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EP1147966A1 - Funkbasiertes Zugsicherungssystem fuer ein von einer Mehrzahl von Zuegen befahrbares Bahn-Streckennetz - Google Patents

Funkbasiertes Zugsicherungssystem fuer ein von einer Mehrzahl von Zuegen befahrbares Bahn-Streckennetz Download PDF

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Publication number
EP1147966A1
EP1147966A1 EP01250059A EP01250059A EP1147966A1 EP 1147966 A1 EP1147966 A1 EP 1147966A1 EP 01250059 A EP01250059 A EP 01250059A EP 01250059 A EP01250059 A EP 01250059A EP 1147966 A1 EP1147966 A1 EP 1147966A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
route
occupancy
radio
vehicle
accounting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01250059A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hartwig Ohmstede
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1147966A1 publication Critical patent/EP1147966A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/125—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using short-range radio transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L11/00—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle
    • B61L11/08—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle using electrical or magnetic interaction between vehicle and track
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0058—On-board optimisation of vehicle or vehicle train operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/22—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in two directions over the same pair of rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/34—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for indicating the distance between vehicles or trains by the transmission of signals therebetween
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L11/00—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle
    • B61L11/08—Operation of points from the vehicle or by the passage of the vehicle using electrical or magnetic interaction between vehicle and track
    • B61L2011/086—German radio based operations, called "Funkfahrbetrieb" [FFB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
    • B61L2205/04—Satellite based navigation systems, e.g. global positioning system [GPS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction

Definitions

  • the invention relates to a radio-based train protection system for a rail route network that can be traveled by a plurality of trains with route elements controllable by the trains, each train with one acting on its braking system Vehicle security device and with a location device and a radio system for data exchange at least are equipped with the track elements.
  • Radio-based train protection systems are known.
  • radio driving operation FFB
  • the driving authorization for The route sections to be traveled is controlled by a control center predefined from a route computer.
  • the route elements and the vehicle computers can be done by radio either directly or via the head office (Gateway computer) also communicate with each other.
  • the Track elements are created without the driver's intervention switched on and off as required; their status message captured by the vehicle computer, where appropriate braking if the switch is not made in time a route element is initiated.
  • Signals or a punctiform train control are in radio operation no longer needed to secure the train sequence, just as little like a conventional track vacancy detection. Another advantage is the elimination of the line cabling.
  • the trains must be switched on in addition to a secure computer the route elements via a location and speed measuring device have the z.
  • Next to it is a train integrity check indispensable, so that only the following moves Route sections are assigned which are completely cleared are.
  • the head office must have a current route atlas feature.
  • the radio transmission is used for data backup a cryptological process.
  • the train gives when clearing an assigned section of the route his authorization back to the headquarters, which then returned the Assign the route section to a following train can.
  • the radio-controlled operation allows interlocking-free rail operation in local subnets, however, still requires a large number from central facilities to maintain rail operations.
  • a train protection system is known from DE-A 44 06 720 C2, without interlockings and without central facilities for assigning driving authorizations as required. Deciding which train is currently on a route driving elements is hit by the control elements of the route. The route is divided into sections that are defined by successive switches. In each such a stretch of road is usually only allowed stop a single train. The trains put on the radio path Requirements to grant access to the relevant route element and for driving on the subsequent one Route section. The route elements save them Requests in the order of their receipt and share the access authorization to the train, its request in each case the oldest is. This train has a section completely cleared after driving, he takes the one behind Route element a mark placed there for him back. The stretching element can then have access authorization the next one in the list of requirements Assign train.
  • the invention has for its object a train protection system specified in the preamble of claim 1 Specify type, also without signal boxes and FFB headquarters gets along, but flexible in the assignment of routes Vehicles is less and for the implementation of security is more complex than the known train protection system, at which the route elements take over the safety functions.
  • the trains then occupy the route elements of the route network if necessary in one that manages the route elements
  • Accountancy that communicates vehicle safety devices with the accounting facilities wireless the accounting facilities are computer-aided and communicate preferably wireless in the manner of a decentralized telecommunications system together.
  • the vehicle safety devices take over all safety-relevant Functions. Central facilities are for safety-relevant functions are no longer required. Your Task can be done through one or more additional computer systems limited to operational control and scheduling tasks become. These facilities can be found in the route network be distributed arbitrarily. You can also get on locomotives are located. Dispatching and dispatcher activities can also be carried out in vehicles. In this way can e.g. B. several rail operators independently perform planning and control tasks and the Coordinate activities of vehicle operators, that is one and the same route network can be independent of each other Transport companies with a specific task Act; For example, in addition to schedule-related Freight traffic carried out without a strict timetable become.
  • the accounting facilities give that of the vehicles outgoing control and safety commands to the track elements without checking the three rules.
  • the safe one Data transmission guarantees that the commands are sent only by one Vehicle safety device can originate.
  • the bookkeeping is integrated into an administrative system, whose accounting facilities manage the route elements.
  • the Bookkeeping has local route information which the vehicles with the occupancy of safety-relevant data about the route topology and parameters in the occupancy areas guided vehicles and their chronological order as well as the addresses of the neighboring accounting institutions receive.
  • a safe route atlas, in which all route elements are listed as required for radio operation will not exist. Only for route planning can be a non-security global Route Atlas can be used.
  • the vehicle security system is the Vehicle safety devices the instance that the compliance which ensures three rules of the method according to the invention. She checks the admissibility based on the bookkeeping of control and safety commands before they come on Track facilities are sent. You checked z. B., whether a withdrawal of occupancy rooms required by a control center taking into account vehicle speed and braking ability of the affected vehicles the rule two met, and she brakes the vehicles in time, before rules two or three are violated. Moreover it draws the consequences from those stored in occupancy rooms Conditions and agreements between vehicles of several Trains.
  • a control center on a train's vehicle cannot be safety-relevant Realize operating and display functions. With minimal vehicle equipment, it forms an operator interface, with which a "train chief" defines the routes and the train driver stops, target and maximum speeds are displayed.
