DE2726889C2 - Einrichtung zum Datenempfang in automatisch gesteuerten Fahrzeugen mit nichtredundantem Datenempfänger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung des Datenempfanges in automatisch gesteuerten Fahrzeugen, die von einer ortsfesten Steuerstelle Datentelegramme in serieller Form uebermittelt bekommen und zu deren Verarbeitung mindestens einen Bordrechner mit vorgeschaltetem Serien-Parallel-Wandler besitzen. Mit der Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung erfolgt eine Pruefung des der Serien-Parallel-Wandlung dienenden Teils der Empfangseinrichtung durch den oder die eigenen Bordrechner und die Zentrale braucht nicht mit Pruefungsaufgaben belastet zu werden. Die Pruefung erfolgt ausserdem zu einer Zeit, in der ohnehin keine Datentelegramme von der Zentrale erwartet werden, da die Zentrale im allgemeinen noch weitere Fahrzeuge mit Daten zu versorgen hat und nun zunaechst diese an der Reihe sind. Es erfolgt deshalb durch die Pruefung auch keine Behinderung des Datenverkehrs. amme eine feste Anzahl von Bit einnehmen, im Augenblick aber n

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Datenempfang in automatisch gesteuerten Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine solche Einrichtung ist z. B. in "Elektrische Bahnen 47 (1976), Heft 10" auf S. 238 unter 3.2 beschrieben. Es werden bei dieser bekannten Einrichtung zur Steuerung und zur Abwicklung des Datenverkehrs mit einer jeweils mehrere spurgebundene Fahrzeuge steuernden Steuerzentrale zwei getrennt arbeitende Bordrechner verwendet, die von der Steuerzentrale bitseriell ausgegebene Datentelegramme erhalten. Diese Datentelegramme werden in einer gemeinsamen Empfangseinrichtung empfangen und zur Verarbeitung blockweise in die bitparallele Form gebracht. Anfallende Ergebnisse der Bordrechner werden nur dann weiterverarbeitet, wenn sie gleich sind.
• Bei dieser Fahrzeugsteuerungseinrichtung sind Fehler im Verarbeitungsteil der Einrichtung, die zu falschen Steuerbefehlen und damit zu einer ersten Gefährdung des Fahrbetriebes führen, so gut wie ausgeschlossen. Die Betriebssicherheit wird hier fast nur noch durch die Sicherheit der Sende- und Empfangseinrichtungen bestimmt.
• Diese könnten zwar auch doppelt, also redundant ausgelegt werden, dies würde aber erstens zusätzlichen Aufwand bedingen und zweitens zu Schwierigkeiten bei der Bereitstellung des notwendigen Raumes auf dem Fahrzeug führen. Bei einfacher Auslegung der Sende- und Empfangseinrichtungen wird die Sicherheit durch Datensicherungsmaßnahmen, wie die Verwendung eines hochredundanten Code oder doppelte Übertragung der Datentelegramme, erhöht.
• Um auch einen Totalausfall des zur Übertragung von der Zentrale zu den Fahrzeugen benutzten Kanals feststellen zu können, ist es bekannt, den Empfang mindestens eines Datentelegrammes innerhalb einer bestimmten Zeitspanne oder innerhalb eines bestimmten zurückgelegten Wegintervalles (siehe hierzu z. B. DE-AS 22 27 687) vorzusehen und das Eintreffen dieses Telegrammes auf dem Fahrzeug zu überwachen. In der DE-OS 25 18 841 ist ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen einer Rechnerzentrale und einem Stellwerk beschrieben, bei dem ebenfalls (siehe S. 3, Abs. 1) die einwandfreie Funktion des Hin- und des Rückkanals der Datenübertragung geprüft werden kann. Dies geschieht dort durch Herstellen eines festen zeitlichen Bezugs (Synchronisation) zwischen empfangenen und ausgesendeten Datentelegrammen.
