Steuersystem für einen Schnellzug

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für einen Schnellzug, gehört zum Eisenbahntransportwesen und ist für die Ausstattung eines Triebfahrzeuges bestimmt, das für eine Personenbeförderung auf Schnellstrecken mit einer Spurbreite von 1520 mm verwendet werden kann. Die GB 2 392 983 A offenbart ein System zur Überwachung von Zügen und stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar.

[0002] Das Steuersystem des Schnellzuges ist bekannt und besteht aus einer DV-Einheit, die zwei miteinander verbundene Zentralprozessoren aufweist, wobei einer davon als Reserveprozessor funktioniert. Die Eingänge/Ausgänge der DV-Einheit sind mit einem MVB-Bus verbunden, an dem Führerbedieneinheit, Zusatzausrüstung, Antriebssteuergerät und Bremssteuergerät angeschlossen sind. Zusatzeingänge/-ausgänge des Antriebssteuergeräts und Bremssteuergeräts sind mit jeweiligen Eingängen/Ausgängen der Messanlage für Bewegungsparameter verbunden (siehe Elektrische Bahnen eb 11/2006 S. 524-529 und Glasers Annalen 124 (2000) Nr. 8 S. 433-444, Nr. 9 S. 509-515).

[0003] Bei der bekannten Lösung ergeben sich folgende Nachteile: für eine Erkennung von Schutzstrecken und Stromartwechselstellen wird das Stromnetz manuell ausgeschaltet und für eine Erkennung der Auslösungsreaktion eines Sicherheitssystems wird Information von Eurobalisen ausgelesen, die an der Strecke angeordnet sind.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion des Sicherheitssystems des Schnellzuges auf der ganzen Strecke mit verschiedenen Stromarten, wie Gleich- und Wechselstrom, zu erleichtern.

[0005] Die erwähnte Aufgabe wird gelöst durch ein Steuersystem für einen Schnellzug, wobei das Steuersystem als DV-Einheit ausgebildet ist, die mit zwei miteinander verbundenen Zentralprozessoren ausgeführt ist, von denen einer als Reserveprozessor arbeitet,
wobei Eingänge/Ausgänge der DV-Einheit mit einem MVB-Bus verbunden sind, an dem eine Führerbedieneinheit, Zusatzausrüstung, ein Antriebssteuergerät und ein Bremssteuergerät angeschlossen sind,
wobei Zusatzeingänge/-ausgänge des Antriebssteuergerätes und des Bremssteuergerätes mit jeweiligen Eingängen/Ausgängen einer Messanlage für Bewegungsparameter verbunden sind,
wobei ferner eine Mikroprozessoreinheit, ein Empfangsgerät für Führerstandsignale, eine Speichereinheit, ein Satellitennavigationsgerät, eine Anzeige- und Eingabeeinheit, ein Digitalfunkkanal, eine Befehlsabgabeeinheit für Fahrsperrbremsung, ein Steuergerät für pneumatische Bremsung und ein Gleis- und Geschwindigkeitsgeber sowie ein Druckgeber für eine Bremsleitung eingesetzt sind,
wobei das Empfangsgerät für Führerstandsignale, die Speichereinheit, das Satellitennavigationsgerät, der Digitalfunkkanal, der Gleis- und Geschwindigkeitsgeber und der Druckgeber für die Bremsleitung mit jeweiligen Eingängen/Ausgängen der Mikroprozessoreinheit verbunden sind, an deren Ausgängen die Anzeige- und Eingabeeinheit und die Befehlsabgabeeinheit für Fahrsperrbremsung angeschlossen sind,
wobei letztere mit einem ersten Eingang am Steuergerät für pneumatische Bremsung verbunden ist, dessen zweiter Eingang am Ausgang des Bremssteuergerätes angeschlossen ist, das Steuergerät für pneumatische Bremsung aus Steuerelementen für die Bremsleitung besteht und die Zusatzeingänge und - ausgänge der Mikroprozessoreinheit durch ein Gateway an den MVB-Bus angeschlossen sind.

[0006] Die oben genannte Gesamtheit der Merkmale erleichtert für einen Fahrzeugführer die Steuersystem-Funktion des Schnellzuges auf der ganzen Strecke mit verschiedenen Stromarten. Dies erfolgt mit Hilfe von im Sicherheitssystem verwendeten Anlagen, die durch ein redundantes Satellitensystem für Standorterkennung, Glonass und GPS, über einen Standort informiert werden.