  • the control center determines the target speed in the sense of an energy-saving, consumer-optimized Driving style. This avoids unnecessary acceleration and braking by making sure that waiting points not reached before the expected time of release become.
  • the control center also manages the safe Allocation and release of the occupancy rooms automatically or manually through the operator interface. Security relevant Special operating actions are carried out in a process-safe manner.
  • the accounting for the route facilities is through management of occupancy tables possible. These can be found in the track facilities be managed yourself.
  • the accounting facilities carry the allocation rooms in the order of Requirements by the vehicles in the occupancy tables on.
  • the vehicles receive information with the occupancy confirmation about any previously entered assignments and reported the occupying vehicles.
  • Out of position its occupancy in the occupancy table can be a vehicle determine the priority of its occupancy.
  • the vehicle safety device is available for trains with a special clearance profile about geometric knowledge of own vehicle and is based on appropriate geometry algorithms able to do this effectively when navigating the Determine route required clearance profile.
  • Corresponding rule two checks and secures the vehicle fuse the geometrical relationships of the vehicle safety device the route with the space requirement of the locomotive an inspection. It occupies correspondingly wide and high occupancy areas, checks them according to the procedure and enables access only if the route geometry is sufficient and corresponding occupancy rooms.
  • special operational requirements e.g. B. for driving on a track blocked an adjacent track should be; in this case the clearance profile extends of a track and thus the occupancy by a train the neighboring track.
  • the bookkeeping can also be expanded so that she is able to use three-dimensional occupancy spaces with any Manage borders. This happens because accounting geometric parameters in the route saves and when confirming assignments to the supporting locomotives transmitted.
  • clearance gauge securing becomes technical enables without having to carry out railway operations as before must be triggered.
  • a release of safety devices in the event of failure or malfunction remaining occupancy rooms can only after a free movement process defined in the operating regulations respectively. After a vehicle has been verified by driving free has that which is still provided with occupancy rooms Line is actually free, this can also be the old occupancy take back.
  • An operational behavior corresponding to radio operation can be achieved by using an accounting facility or a vehicle safety device as an FFB route center is working. It demands the allocation rooms for everyone Vehicles and carries out the route assignment by Grants access rights to the vehicles. For trains without a vehicle safety device occupies this "headquarters" so far extensive occupancy areas that a hazard from the Missing vehicle location is excluded. Alternatively become such vehicles with a portable vehicle safety device operated.
  • the radio stations of the accounting facilities are formed a self-configuring wireless system that enables communication between any bookkeeping and vehicle security facilities enables.
  • An additional infrastructure not necessary. For example, in Germany for a branch line with mixed traffic like this many level crossings and switches close together that one Radio range of 5 to 10 km is sufficient, the distance with one To cover the radio carpet, in which from every point in at least two radio stations can be reached in each direction. There may be additional relay stations in the route network to arrange.
  • the routing i.e. the selection of the accounting facilities, over which the connections to a more distant route element for occupying a route through a dialogue between the accounting institutions involved among themselves.
  • the radio network is therefore itself organizing according to the pattern of the Internet, which is also a has chaotic structure and without central management is working.
  • the accounting facilities are constantly in operation, have saved their geographic location and can the most suitable according to a determined direction Address neighboring facility.
  • the accounting facilities enable Vehicle security devices to locate their own position.
  • the vehicle safety device sends to determine the position a request signal from everyone in the receiving area existing route facilities with defined Delay time is answered.
  • the vehicle safety device calculates position information their vehicle position.
  • the spatial arrangement of the radio stations along the route is for positioning in Optimal route direction. Near the radio stations, so close to switches and level crossings, is also the track sensitive Location possible where it is particularly relevant.
  • a phase evaluation opens frequency constant Radio signals independent of a second type of position determination from the runtime measurement. Immediately as you drive past at a radio station, the phase change goes through a striking one Maximum that precisely identifies the location of the radio station.
  • this radio system is through minimal infrastructure investment particularly economical because the end devices form the necessary radio infrastructure themselves.
  • a nearby utility connection e.g., a nearby battery
  • solar or Fuel cells e.g., a nearby battery
  • One, if necessary, as an energy buffer required battery is in one with the radio system compact outdoor cabinet. From any accounting or route setup can be made if necessary also a data connection to higher-level computer systems produce.
  • the vehicle safety device in the traction vehicle is operated by Traction vehicle powered from. You need access to the brake system and an encoder connection for measuring the Vehicle speed.
  • Transportable vehicle safety devices are used to secure a construction site used.
  • One or two to the Vehicle safety devices installed at the ends of a construction site protect the rotting by changing the position of the Capture the construction site, forcing the vehicles to travel slowly and warn the group of approaching vehicles.
  • the train protection system enables the needs-based Maintenance through diagnostic functions that many Detect and report faults before a failure. Lots Maintenance activities are reduced to the inexpensive standardized exchange, largely independent of the operating mode Components. The operating costs of the communication system are low because there is no complex radio infrastructure is required.
  • the process offers extremely flexible options for the Dealing with occupancy rooms. This increases the possible train density and makes train formation easier. The possibility of disposition and promotes dispatcher activities in vehicles the non-discriminatory access of several rail operators.
  • the forces of a liberalized market can Allocation of occupancy rooms to different vehicle operators regulate: route operators calculate both occupancy times as well as communication processes; Vehicle operator settle intrusion rights among themselves. Economical Occupancy and communication behavior of vehicle operators maximizes line throughput at the same time.
  • Figure 1 shows a section of a route network.
  • the The route is in itself arbitrary in virtual sections 1 to 24, also divided into different lengths by one Train Z1 or several trains can be used at the same time can. Only one train may move at a time are in a section of the route.
  • All necessary for vehicle security Programs included and with the Data required to ensure security become. Take over the vehicle safety devices responsibility for the safety of driving and are therefore carried out safely in terms of signaling.
