehört, dürfte Zug A in diesem Bereich nicht einfahren, solange sich Zug B innerhalb der Fahrstraße befindet. Gemäß der Erfindung hingegen kann für Zug A trotzdem eine individuelle Streckenreservierung festgelegt werden. Die Länge der Streckenreservierung wird dann so festgelegt, dass sie vor Erreichen des Zuges B endet. Im Geschwindigkeitsprofil der Streckenreservierung für Zug A muss Zug A entsprechend abgebremst werden. Gemäß der Erfindung reicht der erfindungsgemäße Reservierungsbereich dann zwar nicht so weit wie die Fahrstraße gemäß dem Stand der Technik. Der Zug A kann aber innerhalb der Streckenreservierung zumindest langsam fahren. Spätestens vor Erreichen der in der Streckenreservierung hinterlegten Bremskurve wird eine neue Streckenreservierung von der operativen Einheit angefragt (da inzwischen vermutlich der Grund für die geplante Bremsung nicht mehr existiert - z. B. Zug B ist weitergefahren).

[0071] Die Erfindung ermöglicht eine ganzheitliche Sicht auf alle relevanten Elemente der SIL4-Sicherheitslogik, das Risiko für jeden Zug individuell und in Echtzeit zu bewerten, insbesondere ob die aktuelle Situation zu keiner Gefährdung führt und ob Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden müssen. Als mathematischer Ansatz wird dazu ein Bayes'sches Netz verwendet, das dynamisch abhängig von der aktuellen Situation erzeugt wird. Für die Struktur dieses Netzes und dessen Wahrscheinlichkeitstabellen wird die geometrische Beschreibung der Infrastruktur und des Zuges verwendet. Die Zugdynamik wird mit Hilfe bekannter physikalischer Gesetze berechnet. Das erfindungsgemäße Sicherheitskonzept passt sich dynamisch der Verkehrssituation und den Befehlen der Betreiber an, berechnet alle individuellen Risiken und garantiert höchste Sicherheitsintegrität (SIL4) bei gleichzeitig höchstem Durchsatz für alle relevanten Elemente innerhalb des Kontrollbereichs, bevor es Befehle an Feldelemente und Bewegungsbefugnisse an Züge erteilt. Bei dem erfindungsgemäßen Ansatz handelt es sich um eine generische Lösung die keine spezifische Projektierung benötigt und das Zulassungsverfahren wesentlich vereinfacht.

Bezugszeichenliste

[0072] 

A

Anfrage zur Freigabe einer Streckenreservierung

AccM

Unfallmodell

D

Unfallklasse "Entgleisung"

FE

Feldelementen

G

gerichteter Graph

I_FE

Informationen

I_Z

Zuginformationen

K

Kommandos an Feldelemente

Lim

Grenzwert für Risikobewertung

LT

Zuglänge

MA

Fahrerlaubnis

MP

Geschwindigkeitsprofil

MAXd

Risikobewertungseinrichtung

OBS

Übermittlungseinrichtung

OP

operative Einrichtung

RES

Streckenreservierung

RF

Risikofaktor

SYS

Systemzustand

TMS

Zugmanagementeinheit

VD

Zugdetektionseinrichtung

D

Unfalleinflussfaktor: Zuverlässigkeit des Fahrers

VDDE

Unfalleinflussfaktor: Fahrerentscheidungen

E

Unfalleinflussfaktor: Gefahren in der Umgebung (z.B. Erdrutsch, Lawine, Überschwemmung)

INF

Unfalleinflussfaktor: Schäden der Infrastruktur (z.B. Gleisbruch)

RS

Unfalleinflussfaktor: Schäden des Zuges

S

Unfalleinflussfaktor: Modus des fahrzeugseitigen Systems

V

Unfalleinflussfaktor: erwartete oder aktuelle Geschwindigkeit des Zuges

Literaturliste

[0073] 

[1] J. Pachl "Systemtechnik des Schienenverkehrs" Vieweg+Teubner Verlag, 2011

[2] Z. Grande et al. "Probabilistic Safety Analysis of High Speed and Conventional Lines Using Bayesian Networks" XII Congreso de Ingenieria del Transporte, Valencia, 2016 DOI: http://dx.coi.org/10.4995/CIT2016.2016.3428

[3] D. Lopez "Dynamic Risk Assessment in Information Systems: State-of-the-art" The 6th International Conference on Information Technology, 2013

[4] H. Jiang et al. "Real-Time safety Risk Assesment Based on a Real-Time Location System for Hydropower Construction Sites" Hindawi Publishing Corporation The Scientific World Journal Article ID 235970, 2014, DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2014/235970