• Trotz dieser Sicherheitsmaßnahmen sind bestimmte Hardwarefehler denkbar, die vor allem in der Empfangseinrichtung, mit einer geringen Wahrscheinlichkleit zur Verfälschung von Information führen können. So können infolge von Fahrzeugerschütterungen Drahtverbindungen brechen oder sich lösen. Geschieht dies z. B. an einem Ausgang eines Serien-Parallel-Wandlers, der seriell ankommende Datentelegramme in je eine Reihe Datenworte gleicher Länge umzuformen hat, so wiederholt sich dieser Fehler im Mittel in jedem zweiten Datenwort. Besteht ein Datentelegramm aus einer größeren Zahl von Datenworten, so kann die Zahl der Fehler im Datentelegramm so groß werden, daß trotz eines hochredundanten Code nicht alle Fehler erkannt werden. Die Wiederholung des Telegrammes bringt in diesem Falle auch keinen Nutzen, da das wiederholte Telegramm die gleichen Fehler aufweist, wie das vorhergegangene.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hardware-Fehler in dem der Serien-Parallel-Wandler dienenden Teil der Empfangseinrichtung eines mit einem oder mehreren Bordrechnern ausgestatteten, von einer Zentrale mittels Datentelegrammen gesteuerten Fahrzeuges erkennbar zu machen, bevor eine gefährliche Auswirkung dieser Fehler eintreten kann. Dabei soll der Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Steuerzentrale, sofern die Steuerzentrale mehrere Fahrzeuge zyklisch mit Daten versorgt, nicht behindert werden.
• Die Aufgabe der Erfindung wird mit den im kennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Damit erfolgt eine Prüfung des der Serien-Parallel-Wandlung dienenden Teils der Empfangseinrichtung durch den oder die eigenen Bordrechner und die Zentrale braucht nicht mit Prüfungsaufgaben belastet zu werden. Die Prüfung erfolgt außerdem zu einer Zeit, in der ohnehin keine Datentelegramme von der Zentrale erwartet werden, da die Zentrale im allgemeinen noch weitere Fahrzeuge mit Daten zu versorgen hat und nun zunächst diese an der Reihe sind. Es erfolgt deshalb durch die Prüfung auch keine Behinderung des Datenverkehrs.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Prüftelegramm aus einem Synchronisationskopf und einer Anzahl restlicher Bits besteht, deren erste Hälfte sich in einem und deren zweite Hälfte sich in dem anderen binären Zustand befindet, und daß der Rechner mindestens ein Datenwort aus der ersten Hälfte der restlichen Bits des Prüftelegrammes und mindestens ein Datenwort aus der zweiten Hälfte der restlichen Bits des Prüftelegrammes auf seine Richtigkeit hin überprüft.
• Hiermit wird das Prüftelegramm von der Erkennungslogik des Empfängerteils als echtes Steuertelegramm angesehen und wie ein solches verarbeitet. Die Aufteilung der Bits in die beiden möglichen binären Zustände und die Prüfung zweier Worte von denen eines in der ersten und eines in der zweiten Hälfte des Datentelegrammes liegt, gewährleistet, daß jede Stelle des zu prüfenden Wortes mit Sicherheit einmal als logisch 1 und einmal als logisch null geprüft wird. Es muß nur sichergestellt sein, daß die Bitkombination des Prüftelegrammes nicht auch für Steuerzwecke Verwendung findet.
• Eine Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Prüftelegramm keinen Synchronisationskopf enthält und daß anstatt dessen vom Rechner das Erkennen eines richtigen Synchronisationskopfes simuliert und dadurch die Verarbeitung des Prüftelegrammes eingeleitet wird.
• Hiermit wird es möglich, die Stellenzahl des zur Speicherung des Prüftelegrammes notwendigen Speichers zu reduzieren.
• Anhand einer Figur soll nun ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben und seine Funktion erklärt werden:
• Die Figur zeigt einen Rechner R mit vorgeschaltetem Serien- Parallel-Wandler S/P, dessen Ausgabepuffer P mit den Rechnereingängen verbunden ist. Die Ausgabe eines Übernahmetaktes an den Serien-Parallel-Wandler, dessen Ausgabe puffer und den Rechner erfolgt durch eine Taktgeberlogik LT nach Empfang eines Pulssignals von einer Synchronisationskopf-Erkennungsschaltung SKE. Dieses Pulssignal kann auch vom Rechner simuliert und der Taktgeberlogik über ein ODER-Gatter OG 1 zugeführt werden. Eine Speicherlogik SL, die das Prüftelegramm erzeugt, sperrt über ein Sperrgatter S einen Eingang TE der Schaltung. Der Ausgang des Sperrgatters S ist sowohl mit der Synchronisationskopf-Erkennungsschaltung SKE als auch über ein ODER- Gatter OG 2 mit den Serien-Parallel-Wandler verbunden. Weitere Verbindungen bestehen zwischen dem Rechner R und der Speicherlogik SL sowie zwischen der Speicherlogik und dem ODER-Gatter OG 2.
• Wird nun ein für das betreffende Fahrzeug bestimmtes Datentelegramm über den Eingang TE und das geöffnete Sperrgatter S in den Serien-Parallel-Wandler eingespeichert, so prüft gleichzeitig die Synchronisationskopf-Erkennungsschaltung SKE ob das Telegramm gültig und vollständig ist. Ist dies der Fall, so wird dies durch ein Pulssignal der Taktgeberlogik LT mitgeteilt. Diese gibt nun Taktsignale an den Serien-Parallel-Wandler S/P, den Ausgabepuffer P und den Rechner R aus. Damit kann die Serien-Parallel- Wandlung stattfinden. Der Rechner entnimmt das Datentelegramm wortweise und in paralleler Form dem Ausgabepuffer P. Ist die Übernahme eines Datentelegramms durch den Rechner erfolgt, so gibt der Rechner ein Zwei-Bit-Signal an die Speicherlogik SL aus. Diese sperrt das Sperrgatter S und schreibt ihr Prüftelegramm über das ODER-Gatter OG 2 in den Serien-Parallel-Wandler ein. Ist dieser Vorgang beendet, so simuliert der Rechner das normalerweise von der Synchronisationskopf-Erkennungsschaltung an die Taktgeberlogik ausgegebene Pulssignal, speist dies über das ODER-Gatter OG 1 in die Taktgeberlogik ein und veranlaßt damit, daß das Prüftelegramm so verarbeitet wird, wie zuvor das von der Zentrale empfangene Datentelegramm. Da der Rechner das Prüftelegramm kennt, kann er einzelne Worte auf ihre Richtigkeit hin prüfen und über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Ausgang eine Fehlermeldung ausgeben, wenn falsche Verarbeitung des Prüftelegrammes erfolgt ist. Nach Verarbeitung des Prüftelegrammes wird das Sperrgatter wieder zum Empfang weiterer Datentelegramme geöffnet.
• Bezugszeichenliste
  R Rechner
  S/P Serien-Parallel-Wandler
  P Ausgabepuffer
  LT Taktgeberlogik
  SKE Synchronisationskopf-Erkennungsschaltung
  OG 1, OG 2 ODER-Gatter
  SL Speicherlogik
  S Sperrgatter
  TE Eingang

Claims (3)

1. Einrichtung zum Datenempfang in automatisch gesteuerten Fahrzeugen, die von einer ortsfesten Steuerstelle Datentelegramme in serieller Form übermittelt bekommen und zu deren Verarbeitung mindestens ein Bordrechner mit vorgeschaltetem Serien-Parallel- Wandler besitzen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schaltungsteil (SL), z. B. ein Speicher, vorhanden ist, der in der Lage ist, ein besonderes, dem Rechner (R) oder den Rechnern bekanntes Prüftelegramm auszugeben,
daß Schaltmittel (S, OG 2) vorgesehen sind, die unmittelbar nach Empfang eines Datentelegrammes den Eingang des Serien- Parallel-Wandlers (S/P) für eine bestimmte Zeit für externe Telegrammeingabe sperren und ihn mit dem Schaltungsteil (SL) verbinden,
daß danach das Prüftelegramm in den Serien-Parallel-Wandler eingegeben wird, und
daß der oder mindestens einer der Rechner das Prüftelegramm oder einzelne Datenworte des Prüftelegramms dem Serien- Parallel-Wandler ausgangsseitig entnimmt, auf Übereinstimmung mit dem dem Rechner oder den Rechnern bekannten Prüftelegramm prüft und eine Fehlermeldung ausgibt, wenn diese Übereinstimmung nicht gegeben ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüftelegramm aus einem Synchronisationskopf und einer Anzahl restlicher Bits besteht, deren erste Hälfte sich in einem und deren zweite Hälfte sich in dem anderen binären Zustand befindet, und daß der Rechner mindestens ein Datenwort aus der ersten Hälfte der restlichen Bits des Prüftelegramms und mindestens ein Datenwort aus der zweiten Hälfte der restlichen Bits des Prüftelegrammes auf seine Richtigkeit hin überprüft.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüftelegramm keinen Synchronisationskopf enthält, und daß anstatt dessen vom Rechner das Erkennen eines richtigen Synchronisationskopfes simuliert und dadurch die Verarbeitung des Prüftelegramms eingeleitet wird.