  • This additional safety devices are used for the Development of the driving and positioning commands by the vehicle safety devices required data available put. They have the task of accounting because they have the for vehicle safety devices data, as far as it is variable data, collect and in the order in which they were received transmit the vehicle safety devices; about that they also transmit unchangeable data e.g. B. about the route topology and the route parameters.
  • the rail network is divided into individual accounting areas, in the example shown in accounting areas A and B.
  • Each accounting area is schematic in the drawing indicated accounting facility AE, AB assigned, in the bookkeeping for the associated route sections is carried out.
  • the accounting facilities are appropriately arranged there, like the infrastructure for their accommodation, energy supply and communication already exists, e.g. B. in the control elements Railway facility.
  • the accounting facilities are preferably installed in a fixed position. But it is also possible to implement them in vehicles, especially if there are only a few people on the route Vehicles there.
  • the division of the data network into a plurality of accounting areas is arbitrary in itself. It can - if operational concerns make this necessary - but also change. In any case, it is the case that all sections of the route seamless from any accounting facility are managed, but each section of the route always only be assigned to a single accounting unit can.
  • Vehicles or trains covering certain sections of the route Want to use the railway network define from these sections so-called occupancy rooms and apply to the or the accounting department responsible for these sections the occupancy of the sections of the desired occupancy space.
  • the train Z1 at the accounting facility AE made his wish sections 1 to 5 and 12 to drive and at the accounting facility BE the desire to have sections 13, 14 and 19 to 21 to drive. This is done wirelessly, preferably on the radio path.
  • the vehicles and the track facilities, where the accounting facilities are located, are therefore equipped with radio transmission / reception devices for data communication equipped.
  • Range are designed to be addressed by one Accounting unit / route facility data recorded to at least one, preferably according to the respective goal selected neighboring accounting unit / route facility and from this in turn via neighboring accounting or Route facilities to the one representing the destination Accounting unit transmitted.
  • the data transfer to a neighboring accounting unit can also be used as relay stations over several Route set-up or via an existing network, to the track facilities and accounting facilities are connected.
  • FIG. 2 shows a section of a route in the area of a switch, where the routes of three trains Z2, Z3 and Z4 overlap.
  • the occupancy spaces each occupied by these trains are shown below the trains and with B2, B3, B4 designated.
  • the train Z2 is intended for one for the illustrated Section responsible accounting facility as have occupied first, then the train Z3 should be assigned and only then did the train Z4 enter its occupancy.
  • FIG 3 shows in detail the order in which the individual Sections of the route successively through the trains were used, for reasons of clarity de figure 3 only the assignments entered for the transit track are listed.
  • the train Z2 stands with its occupancy of the Route section 28 to 33 in an occupancy table of Accounting facility at the forefront because it as the first one has made its assignment.
  • the subsequent one Train Z3 was checked by the accounting department responsible the sections 29 and 30 to the second position set and the train Z4 with respect to the same sections to the third position.
  • Section 28 and 31 Train Z4 is in second place behind train Z2 and in terms of sections 25 to 27 in the first place.
  • the train Z4 is currently only allowed to route sections 25 to 27 drive because only for these sections no older assignments are entered in the assignment table.
  • the vehicle security facilities in addition to the assignments also conditions be deposited, for those who will later prove Vehicle safety devices are important. That is part of it e.g. B. permission to the vehicle safety device that subsequently proves, in the occupied space to penetrate so far that an impact on the Condition depositing train is just not yet possible.
  • the deposition of this condition by a train is one of them Commitment dependent, the occupancy space occupied by him only to drive in the direction of travel assumed in the assignment. This promise is made by the promising vehicle security facility safely monitored. A subsequent move may under supervision of his driving safety device in the occupy still occupied space if it is continuously its Distance to the train in front is monitored and timely initiates braking before an impact.
  • the following train can have its own destination e.g. B. via satellite navigation or by runtime measurement determine from interrogation signals from fixed route facilities get answered. Fine location is possible by evaluating one sent by route facilities frequency-constant signal that when passing the vehicle has a striking phase shift.
  • Such preferably transportable vehicle safety devices can be arranged in a control center, for example, from the z. B. a schedule or order-optimized allocation of occupancy rooms can be made. Also are from a preferably transportable vehicle safety device permanent speed limits in accounting can be specified by occupying the corresponding occupancy rooms apply to all trains below.
  • the Condition "Drive slowly according to the speed limit ... km” applies to all vehicles below which: meet this condition, d. H. can understand.
  • These vehicles may be used for the speed limit Route sections despite the still existing occupancy drive on.
  • Vehicle safety device in connection sets the occupancy space to obtain permission from her to happen at a higher speed. At a the vehicle safety device will issue a corresponding promise the preparation in the still occupied occupancy area with increased speed if necessary.
  • portable vehicle security devices can also be used to secure construction sites and work rots. This is necessary in one for the location of the labor rotting accounting department responsible to be deposited with the corresponding speed limit.
  • the vehicle security device of an approaching Zuges then has the stored condition of switching on Take over warning devices. For single-track routes are two additional for securing such danger areas Vehicle safety devices required.
  • the vehicle security device of a train carrying its Wants to drive in the occupancy area but this is not allowed because Other older assignments are stored at the time of occupancy are at regular intervals with the Accounting facility managing accounting space in connection, to inquire whether its occupancy is in the occupancy table has now moved up to the forefront. It it is also possible that the accounting facility at the withdrawal of the upstream assignment (all upstream Occupancy) with the vehicle safety device of the waiting vehicle to get this from to teach the changed situation.
  • route elements of the occupancy area contact to switch them on or off or to switch them.
  • These route elements primarily include switches and level crossings. The conditions for access to these route elements are the same as those for driving the associated route section through the train.
  • vehicle safety devices The interaction of vehicle safety devices is shown schematically in FIG and route shown.
  • Data transfer between vehicles and the route elements are secure data transmission.