[5] K. Haslum "A Framework for Distributed Intrusion Prediction and Prevention UsingHidden Markov Models and Online Fuzzy Risk Assessment" Third International Symposium on Information Assurance and Security, 2007 DOI: 10.1109/IAS.2007.67

[6] N. Poolsappasit "Dynamic Security Risk Management Using Bayesian Attack Graphs" IEEE Transactions on Dependable and secure computing, Vol. 9, No. 1 January/February 2012

[7] G. Theeg, S. Vlasenko "Railway Signalling & Interlocking" Eurailpress, 2009

[8] P. Stanley "ETCS for Engineers" Eurailpress, 2011

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung eines Zugs innerhalb eines Zugsicherungssystems, umfassend folgende Verfahrensschritte

• Erstellung eines Unfallmodells (AccM), wobei Unfallklassen und Unfalleinflussfaktoren bestimmt werden;

• Ermittlung einer für den Zug individuellen Streckenreservierung (RES) umfassend einen Streckenreservierungsbereich und ein Streckenprofil;

• Versenden einer Anfrage (A) zur Freigabe der ermittelten Streckenreservierung (RES) an eine Risikobewertungseinrichtung (MAXd) ;

• Durchführen einer Echtzeitrisikobewertung für die Streckenreservierung (RES) mittels der Risikobewertungseinrichtung (MAXd) für zumindest einen Teil der ermittelten verschiedenen Unfallklassen, wobei ein Risikofaktor (RF) für die Streckenreservierung (RES) ermittelt wird, und als Ergebnis ermittelt wird ob der Risikofaktor (RF) akzeptabel ist;

• Freigabe oder Ablehnung der Streckenreservierung (RES) in Abhängigkeit vom Ergebnis der Risikobewertung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Streckenreservierung (RES) eine aktuelle Position des Zugs bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Streckenreservierung (RES) die Integrität des Zugs bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Echtzeitrisikobewertung ausschließlich auf Grundlage von physikalischen und/oder geometrischen Parametern und von Fehlerwahrscheinlichkeiten der Unfalleinflussfaktoren durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Echtzeitrisikobewertung ein probabilistisches Graphenmodell verwendet wird, welches das zuvor erstellte Unfallmodell (AccM) beschreibt, wobei ein Graph (G) mit Knoten und Kanten aufgebaut/instanziiert wird, wobei für jeden Knoten bedingte Wahrscheinlichkeiten hinterlegt sind

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Knoten Unfallklasseknoten und Elementknoten umfassen, wobei ein Elementknoten einen der physikalischen und/oder geometrischen Parameter eines der Unfalleinflussfaktoren und ein Unfallklassenknoten eine der Unfallklassen repräsentiert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Graphen (G) um einen gerichteten und/oder azyklischen Graph (G) handelt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Knoten Unfallklasseknoten und Elementknoten umfassen, wobei ein Elementknoten einen der Unfalleinflussfaktoren und wobei ein Unfallklassenknoten eine der Unfallklassen repräsentiert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckenreservierung (RES) mehrere Streckenreservierungsteilbereiche umfasst, wobei für jeden Streckenreservierungsteilbereich ein Teilgraph aufgebaut/instanziiert wird, der ein Subnetz darstellt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zeitlichen Abständen Positionsmeldungen des Zugs bestimmt und an die Risikobewertungseinrichtung (MAXd) übermittelt werden und dass nach jeder Positionsmeldung für Streckenreservierungsteilbereiche aus den Positionsmeldungen erhaltene Daten in den Graphen (G) eingetragen werden.

11. Zugsicherungssystem zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit

• einer Risikobewertungseinrichtung (MAXd) zur Erstellung einer Echtzeitrisikobewertung für eine zuvor bestimmte Streckenreservierung (RES) für einen Zug anhand eines Unfallmodells (AccM) und zur Übermittlung von Kommandos (K) an Feldelemente (FE);

• einer Übermittlungseinrichtung (OBS) zur Übermittlung von Zuginformationen (I_z) betreffend den Zug, wobei die Übermittlungseinrichtung (OBS) eine Schnittstelle zu der Risikobewertungseinrichtung (MAXd) aufweist;

12. Zugsicherungssystem nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Risikobewertungseinrichtung (MAXd) Schnittstellen zu Feldelementen (FE) aufweist.

13. Zugsicherungssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine operative Einrichtung (OP) vorhanden ist zur Ermittlung der für den Zug individuellen Streckenreservierung (RES), wobei die Streckenreservierung (RES) einen Streckenreservierungsbereich und ein Streckenprofil umfasst, wobei die operative Einrichtung (OP) eine Schnittstelle zur Risikobewertungseinrichtung (MAXd) aufweist.

14. Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Übermittlungseinrichtung um eine On-Board-Unit des Zuges oder eine streckenseitige Einrichtung handelt.

15. Zugsicherungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die On-Board-Unit eine Positionsbestimmungseinrichtung umfasst.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Verfahren zur Steuerung eines Zugs innerhalb eines Zugsicherungssystems, umfassend folgende Verfahrensschritte

• Erstellung eines Unfallmodells (AccM), wobei Unfallklassen und Unfalleinflussfaktoren bestimmt werden;

• Ermittlung einer für den Zug individuellen Streckenreservierung (RES), indem ein Streckenreservierungsbereich und ein Streckenprofil ermittelt wird;

• Versenden einer Anfrage (A) zur Freigabe der ermittelten Streckenreservierung (RES) an eine Risikobewertungseinrichtung (MAXd) ;

• Durchführen einer Echtzeitrisikobewertung für die Streckenreservierung (RES) mittels der Risikobewertungseinrichtung (MAXd) für zumindest einen Teil der ermittelten verschiedenen Unfallklassen, wobei ein Risikofaktor (RF) für die Streckenreservierung (RES) ermittelt wird, und als Ergebnis ermittelt wird ob der Risikofaktor (RF) akzeptabel ist;

• Freigabe oder Ablehnung der Streckenreservierung (RES) in Abhängigkeit vom Ergebnis der Risikobewertung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Streckenreservierung (RES) eine aktuelle Position des Zugs bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Streckenreservierung (RES) die Integrität des Zugs bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Echtzeitrisikobewertung ausschließlich auf Grundlage von physikalischen und/oder geometrischen Parametern und von Fehlerwahrscheinlichkeiten der Unfalleinflussfaktoren durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Echtzeitrisikobewertung ein probabilistisches Graphenmodell verwendet wird, welches das zuvor erstellte Unfallmodell (AccM) beschreibt, wobei ein Graph (G) mit Knoten und Kanten aufgebaut/instanziiert wird, wobei für jeden Knoten bedingte Wahrscheinlichkeiten hinterlegt sind

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Knoten Unfallklasseknoten und Elementknoten umfassen, wobei ein Elementknoten einen der physikalischen und/oder geometrischen Parameter eines der Unfalleinflussfaktoren und ein Unfallklassenknoten eine der Unfallklassen repräsentiert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Graphen (G) um einen gerichteten und/oder azyklischen Graph (G) handelt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Knoten Unfallklasseknoten und Elementknoten umfassen, wobei ein Elementknoten einen der Unfalleinflussfaktoren und wobei ein Unfallklassenknoten eine der Unfallklassen repräsentiert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckenreservierung (RES) mehrere Streckenreservierungsteilbereiche umfasst, wobei für jeden Streckenreservierungsteilbereich ein Teilgraph aufgebaut/instanziiert wird, der ein Subnetz darstellt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zeitlichen Abständen Positionsmeldungen des Zugs bestimmt und an die Risikobewertungseinrichtung (MAXd) übermittelt werden und dass nach jeder Positionsmeldung für Streckenreservierungsteilbereiche aus den Positionsmeldungen erhaltene Daten in den Graphen (G) eingetragen werden.

11. Zugsicherungssystem zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit

• einer Risikobewertungseinrichtung (MAXd) zur Erstellung einer Echtzeitrisikobewertung für eine zuvor bestimmte Streckenreservierung (RES) für einen Zug anhand eines Unfallmodells (AccM) und zur Übermittlung von Kommandos (K) an Feldelemente (FE);

• einer Übermittlungseinrichtung (OBS) zur Übermittlung von Zuginformationen (I_z) betreffend den Zug, wobei die Übermittlungseinrichtung (OBS) eine Schnittstelle zu der Risikobewertungseinrichtung (MAXd) aufweist;

12. Zugsicherungssystem nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Risikobewertungseinrichtung (MAXd) Schnittstellen zu Feldelementen (FE) aufweist.

13. Zugsicherungssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine operative Einrichtung (OP) vorhanden ist zur Ermittlung der für den Zug individuellen Streckenreservierung (RES), wobei die Streckenreservierung (RES) einen Streckenreservierungsbereich und ein Streckenprofil umfasst, wobei die operative Einrichtung (OP) eine Schnittstelle zur Risikobewertungseinrichtung (MAXd) aufweist.

14. Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Übermittlungseinrichtung um eine On-Board-Unit des Zuges oder eine streckenseitige Einrichtung handelt.

15. Zugsicherungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die On-Board-Unit eine Positionsbestimmungseinrichtung umfasst.

Zeichnung