[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Steuersystems für einen Schnellzug.

[0008] Das Steuersystem besteht aus einer DV-Einheit 1, die mit einem Zentralprozessor 2 und einem damit verbundenen Reserveprozessor 3 ausgeführt ist. Die Eingänge/Ausgänge der DV-Einheit sind mit einem MVB-Bus 4 verbunden, an den eine Führerbedieneinheit 5, Zusatzausrüstung 6, ein Antriebssteuergerät 7 und ein Bremssteuergerät 8 angeschlossen sind. Zusatzeingänge/-ausgänge des Antriebssteuergeräts 7 und des Bremssteuergeräts 8 sind mit jeweiligen Eingängen/Ausgängen einer Messanlage 9 für Bewegungsparameter verbunden. Das System beinhaltet zusätzlich eine Mikroprozessoreinheit 19, mit deren jeweiligen Eingängen ein Empfangsgerät 10 für Führerstandsignale, eine Speichereinheit 11 mit elektronischer Karte, ein Satellitennavigationsgerät 12, ein Digitalfunkkanal 13, einen Gleis- und Geschwindigkeitsgeber 14 und einen Druckgeber für eine Bremsleitung verbunden sind.

[0009] An Ausgängen der Mikroprozessoreinheit 19 sind eine Anzeige- und Eingabeeinheit 15 und eine Befehlsabgabeeinheit 16 für Fahrsperrbremsung angeschlossen.

[0010] Die Letzte ist mit einem ersten Eingang an einem Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung verbunden, dessen zweiter Eingang an einem Ausgang des Bremssteuergeräts 8 angeschlossen ist. Die Zusatzeingänge und -ausgänge der Mikroprozessoreinheit 19 sind durch ein Gateway 18 an den MVB-Bus 4 angeschlossen.

[0011] Die Anzeige- und Eingabeeinheit 15, die mit der Mikroprozessoreinheit 19 und durch das Gateway 18 und den MVB-Bus 4 mit der DV-Einheit verbunden ist, stellt dem Führer zur Verfügung die notwendige Information über Funktion der Haupt- und Hilfsanlagen.

[0012] Die Mikroprozessoreinheit 19 empfängt und verarbeitet die Information vom Empfangsgerät 10 für Führerstandsignale, aus der Speichereinheit 11 mit elektronischer Karte, vom Satellitennavigationsgerät 12, das durch ein redundantes Satellitensystem für Standorterkennung (Glonass und GPS) über einen Standort informiert wird, aus dem Digitalfunkkanal 13, sowie aus dem Gleis- und Geschwindigkeitsgeber 14 und dem Druckgeber für die Bremsleitung. Die Mikroprozessoreinheit 19 ist durch die Befehlsabgabeeinheit 16 für Fahrsperrbremsung mit dem Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung verbunden, dessen Ausgang direkt an Steuerelemente für Bremsleitung angeschlossen ist.

[0013] Das Steuersystem des Schnellzuges funktioniert folgenderweise.

[0014] An der Führerbedieneinheit 5, die als Mensch-Maschine-Schnittstelle dient, werden Daten über einen Zugbetrieb und Befehle für Betriebssteuerung angezeigt. Eine Bewegung des Zuges wird durch Befehl des Fahrzeugführers der DV-Einheit 1 signalisiert. In der DV-Einheit arbeiten gleichzeitig zwei Zentralprozessoren: Hauptprozessor 2 und Reserveprozessor 3.

[0015] Den Schnellzug steuert der Zentralprozessor 2, der als Hauptprozessor arbeitet. Zum Reserveprozessor 3 wird die gleiche Information gesendet, die zum Hauptprozessor 2 gesendet wird. Dabei verarbeiten und analysieren beide Zentralprozessoren 2, 3 darin eingegangene Information. Bei einer Störung (oder beim Ausfall) des Hauptzentralprozessors 2 übernimmt der Reservezentralprozessor 3 seine Funktionen für eine Systemsteuerung.

[0016] Nachdem ein Befehl in die DV-Einheit 1 von der Führerbedieneinheit 5 eingegangen ist, bildet der Hauptzentralprozessor 2 ein Signal, das über den MVB-Bus 4 zum Antriebssteuergerät 7 gelangt, das seinerseits eine der Traktionsstellungen einschaltet.