  • the route is managed by a bookkeeping BF, which is managed by Accounting facilities are perceived and with the vehicles also communicated. It manages occupancy rooms for sections of the route network by the vehicles specified and want to be driven by them.
  • the Limits of the route sections / occupancy areas and the through the accounting facilities manage route areas can be optimized according to operational requirements.
  • the accounting department does not trade with the switches or with the Level crossings data, it only communicates with the vehicle safety devices. It has local route information and supplies the vehicle safety devices with safety-relevant data on route topology and route parameters as well as with addresses of the route elements as well as neighboring accounting facilities. Of The accounting facilities are in addition to those provided by the Vehicle safety devices also deposited assignments From there, the specified conditions are recorded Vehicle safety devices are important. The vehicle security devices can bypass themselves coordinate the bookkeeping directly and each other grant certain rights. Indicated on the vehicles Devices O serve to locate the vehicles the route and to check train integrity. Moreover initiate the vehicle safety devices via folding devices FG the brake control. Dispositive instructions can be made available by a control center. Instructions and drive commands are the vehicle control supplied via a control center L.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Das Streckennetz ist in Streckenbereiche unterteilt, von denen jeder durch eine Buchführungseinrichtungen verwaltet wird. Die Züge stellen an die Buchführungseinrichtungen der Gleisabschnitte, die sie zu befahren wünschen, Belegungsanforderungen. Diese werden von der jeweils zuständigen Buchführungseinrichtung in der Reihenfolge ihres Eingange in eine Belegungstabelle eingetragen. Die Buchführungseinrichtungen unterrichten die Züge von den bei ihnen hinterlegten Belegungen sowie über relevante Streckendaten. Die Fahrzeuge bewerten die übermittelten Daten und bestimmen, ob sie die von ihnen belegten Streckenabschnitte befahren dürfen oder nicht. Ein Abschnitt darf nur von dem Zug mit der ältesten für den Abschnitt hinterlegten Belegung befahren werden, es sei denn, der Zug hätte von allen Zügen mit älteren Belegungen entsprechende Befahrungsrechte erhalten oder würde für den Abschnitt hinterlegte Bedingungen erfüllen, unter denen ihm das Eindringen in den noch belegten Abschnitt gestattet ist. Solche Bedingungen können von einem anderen, früher belegenden Zug stammen oder von einer zusätzlichen Fahrzeugsicherheitseinrichtung, über die vorzugsweise Geschwindigkeitsbeschränkungen vorgegeben werden können. Die Verantwortung für das Befahren der Stecke liegt ausschließlich bei den Zügen. In der Belegungstabelle rücken die für die Streckenabschnitte hinterlegte Belegungen jeweils um eine Stelle auf, wenn eine ältere Belegung zurückgenommen wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein funkbasiertes Zugsicherungssystem für ein von einer Mehrzahl von Zügen befahrbares Bahn-Streckennetz mit von den Zügen steuerbaren Streckenelementen, wobei jeder Zug mit einer auf sein Bremssystem einwirkenden Fahrzeugsicherheitseinrichtung sowie mit einer Ortungseinrichtung und einem Funksystem zum Datenaustausch mindestens mit den Streckenelementen ausgerüstet sind.
Funkbasierte Zugsicherungssysteme sind bekannt.
So ist unter dem Begriff FunkFahrBetrieb (FFB) ein Betriebsverfahren bekannt geworden, bei dem die Funktionen "Fahrwegeinstellung" und "Fahrwegsicherung" nicht wie bisher durch ein Stellwerk, sondern durch lokale Streckenelemente und Fahrzeugrechner realisiert werden. Die Fahrberechtigung für die zu befahrenden Fahrwegabschnitte wird von einer Zentrale aus über einen Fahrwegrechner vorgegeben. Durch die Zentrale werden die Triebfahrzeugführer der Züge über die jeweils vorausliegenden Streckenelemente, vorzugsweise Bahnübergänge und Weichen, unterrichtet. Die Streckenelemente und die Fahrzeugrechner können per Funk entweder direkt oder über die Zentrale (Gateway-Rechner) auch miteinander kommunizieren. Die Streckenelemente werden ohne Zutun des Triebfahrzeugführers bedarfsweise ein- und ausgeschaltet; ihre Statusmeldung werden durch den Fahrzeugrechner erfasst, wobei gegebenenfalls eine Bremsung bei nicht rechtzeitig erfolgter Einschaltung eines Streckenelementes eingeleitet wird. Signale oder eine punktförmige Zugbeeinflussung werden bei dem Funkfahrbetrieb zur Sicherung der Zugfolge nicht mehr benötigt, ebenso wenig wie eine konventionelle Gleisfreimeldung. Ein weiterer Vorteil ist der Wegfall der Streckenverkabelung.
Die Züge müssen neben einem sicheren Rechner zum Einschalten der Streckenelemente über eine Ortungs- und Geschwindigkeitsmesseinrichtung verfügen, die z. B. auf passiven Balisen im Gleisnetz beruhen kann. Daneben ist eine Zugintegritätskontrolle unverzichtbar, damit nochfolgenden Zügen nur solche Fahrwegsabschnitte zugewiesen werden, die vollständig geräumt sind. Die Zentrale muss über einen aktuellen Streckenatlas verfügen. Zur Datensicherung erfolgt die Funkübertragung mit einem kryptologischen Verfahren.
Beim Räumen eines zugeteilten Streckenabschnitts gibt der Zug seine Berechtigung an die Zentrale zurück, die dann den zurückgegebenen Streckenabschnitt einem folgenden Zug zuweisen kann.
Der Funkfahrbetrieb erlaubt einen stellwerkslosen Bahnbetrieb in lokalen Teilnetzen, erfordert jedoch noch eine Vielzahl von zentralen Einrichtungen zur Aufrechterhaltung des Bahnbetriebes.
Aus der DE-A 44 06 720 C2 ist ein Zugsicherungssystem bekannt, das ohne Stellwerke und ohne zentrale Einrichtungen zum bedarfsweisen Zuweisen von Fahrberechtigungen auskommt. Die Entscheidung darüber, welcher Zug eine Strecke aktuell befahren darf, wird von den Stellelementen der Strecke getroffen. Die Strecke ist hierzu in Abschnitte unterteilt, die durch aufeinander folgende Weichen definiert sind. In jedem solchen Streckenabschnitt darf sich üblicherweise nur immer ein einziger Zug aufhalten. Die Züge stellen auf dem Funkweg Anforderungen zum Erteilen der Zugriffsberechtigung auf das betreffende Streckenelement und zum Befahren des anschließenden Streckenabschnittes. Die Streckenelemente speichern diese Anforderungen in der Reihenfolge ihres Eingangs und teilen die Zugriffsberechtigung dem Zug zu, dessen Anforderung jeweils die älteste ist. Hat dieser Zug einen Steckenabschnitt nach dem Befahren vollständig geräumt, nimmt er bei dem zurückliegenden Streckenelement eine dort für ihn gesetzte Markierung zurück. Das Streckelement kann dann die Zugriffsberechtigung dem nächsten in der Anforderungsliste stehenden Zug zuweisen.
Bei diesem Zugsicherungssystem übernehmen die Streckenelemente die Verantwortung für die Sicherheit des Bahnbetriebes. Durch die Vielzahl der für die Sicherung des Bahnbetriebes räumlich verteilt angeordneten Elemente und ihre sicherheitsbezogene Ausgestaltung ist das Zugsicherungssystem aufwendig, insbesondere auch was die Wartung der Streckenelemente angeht. Durch die vorgesehene Streckenunterteilung in Abschnitte zwischen benachbarten Weichen ist es schwierig, im Voraus längere Fahrwege für eine Zugfahrt einzustellen, zumindest ist ein erheblicher Kommunikationsaufwand hierfür erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugsicherungssystem der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegegeben Art anzugeben, das ebenfalls ohne Stellwerke und FFB-Zentrale auskommt, aber flexibel in der Zuordnung von Fahrwegen zu Fahrzeugen ist und für die Implementierung der Sicherheit weniger aufwendig ist als das bekannte Zugsicherungssystem, bei dem die Streckenelemente die Sicherungsfunktionen übernehmen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Danach belegen die Züge die Streckenelemente des Streckennetzes bedarfsweise in einer die Streckenelemente verwaltenden Buchführung, die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen kommunizieren mit den Buchführungseinrichtungen drahtlos, die Buchführungseinrichtungen sind rechnergestützt und kommunizieren vorzugsweise drahtlos nach der Art eines dezentralen Telekommunikationssystems miteinander.
Die Fahrzeugssicherheitseinrichtungen übernehmen alle sicherheitsrelevanten Funktionen. Zentrale Einrichtungen sind für sicherheitsrelevante Funktionen nicht mehr erforderlich. Ihre Aufgabe kann über ein oder mehrere zusätzliche Rechnersysteme auf betriebsleittechnische und dispositive Aufgaben beschränkt werden. Diese Einrichtungen können im Streckennetz beliebig verteilt sein. Sie können sich auch auf Triebfahrzeugen befinden. Disposition und Fahrdienstleitertätigkeiten lassen sich so auch in Fahrzeugen durchführen. Auf diese Weise können z. B. mehrere Bahnbetreiber unabhängig voneinander dispositive und leittechnische Aufgaben wahrnehmen und die Aktivitäten der Fahrzeugbetreiber koordinieren, das heißt auf ein und demselben Streckennetz können voneinander unabhängige Verkehrsbetriebe mit spezifisch ausgerichteter Aufgabenstellung tätig werden; beispielsweise kann neben fahrplangebundenem Verkehr Frachtverkehr ohne einen strengen Fahrplan durchgeführt werden.
Die im Vergleich mit anderen Automatisierungssystemen deutlich größere räumliche Ausdehnung eines Bahnnetzes macht ein drahtloses Kommunikationssystem auch zwischen Streckenelementen kostengünstiger als kabelgebundene Lösungen. Kurze Übertragungsdistanzen zwischen den Zügen und den Streckenelementen und kleine Datenmengen reduzieren das Kommunikationsaufkommen und steigern die Wirtschaftlichkeit des Kommunikationssystems. Die Fahrzeugssicherheitseinrichtungen und die Buchführungseinrichtungen verwenden telegrammorientierte sichere Datenübertragung und kommunizieren auf kurzem Wege miteinander.
Die Fahrzeuge kommunizieren hinsichtlich weiter entfernt angeondneter Streckenelemente ausschließlich mit den nächstliegenden bzw. in ihrem Empfangsbereich liegenden Buchführungseinrichtungen, wobei von den folgenden Regeln zur Betriebsführung und zur Weitergabe der Informationen ausgegangen wird:
  • 1. Jedes Fahrzeug hat das Recht, auf dem Streckennetz einen bestimmten Belegungsraum, das heißt Ort und Länge einer Fahrstrecke, gegebenenfalls auch deren Lichtraumprofil, zu belegen. Die Belegungsräume können im Streckennetz definiert sein. Sie können auch erst durch das jeweilige Fahrzeug zu definieren sein. Das Fahrzeug kann bei der Belegung Bedingungen, z.B. für das Befahren des Belegungsraumes durch weitere Fahrzeuge, hinterlegen.
  • 2. Jedes Fahrzeug kann sich innerhalb des Belegungsraumes frei bewegen, hat aber die Pflicht, im eigenen Belegungsraum zu bleiben.
  • 3. Ein Fahrzeug hat das Recht, in Belegungsräume anderer Fahrzeuge einzudringen, wenn eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist:
  • a) wenn eine direkte Absprache zwischen den belegenden Fahrzeugen das erlaubt,
  • b) wenn die im Belegungsraum hinterlegten Bedingungen durch das zweite Fahrzeug erfüllt sind.
    • Das zu 3. genannte Recht zum Eindringen in einen "fremden" Belegungsraum kann dabei auch untersagt sein, ohne dass die Funktionsfähigkeit des Systems leidet.
    Die Buchführungseinrichtungen geben die von den Fahrzeugen ausgehenden Stell- und Sicherungsbefehle an die Streckenelemente weiter, ohne die drei Regeln zu überprüfen. Die sichere Datenübertragung garantiert, dass die Befehle nur von einer Fahrzeugsicherheitseinrichtung stammen können. Die Buchführung ist in ein Verwaltungssystem eingegliedert, dessen Buchführungseinrichtungen die Streckenelemente verwalten. Die Buchführung verfügt über lokale Streckeninformationen, aus denen die Fahrzeuge mit der Belegung sicherheitsrelevante Daten über die Streckentopologie und -parameter, die in den Belegungsräumen geführten Fahrzeuge und deren zeitliche Folge sowie die Adressen der benachbarten Buchführungseinrichtungen erhalten. Ein sicherer Streckenatlas, in dem alle Streckenelemente verzeichnet sind, wie er beim Funkfahrbetrieb benötigt wird, ist nicht vorhanden. Lediglich zur Fahrwegdisposition kann gegebenenfalls ein nicht sicherheitsrelevanter globaler Streckenatlas verwendet werden.
    Die "Verwaltungsbezirke" müssen nicht identisch sein mit den Belegungsräumen der Fahrzeuge; diese werden vielmehr die Verwaltungsgrenzen der Buchführungseinrichtungen oftmals überschreiten.
    Bei Umbaumaßnahmen sind nur die Streckeninformationen in den unmittelbar betroffenen Buchführungseinrichtungen zu ändern. Abweichungen zwischen einem eventuell vorhandenen Streckenatlas und der Buchführung können zu keiner Gefährdung führen.
    In den Fahrzeugen der Züge ist die Fahrzeugsicherung der Fahrzeugsicherheitseinrichtungen die Instanz, welche die Einhaltung der drei Regeln des erfindungsgemäßen Verfahrens sicherstellt. Sie kontrolliert anhand der Buchführung die Zulässigkeit von Stell- und Sicherungsbefehlen, bevor diese an Streckeneinrichtungen gesendet werden. Sie überprüft z. B., ob eine von einem Leitstand geforderte Zurücknahme von Belegungsräumen unter Berücksichtigung von Fahrzeuggeschwindigkeit und -bremsvermögen der betroffenen Fahrzeuge die Regel zwei erfüllt, und sie bremst die Fahrzeuge rechtzeitig ab, bevor die Regeln zwei oder drei verletzt werden. Außerdem zieht sie die Konsequenzen aus bei Belegungsräumen hinterlegten Bedingungen und Absprachen zwischen den Fahrzeugen mehrerer Züge.
    Ein Leitstand auf einem Fahrzeug eines Zuges kann nicht sicherheitsrelevante Bedien- und Anzeigefunktionen realisieren. Bei minimaler Fahrzeugausstattung bildet er eine Bedienerschnittstelle, mit der ein "Zugchef" die Fahrwege festlegt und dem Lokführer Haltepunkte, Soll- und Höchstgeschwindigkeiten angezeigt werden. Der Leitstand bestimmt die Sollgeschwindigkeit im Sinne einer energiesparenden, verbraucheroptimierten Fahrweise. Diese vermeidet unnötige Beschleunigungs- und Bremsvorgänge, indem sie dafür sorgt, dass Wartepunkte nicht vor dem voraussichtlichen Freiwerdezeitpunkt erreicht werden. Der Leitstand führt darüber hinaus die sichere Belegung und Freigabe der Belegungsräume automatisch oder manuell über die Bedienerschnittstelle durch. Sicherheitsrelevante Sonderbedienhandlungen werden verfahrensgesichert ausgeführt.
    Die Fähigkeiten des Fahrzeuges lassen sich durch Ausbau der Fahrzeugausstattung skalieren, ohne die Streckenausstattung ändern zu müssen. Hierzu zählen:
    • Kommunikationseinrichtungen für Absprachen zwischen mehreren Triebfahrzeugen,
    • Abstandsmesseinrichtungen für das Eindringen in Belegungsräume mit hinterlegter Richtungsbedingung für eine abstandsgeregelte Folgefahrt,
    • Einrichtungen zur Fahrtroutenplanung nach individueller Strategie,
    • Anbindung von Fahrgastinformationssystemen, gegebenenfalls interaktiv,
    • Einrichtungen für lokführerloses Fahren.
    Die Buchführung für die Streckeneinrichtungen ist durch Führung von Belegungstabellen möglich. Diese können in den Streckeneinrichtungen selbst geführt werden. Die Buchführungseinrichtungen tragen die Belegungsräume in der Reihenfolge der Anforderungen durch die Fahrzeuge in die Belegungstabellen ein. Die Fahrzeuge erhalten mit der Belegungsbestätigung Informationen über gegebenenfalls vorher eingetragene Belegungen und die belegenden Fahrzeuge zurückgemeldet. Aus der Position seiner Belegung in der Belegungstabelle kann ein Fahrzeug die Priorität seiner Belegung bestimmen. Entsprechend den Regeln zwei und drei grenzt das Fhrzeug den Bereich ein, in dem es sich aufhalten darf und muss.
    Die Verwaltung eines Belegungsraums kann aber auch zentralisiert erfolgen, indem die Buchführung für die Streckenelemente als unabhängige Instanz geführt wird. Dies eröffnet folgende Möglichkeiten:
    • Die Grenzen der von einzelnen Buchführungen zu verwaltenden Streckenabschnitte lassen sich beliebig festlegen und können beispielsweise nach betrieblichen Erfordernissen optimiert werden.
    • Die Festlegung, welche Buchführungseinrichtungen mit der Buchführung befasst sind, ist ebenfalls beliebig möglich. Sowohl Streckeneinrichtungen als auch Fahrzeugeinrichtungen können die Buchführung übernehmen.
    • In den meisten Betriebsfällen liegt eine Unterbringung der Buchführung in den Streckeneinrichtungen nahe. Hier lässt sich wiederum beispielsweise nach betrieblichen Erfordernissen optimiert festlegen, welche Streckeneinrichtung für die Buchführung welcher Streckenabschnitte zuständig ist.
    Sind für das Streckennetz keine festen Belegungsräume definiert, sondern wird der jeweilige Belegungsraum von einem Fahrzeug oder einer zusätzlichen Fahrzeugsicherheitseinrichtung definiert, so muss die Buchführung in der Lage sein, sich verändernde Belegungsräume zu verwalten. Dies geschieht dadurch, dass die Buchführung ihre auf die Streckenelemente bezogene Zuständigkeitsbereiche entsprechend den von den Fahrzeugen definierten Belegungsraumgrenzen mit der Belegung in getrennt zu verwaltende Bereiche unterteilt und mit der Freigabe des Belegungsraums diese Bereiche wieder vereinigt. Die Fahrzeugsicherung der Fahrzeugsicherheitseinrichtungen ist in die Lage zu versetzen, vom Leitstand ausgehende, beliebig feine Belegungsraumgrenzen zu verarbeiten, das heißt entsprechend der Regel zwei zu überprüfen und die entsprechenden betrieblichen Sicherheitskonsequenzen daraus abzuleiten und auszuführen, sowie entsprechende Rückmeldungen an die Fahrzeuge zu übermitteln.
    Bei Zügen mit besonderem Lichtraumprofil verfügt die Fahrzeugsicherheitseinrichtung über geometrische Kenntnisse des eigenen Fahrzeugs und ist durch entsprechende Geometrie-Algorithmen in der Lage, das effektiv bei der Befahrung der Strecke benötigte Lichtraumprofil zu bestimmen. Entsprechend der Regel zwei überprüft und sichert die Fahrzeugsicherung der Fahrzeugsicherheitseinrichtung die geometrischen Verhältnisse der Strecke mit dem Raumbedarf des Triebfahrzeuges vor einer Befahrung. Sie belegt entsprechend breite und hohe Belegungsräume, überprüft diese dem Verfahren entsprechend und ermöglicht eine Befahrung nur bei ausreichender Streckengeometrie und entsprechenden Belegungsräumen. Entsprechendes gilt für besondere betriebliche Anforderungen, wenn z. B. für das Befahren eines Gleises ein benachbartes Gleis gesperrt sein soll; in diesem Fall erstreckt sich das Lichtraumprofil eines Gleises und damit die Belegung durch einen Zug auch auf das Nachbargleis.
    Die Buchführung lässt sich auch dahingehend erweitern, dass sie in der Lage ist, dreidimensionale Belegungsräume mit beliebigen Grenzen zu verwalten. Dies geschieht dadurch, dass die Buchführung geometrische Parameter in der Streckenführung speichert und bei der Bestätigung von Belegungen diese an die belegenden Triebfahrzeuge übermittelt.
    Auf diese Weise wird die Lichtraumprofilsicherung technisch ermöglicht, ohne dass wie bisher bahnbetriebliche Verwaltungsvorgänge ausgelöst werden müssen.
    Auf die gleiche Weise lassen sich temporäre Bedingungen für einen Belegungsraum verwalten, indem Geschwindigkeitsbegrenzungen, Fahrverbote für Gefahrenguttransporte, Vorgaben für Befahrungsrichtungen, Handhabung von Rangier- und Zugbildungsvorgängen etc. durch eine der beteiligten Bahnverwaltungen, eine Fahrzeugsicherheitseinrichtung oder eine transportable Fahrzeugsicherheitseinrichtung vorgegeben werden.
    Einzelne Waggons oder Waggonverbände ohne eigene Fahrzeugsicherheitseinrichtungen müssen sich nach Regel zwei innerhalb von Belegungsräumen befinden, die durch Fahrzeugsicherheitseinrichtungen oder zusätzliche, vorzugsweise transportable Sicherheitseinrichtungen belegt wurden, bevor die Waggons abgestellt wurden. Bevor die Waggons abgestellt wurden, muss für diese ein beispielsweise durch Flankenschutzweichen oder Gleissperren begrenzter so großer Bereich belegt werden, dass sichergestellt ist, dass die Waggons diesen Belegungsraum, z. B. auch durch unbeabsichtigtes Wegrollen, nicht verlassen können. Auf diese Weise übernimmt z. B. das abstellende Fahrzeug die Verantwortung, dass die Waggons die Regel zwei einhalten. Das Fahrzeug darf beim Verlassen des Belegungsraumes dessen Belegung nicht zurücknehmen, solange der Belegungsraum noch durch die abgestellten Waggons besetzt ist. Dabei kann die Fahrzeugsicherheitseinrichtung eine zusätzliche Bedingung hinterlegen, die besagt, das ein anderes Fahrzeug mit einer anderen Fahrzeugsicherheitseinrichtung ohne weitere Rücksprache in diesen Bereich eindringen und die Verantwortung über die abgestellten Waggons übernehmen darf. Auf diese Weise übernimmt dieses Fahrzeug die Verantwortung für die Waggons.
    Auch bei Rangier- und Zugbildungsvorgängen mit mehreren Zügen können diese sich gegenseitig Eindringrechte gewähren.
    Eine Freigabe von bei Ausfall oder Störung von Sicherheitseinrichtungen übriggebliebenen Belegungsräumen kann erst nach einem in den Betriebsordnungen definierten Freifahrvorgang erfolgen. Nachdem sich ein Fahrzeug durch das Freifahren vergewissert hat, dass die noch mit Belegungsräumen versehene Strecke tatsächlich frei ist, kann dieses auch die alte Belegung zurücknehmen.
    In ähnlicher Weise lassen sich Fahrten mit Fahrzeugen durchführen, die selbst nicht in der Lage sind, ihre Zugvollständigkeit sicherzustellen. Diese können ihren Belegungsraum nach der Durchfahrt nicht wieder freigeben, sondern lediglich mit einer hinterlegten Bedingung "Freifahren erforderlich" markieren. Ein nachfolgendes Fahrzeug gibt nach dem Freifahren den Belegungsraum wieder frei. Alternativ kann das erste Fahrzeug beispielsweise mit einer streckenseitigen Hilfseinrichtung auch selbst feststellen, dass die Zugvollständigkeit tatsächlich noch gegeben ist. Daraufhin kann das Fahrzeug den Belegungsraum rückwirkend selbst wieder freigeben.
    Ein dem Funkfahrbetrieb entsprechendes betriebliches Verhalten lässt sich erzielen, indem eine Buchführungseinrichtung oder eine Fahrzeugsicherheitseinrichtung als FFB-Streckenzentrale arbeitet. Sie fordert die Belegungsräume für alle Fahrzeuge an und führt die Fahrwegzuweisung aus, indem sie Eindringrechte an die Fahrzeuge vergibt. Für Züge ohne Fahrzeugsicherheitseinrichtung belegt diese "Zentrale" soweit ausgedehnte Belegungsräume, dass eine Gefährdung durch die fehlende fahrzeugseitige Ortung auszuschließen ist. Alternativ werden solche Fahrzeuge mit einer transportablen Fahrzeugsicherheitseinrichtung betrieben.
    Die Funkstationen der Buchführungseinrichtungen, die vorzugsweise durch die Streckeneinrichtungen realisiert sind, bilden ein selbstkonfigurierendes kabelloses System, das die Kommunikation zwischen beliebigen Buchführungen und Fahrzeugsicherheitseinrichtungen ermöglicht. Sobald weit von einander entfernt liegende Buchführungseinrichtungen Daten austauschen wollen, arbeiten zwischen Sender und Empfänger liegende Buchführungseinrichtungen als Relaisstationen. Sie senden ihrerseits die Telegramme in Richtung Empfänger aus und leiten sie im Sinne einer kooperativen Datenübertragung weiter. Auf diese Weise ist jede Buchführungseinrichtung von jedem Punkt längs der Strecke aus erreichbar. Eine zusätzliche Infrastruktur ist nicht erforderlich. In Deutschland liegen beispielsweise bei einer Nebenstrecke mit gemischtem Verkehr so viele Bahnübergänge und Weichen dicht beieinander, dass eine Funkreichweite von 5 bis 10 km ausreicht, die Strecke mit einem Funkteppich zu überziehen, bei dem von jedem Punkt aus in jede Richtung mindestens zwei Funkstationen erreichbar sind. Gegebenenfalls sind zusätzliche Relaisstationen im Streckennetz anzuordnen.
    Das Routing, das heißt die Auswahl der Buchführungseinrichtungen, über die die Verbindungen zu einem entfernteren Streckenelement zum Belegen einer Fahrstrecke erfolgt, geschieht durch einen Dialog, den die beteiligten Buchführungseinrichtungen untereinander vornehmen. Das Funknetz ist somit selbst organisierend nach dem Muster des Internet, das ebenfalls eine chaotische Struktur hat und ohne ein zentrales Management arbeitet. Die Buchführungseinrichtungen sind ständig in Betrieb, haben ihren geographischen Ort gespeichert und können entsprechend einer festgestellten Zielrichtung die bestgeeignete Nachbareinrichtung ansprechen.
    Gleichzeitig ermöglichen die Buchführungseinrichtungen den Fahrzeugsicherheitseinrichtungen, ihre eigene Position zu orten. Zur Positionsbestimmung sendet die Fahrzeugsicherheitseinrichtung ein Anforderungssignal aus, das von allen im Empfangsgebiet vorhandenen Streckeneinrichtungen mit definierter Verzögerungszeit beantwortet wird.
    Aus den Laufzeiten und in den Antworten enthaltenen absoluten Positionsangaben errechnet die Fahrzeugsicherheitseinrichtung ihre Fahrzeugposition. Die räumliche Anordnung der Funkstationen längs der Strecke ist für die Positionsbestimmung in Streckenrichtung optimal. In der Nähe der Funkstationen, also nahe bei Weichen und Bahnübergängen, ist außerdem die gleissensitive Ortung dort möglich, wo sie besonders relevant ist.
    Zusätzlich eröffnet eine Phasenauswertung frequenzkonstanter Funksignale eine zweite Art der Positionsbestimmung unabhängig von der Laufzeitmessung. Unmittelbar bei der Vorbeifahrt an einer Funkstation durchläuft die Phasenänderung ein markantes Maximum, das den Ort der Funkstation präzise kennzeichnet.
    Wenn die Zugvollständigkeit vom Fahrzeug selbst nicht überwacht werden kann, kann neben der Zugspitze auch der letzte Wagen mit einer selbstortenden Fahrzeugsicherheitseinrichtung ausgestattet werden, welche die Zugende-Position feststellt und an die Zugspitze übermittelt.
    Insgesamt stellt das Funksystem folgende Funktionen für das Bahnbetriebssicherungssystem zur Verfügung:
    • Kommunikation zwischen beliebigen Sicherheitseinrichtungen, besonders einfach über die besonders oft genutzten kurzen Entfernungen.
    • fahrzeugseitige Ortung und Zugvollständigkeitskontrolle.
    • Kommunikationsschnittstelle zu übergeordneten Leitrechnersystemen.
    Gleichzeitig ist dieses Funksystem durch minimale Infrastrukturinvestitionen besonders wirtschaftlich, da die Endgeräte selbst die notwendige Funkinfrastruktur bilden.
    Jede Buchführungs- und jede Streckeneinrichtung wird dezentral mit Strom versorgt, der z. B. aus einem Oberleitungsabgriff, einem in der Nähe liegenden EVU-Anschluß, Solar- oder Brennstoffzellen stammt. Eine gegebenenfalls als Energiepuffer benötigte Batterie ist zusammen mit dem Funksystem in einem kompakten Outdoor-Schrank untergebracht. