VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR ÜBERWACHUNG DER VERBINDUNG ZU EINER GLEISSEITIG ANGEORDNETEN BALISE

Abstract

 Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit und der gleisseitig angeordneten Balise zugeben, die es auf einfache Weise ermöglichen, Kabelunterbrüche, Kurzschlüsse sowie fehlende Balisen sicher zu identifizieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren und eine Einrichtung (2) zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung (4) zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise (6) steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit (8) und der gleisseitig angeordneten Balise (6) gelöst, umfassend:
a) rückwirkungsfreies Abtasten der Datenübertragung mittels eines induktiv wirkenden Stromsensors (12);
b) Auswerten des in dem Stromsensor (12) induzierten Spannungssignale (U_C) in einem Auswertekreis (14), indem das Spannungssignal (U_C) mit vorbestimmten Signalmustern und/oder Spannungsgrenzwerten verglichen wird, und
c) Bereitstellen einer Warninformation (26, 28) bei Feststellung einer zu grossen Abweichung des Spannungssignals (U_C) von den vorbestimmten Signalmustern und/oder den Spannungsgrenzwerten.
Auf diese Weise kann mittels des Verfahrens das Auftreten eines Kabelunterbruchs, eines Kurzschlusses und/oder die Feststellung des Fehlens der Balise sicher detektiert und gemeldet werden. Aufgrund der induktiven Auskopplung des Stromsignals kann die Datenübertragung quasi rückwirkungsfrei für die übertragenen Daten beobachtet werden.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit und der gleisseitig angeordneten Balise.

[0002] In nach dem Standard «European Train Controll System ETCS» arbeitenden Zugsicherungs- und -beeinflussungssystem werden sogenannte ETCS-Telegramme, d.h. Informationen zur Fahrtberechtigung (Movement Authority MA), zur Reichweite dieser MA (End of Authority EoA), zu vorgegebenen Bremskurven etc., über sogenannten ETCS-Balisen drahtlos auf die Steuerungseinheit eines Schienenfahrzeugs (Onboard Unit OBU) übertragen. Dabei wird von der Zugspitze ein 27 MHz Telepowering-Signal ausgesendet, dass in die Balise eine Energiemenge induziert, die zum Triggern der Aussendung und zur tatsächlichen Aussendung der ETCS-Telegramme ausreichend ist.

[0003] Leider kommt es aufgrund von herabhängenden Gegenständen und/oder Vandalismus immer wieder vor, dass die elektrische Verbindungsleitung zur Balise beschädigt wird und beispielsweise einen Erdschluss aufweist oder sogar ganz von der Balise getrennt wird. Auch der Diebstahl einzelner Balisen wurde leider schon beobachtet.

[0004] Diese Fehler können derzeit nur aufgedeckt werden, wenn auf dem Fahrzeugrechner (OBU = Onboard Unit) das Ausbleiben eines eigentlich zu empfangenden Balisentelegramms bemerkt wird. Dies würde aber voraussetzen, dass die OBU die genauen Balisenstandorte und die genaue Zugposition kennen müsste. Gerade die Balisen helfen aber der OBU bei der genauen Ortung des Aufenthaltungsortes des Schienenfahrzeugs/Zuges. Daher ist dieser Weg der Fehleroffenbarung selbst sehr fehlerbehaftet oder steht insgesamt nicht wirklich belastbar zur Verfügung.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit und der gleisseitig angeordneten Balise zugeben, die es auf einfache Weise ermöglichen, Kabelunterbrüche, Kurzschlüsse sowie fehlende Balisen sicher zu identifizieren.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit und der gleisseitig angeordneten Balise gelöst, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) rückwirkungsfreies Abtasten der Datenübertragung mittels eines induktiv wirkenden Stromsensors;

b) Auswerten des in dem Stromsensor induzierten Spannungssignale in einem Auswertekreis, indem das Spannungssignal mit vorbestimmten Signalmustern und/oder Spannungsgrenzwerten verglichen wird, und

c) Bereitstellen einer Warnungsinformation bei Feststellung einer zu grossen Abweichung des Spannungssignals von den vorbestimmten Signalmustern und/oder den Spannungsgrenzwerten.

[0007] Auf diese Weise kann mittels des Verfahrens das Auftreten eines Kabelunterbruchs, eines Kurzschlusses und/oder die Feststellung des Fehlens der Balise sicher detektiert und gemeldet werden. Aufgrund der induktiven Auskopplung des Stromsignals kann die Datenübertragung quasi rückwirkungsfrei für die übertragenen Daten beobachtet werden.

[0008] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der Stromsensor als Klappdrossel bereitgestellt werden. Diese Klappdrossel, beispielsweise in Form einer Ferrit-Drossel, kann sehr einfach an dem bestehenden Verbindungskabel befestigt werden und liefert ein hinreichend grosses Spannungssignal für den Auswertekreis.

[0009] In einer zweckmässigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann im Rahmen einer Übertragung von Datentelegrammen nach ETCS-Standard die Abtastung auf dem C-Interface zwischen Steuereinheit und Balise durchgeführt werden.

[0010] In montagetechnisch besonders einfacher Weise können der Stromsensor, der Auswertekreis und die Mittel zum Bereitstellen der Warnungsinformation in die Steuereinheit integriert sein. Damit kann auch die Zuführung einer elektrischen Versorgungsspannung, z.B. 24 VDC, in besonders einfacher Weise quasi als «parasitärer Verbraucher» neben der eigentlich versorgten Steuereinheit gelöst werden.

[0011] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Warnungsinformation optisch an der Steuereinheit angezeigt und/oder über eine Funkschnittstelle an eine Wartungszentrale übertragen werden.

[0012] Entsprechende Merkmale der vorliegenden Erfindung können bezüglich der Einrichtung den anhängenden Patentansprüchen 6 bis 10 entnommen werden.

[0013] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf eine Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur eine Einrichtung 2 zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung 4 zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise 6 steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit 8 und der gleisseitig angeordneten Balise 6. Die elektrische Verbindung 4 betrifft dabei hier vorliegend die Signalleitung zur Übertragung von Datentelegrammen nach ETCS-Standard auf dem sogenannten C-Interface zwischen der Steuereinheit 8 und der Balise 6.

[0014] Die Steuereinheit 8 versorgt die Einrichtung 2 mit elektrischer Leistung in Form einer 24 V DC-Speisung 10. Ein als Ferrit-Drossel 12 ausgeführter Stromsensor erfasst dabei induktiv eine Datenübertragung auf der elektrischen Verbindung 4, die im Rahmen des ETCS als C-Interface bezeichnet wird. Die in der Ferrit-Drossel 12 induzierte Spannung U_C wird von einem Auswertekreis 14 zunächst von einem Grenzwertdetektor 16 für die induzierte Spannung auf die Überschreitung von einem vordefinierten Spannungsgrenzwert und/oder einem vordefinierten Spannungsmuster überwacht. Kommt zu einer Überschreitung wird das induzierte Spannungssignal U_C einer weiteren Prüfung unterzogen, was hier durch ein Kurzschlussdetektion 18 und eine Kabelunterbruchsdetektion 20 repräsentiert ist. Vorliegend werden für diese weiteren Überprüfungen auch Referenzspannungen 22 zur Verfügung gestellt.

[0015] Die Ergebnisse der weiteren Prüfung in der Kurzschlussdetektion 18 und Kabelunterbruchsdetektion 20 werden einem Warnmodul 24 zugeführt, welches Warninformationen (Kurzschluss 26, Kabel(unter)bruch 28) zur Behebung des detektierten Schadens für eine Leitzentrale und/oder eine Instandhaltungsgruppe bereitstellt. Diese Warninformation kann zusätzlich beispielsweise an der Einrichtung 2 direkt in Form einer optischen Anzeige mittels LED jeweils für den Fehler des Kurzschlusses und des Kabel(unter)bruchs signalisiert werden.

[0016] Für die Übertragung der Warninformation an die Leitzentrale und/oder die Instandhaltungsgruppe können verschiedene Wege vorgesehen sein. Einerseits kann der Datenkanal zwischen der Steuereinheit 8 und einem hier nicht weiter dargestellten Stellwerk/RBC in Rückübertragungsrichtung genutzt werden.

[0017] Andererseits ist es aber auch möglich, die Einrichtung mit einem entsprechenden Funkmodul, z.B. GSM-R, auszustatten und die Warninformation drahtlos auszusenden.

[0018] Obwohl die Einrichtung 2 in der gezeigten Darstellung als separater Block abseits der Steuereinheit 8 dargestellt ist, können sämtliche Komponenten und Funktionalitäten der Einrichtung 2 auch direkt in die Steuereinheit integriert sein, was u.a. auch die Versorgung der Einrichtung mit elektrischer Leistung stark vereinfacht, da die Steuereinheit 8 in der Regel über eine Speiseleitung verfügt.

[0019] Die Einrichtung 2 stellt damit eine einfach in der Bahnumgebung nachrüstbare Möglichkeit zur Fehleroffenbarung dar. Durch den Einsatz der Ferrit-Drossel 12 in Form einer Klappdrossel muss auch keine Leitung aufgetrennt werden, sodass kein Eingriff in ein laufendes und approbiertes System/Verfahren zur Zuglenkung/- steuerung erforderlich wird.

[0020] Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt hier eine Möglichkeit zur Fehleroffenbarung für eine elektrische Verbindung 4 und eine Balise 6. Selbstverständlich können bei entsprechender Ausrüstung der Einrichtung 2 mit einem FPGA oder einem Micro-Controller auch weitere Verbindungen und weitere Balisen auf Fehler hin untersucht werden, zumal in der Praxis ein Balisenpunkt bei einer zweispurigen Strecke in der Regel oft vier bis acht Balisen umfasst. Auch die Mittel zur Übertragung der Warninformation können dann gemeinsam genutzt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung (4) zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise (6) steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit (8) und der gleisseitig angeordneten Balise (6),
umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) rückwirkungsfreies Abtasten der Datenübertragung mittels eines induktiv wirkenden Stromsensors (12);

b) Auswerten des in dem Stromsensor (12) induzierten Spannungssignale (U_C) in einem Auswertekreis (14), indem das Spannungssignal (U_C) mit vorbestimmten Signalmustern und/oder Spannungsgrenzwerten verglichen wird, und

c) Bereitstellen einer Warninformation (26, 28) bei Feststellung einer zu grossen Abweichung des Spannungssignals (U_C) von den vorbestimmten Signalmustern und/oder den Spannungsgrenzwerten.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromsensor (12) als Klappdrossel bereitgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Rahmen einer Übertragung von Datentelegrammen nach ETCS-Standard die Abtastung auf dem C-Interface zwischen Steuereinheit (8) und Balise (6) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromsensor (12), der Auswertekreis (14) und die Mittel (24) zum Bereitstellen der Warninformation in die Steuereinheit (8) integriert sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Warnungsinformation (26, 28) optisch an der Steuereinheit (8) angezeigt wird und/oder über eine Funkschnittstelle an eine Wartungszentrale und/oder eine Leitzentrale übertragen wird.

6. Einrichtung (2) zur Detektion eines Kurzschlusses und/oder Unterbruchs einer elektrischen Verbindung (4) zur Übertragung von Datentelegrammen zwischen einer eine Balise (6) steuernden und/oder überwachenden gleisseitig angeordneten Steuereinheit (8) und der gleisseitig angeordneten Balise (6),
umfassend:

a) einen Stromsensor (12) zum rückwirkungsfreien Abtasten der Datenübertragung;

b) einem Auswertekreis (14) zum Auswerten des in dem Stromsensor (12) induzierten Spannungssignals (U_C), indem der Auswertekreis ertüchtigt ist, das Spannungssignal (U_C) mit vorbestimmten Signalmustern und/oder Spannungsgrenzwerten zu vergleichen, und

c) einem Warnmodul (24) zum Bereitstellen einer Warnungsinformation (26, 28) bei Feststellung einer zu grossen Abweichung des Spannungssignals (U_C) von den vorbestimmten Signalmustern und/oder den Spannungsgrenzwerten.

7. Einrichtung (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromsensor (12) als Klappdrossel ausgeführt ist.

8. Einrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Rahmen einer Übertragung von Datentelegrammen nach ETCS-Standard die Abtastung auf dem C-Interface zwischen Steuereinheit (8) und Balise (6) erfolgt.

9. Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromsensor (12), der Auswertekreis (14) und die Mittel (24) zum Bereitstellen der Warninformation (26, 28) in die Steuereinheit (8) integriert sind.

10. Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Warninformation (26, 28) optisch an der Steuereinheit (8) anzeigbar und/oder über eine Funkschnittstelle an eine Wartungszentrale und/oder eine Leitzentrale übertragbar ist.

Zeichnung