[0017] Im Bewegungsvorgang des Zuges wird die Information über seine Bewegungsparameter zum Zentralprozessor 2 der DV-Einheit 1 vom Antriebssteuergerät 7 gesendet, in das Signale von der Messanlage 9 für Bewegungsparameter eingehen.

[0018] Für einen Auslaufbetrieb wird mit der Führerbedieneinheit 5 ein Befehl für eine Traktionsausschaltung eingegeben. Der Zentralprozessor 2 bildet ein Signal, das über den MVB-Bus 4 zum Antriebssteuergerät 7 kommt, das seinerseits die Traktion ausschaltet.

[0019] Für ein Einschalten des Bremsbetriebes wird mit der Führerbedieneinheit 5 ein Befehl in die DV-Einheit 1 gegeben. Letztere bildet ein Signal, das über den MVB-Bus 4 zum Bremssteuergerät 8 übersendet wird, von dem seinerseits ein Bremsbetriebssignal (Betriebs- oder Fahrsperrbremsung) im Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung eingeht.

[0020] Die DV-Einheit 1 funktioniert sowohl beim manuellen als auch beim automatischen Betrieb. Im Bewegungsvorgang werden alle Informationen über Bewegungsparameter, Traktion und Bremsung, die in der DV-Einheit 1 eingehen, über Befehle, die von der Führerbedieneinheit 5 eingehen, sowie andere Informationen über Funktion von Haupt- und Hilfsanlagen an der Führerbedieneinheit 5 angezeigt.

[0021] Die Information aus dem Empfangsgerät 10 für Führerstandsignale gelangt in die Mikroprozessoreinheit 19. Auf Grund der Verarbeitung und Analyse von Informationen aus dem Empfangsgerät 10 für Führerstandsignale, sowie Informationen über Bewegungsparameter des Zuges vom Gleis- und Geschwindigkeitsgeber 14 und vom Druckgeber für die Bremsleitung, Informationen aus der Speichereinheit 11 mit elektronischer Karte, aus dem Satellitennavigationsgerät 12 und Digitalfunkkanal 13 bildet die Mikroprozessoreinheit 19 die Größe der zugelassenen Bewegungsgeschwindigkeit.

[0022] Im Bewegungsvorgang überwacht die Mikroprozessoreinheit 19 ständig die Ist-Größe der Zugbewegungsgeschwindigkeit. Wenn die Ist-Geschwindigkeit die zugelassene Größe überschreitet, signalisiert sie dies der Befehlsabgabeeinheit 16 für Fahrsperrbremsung, die einen Befehl für eine Fahrsperrbremsung bildet. Dieser Befehl kommt durch das Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung direkt zu Steuerelementen für Bremsleitung.

[0023] Über einen Fernmeldekanal, der mit den zusätzlichen Eingängen und Ausgängen der Mikroprozessoreinheit 19 durch das Gateway 18 und den MVB-Bus 4 mit Eingängen und Ausgängen der DV-Einheit verbunden ist, erfolgt im Arbeitsbetrieb des Systems ein Datenaustausch zwischen dem Hauptzentralprozessor 2 der DV-Einheit 1 und der Mikroprozessoreinheit 19.

[0024] Das Satellitennavigationsgerät 12 wird durch ein redundantes Satellitensystem für Standorterkennung (Glonass und GPS) über einen Standort informiert.

[0025] Diese Information über die Zugposition wird mit der Information verglichen, die in der Speichereinheit 11 mit elektronischer Karte vorhanden ist. Damit kann eine Schutzstrecke und eine Stromartwechselstelle erkannt werden oder bei zu hoher Geschwindigkeit beim Einfahren in die jeweilige Strecke kann die Notbremse betätigt werden. Bei Notbremsung bildet die Befehlsabgabeeinheit 16 für Fahrsperrbremsung einen Befehl für die Fahrsperrbremsung. Dieser Befehl kommt durch das Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung direkt zu Steuerelementen für Bremsleitung. Sobald das Satellitennavigationsgerät 12 darüber informiert wird, dass sich voraus eine Schutzstrecke im AC-Stromnetz 25 kV befindet, bildet die Mikroprozessoreinheit 19 einen Befehl für eine Öffnung des Hauptschalters, der durch das Gateway 18 auf den MVB-Bus 4 weitergeleitet ist, danach öffnet sich der Hauptschalter ohne Eingriff des Lokführers.

[0026] Nach Verlassen der Schutzstrecke schließt sich der Hauptschalter mit gleichem Mechanismus ohne Eingriff des Lokführers wieder. Die Anzeige- und Eingabeeinheit 15 zeigt dem Lokführer die Information über die erfolgte Operation an.

[0027] Sobald das Satellitennavigationsgerät 12 vom Navigationssystem darüber informiert wird, dass die Stromartwechselstelle zu durchfahren ist, bildet die Mikroprozessoreinheit 19 einen Befehl für eine Öffnung des Hauptschalters und ein Absenken des Stromabnehmers, danach wird diese Operation ohne Eingriff des Lokführers automatisch ausgeführt.

[0028] Beim Durchfahren der Stromartwechselstelle muss der Fahrzeugführer die Einschaltung selbständig sicherheitsgemäß ausführen.

[0029] Sobald die Mikroprozessoreinheit 19 auf Grund der Information vom Navigationssystem für Standorterkennung erkennt, dass der Zug mit zu hoher Geschwindigkeit die Stromartwechselstelle durchfährt, startet die Befehlsabgabeeinheit 16 für Fahrsperrbremsung, die einen Befehl für Fahrsperrbremsung bildet. Dieser Befehl kommt durch das Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung direkt zu Steuerelementen für Bremsleitung.

[0030] Das Steuersystem ermöglicht es, die Fahrsperrbremsung auszuführen, wenn aus irgendwelchem Grund vom Fahrzeugführer kein Befehl für eine Betriebs- oder Fahrsperrbremsung rechtzeitig eingegeben ist oder wegen Funktionsstörungen des Zentralprozessors von ihm ins Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung kein erforderlicher Befehl eingeht, der von dem Steuergerät 17 für pneumatische Bremsung zu Steuerelementen für eine Bremsleitung kommen soll.

Ansprüche

1. Steuersystem für einen Schnellzug,
wobei das Steuersystem als DV-Einheit (1) ausgebildet ist, die mit zwei miteinander verbundenen Zentralprozessoren (2, 3) ausgeführt ist, von denen einer als Reserveprozessor arbeitet,
wobei Eingänge/Ausgänge der DV-Einheit (1) mit einem MVB-Bus (4) verbunden sind, an dem eine Führerbedieneinheit (5), Zusatzausrüstung (6), ein Antriebssteuergerät (7) und ein Bremssteuergerät (8) angeschlossen sind,
wobei Zusatzeingänge/-ausgänge des Antriebssteuergerätes (7) und des Bremssteuergerätes (8) mit jeweiligen Eingängen/Ausgängen einer Messanlage (9) für Bewegungsparameter verbunden sind,
wobei ferner eine Mikroprozessoreinheit (19), ein Empfangsgerät (10) für Führerstandsignale, eine Speichereinheit (11), ein Satellitennavigationsgerät (12), eine Anzeige- und Eingabeeinheit (15), ein Digitalfunkkanal (13), eine Befehlsabgabeeinheit (16) für Fahrsperrbremsung, ein Steuergerät (17) für pneumatische Bremsung und ein Gleis- und Geschwindigkeitsgeber (14) sowie ein Druckgeber für eine Bremsleitung eingesetzt sind,
wobei das Empfangsgerät (10) für Führerstandsignale, die Speichereinheit (11), das Satellitennavigationsgerät (12), der Digitalfunkkanal (13), der Gleis- und Geschwindigkeitsgeber (14) und der Druckgeber für die Bremsleitung mit jeweiligen Eingängen/Ausgängen der Mikroprozessoreinheit (19) verbunden sind, an deren Ausgängen die Anzeige- und Eingabeeinheit (15) und die Befehlsabgabeeinheit (16) für Fahrsperrbremsung angeschlossen sind,
wobei letztere mit einem ersten Eingang am Steuergerät (17) für pneumatische Bremsung verbunden ist, dessen zweiter Eingang am Ausgang des Bremssteuergerätes (8) angeschlossen ist, das Steuergerät (17) für pneumatische Bremsung aus Steuerelementen für die Bremsleitung besteht und die Zusatzeingänge und -ausgänge der Mikroprozessoreinheit (19) durch ein Gateway (18) an den MVB-Bus (4) angeschlossen sind.

Claims

1. Control system for a high-speed train,
wherein the control system is in the form of a data processing unit (1) which has two central processors (2, 3), which are connected to one another and one of which operates as a reserve processor,
wherein inputs/outputs of the data processing unit (1) are connected to an MVB bus (4), to which a driver control unit (5), additional equipment (6), a traction controller (7) and a braking controller (8) are connected,
wherein additional inputs/outputs of the traction controller (7) and of the braking controller (8) are connected to respective inputs/outputs of a measurement installation (9) for movement parameters,
wherein, furthermore, a microprocessor unit (19), a receiver (10) for driver cab signals, a memory unit (11), a satellite navigation appliance (12), a display and input unit (15), a digital radio channel (13), a command output unit (16) for immobilizing braking, a controller (17) for pneumatic braking and a track and speed transmitter (14) as well as a pressure transmitter for a braking line are used,
wherein the receiver (10) for driver cab signals, the memory unit (11), the satellite navigation appliance (12), the digital radio channel (13), the track and speed transmitter (14) and the pressure transmitter for the braking line are connected to respective inputs/outputs of the microprocessor unit (19), to whose outputs the display and input unit (15) and the command output unit (16) for immobilizing braking are connected,
wherein the latter is connected to a first input on the controller (17) for pneumatic braking, whose second input is connected to the output of the braking controller (8), the controller (17) for pneumatic braking comprises control elements for brake control, and the additional inputs and outputs of the microprocessor unit (19) are connected to the MVB bus (4) through a gateway (18).

Revendications

1. Système de commande pour un train rapide,
dans lequel le système de commande est constitué sous la forme d'une unité ( 1 ) informatique et est réalisé en ayant deux processeurs ( 2, 3 ) centraux reliés entre eux, dont l'un travaille en tant que processeur de réserve,
dans lequel des entrées/sorties de l'unité ( 1 ) informatique sont reliées à un bus ( 4 ) MVB auquel sont raccordés une unité ( 5 ) de conducteur un équipement ( 6 ) supplémentaire, un appareil ( 7 ) de commande de l'entraînement et un appareil ( 8 ) de commande du frein,
dans lequel les entrées/sorties supplémentaires de l'appareil ( 7 ) de commande de l'entraînement et/ de l'appareil ( 8 ) de commande du frein sont reliées à des entrées/sorties respectives d'une installation ( 9 ) de mesure de paramètres de déplacements,
dans lequel en outre une unité ( 19 ) de microprocesseur, un appareil ( 10 ) de réception de signaux de la cabine de conduite, une unité ( 11 ) de mémoire, un appareil de navigation par satellite, une unité ( 15 ) d'affichage et d'entrée, un canal ( 13 ) radio numérique, une unité ( 16 ) d'émission d'instruction pour un freinage d'arrêt automatique, un appareil ( 17 ) de commande pour un freinage pneumatique et un indicateur ( 14 ) de voie et de vitesse, ainsi qu'un indicateur de pression pour une ligne de frein sont utilisés,
l'appareil ( 10 ) de réception de signaux de cabine de conduite, l'unité ( 11 ) de mémoire, l'appareil ( 12 ) de navigation par satellite, le canal ( 13 ) radio numérique, l'indicateur ( 14 ) de voie et de vitesse et l'indicateur de pression pour la ligne de frein étant relié aux entrées/sorties respectives de l'unité ( 19 ) de microprocesseur, aux sorties de laquelle sont raccordées l'unité ( 15 ) d'affichage et d'entrée et l'unité ( 16 ) d'émission d'instruction pour le freinage d'arrêt automatique,
dans lequel ce dernier est relié à une première entrée sur l'appareil ( 17 ) de commande pour un freinage pneumatique, dont la deuxième entrée est raccordée à la sortie de l'appareil ( 8 ) de commande de frein, l'appareil ( 17 ) de commande pour un freinage pneumatique étant constitué d'éléments de commande pour la ligne de frein et les entrées et sorties supplémentaires de l'unité ( 19 ) de microprocesseur étant raccordées au bus ( 4 ) MVB par une passerelle ( 18 ).

Zeichnung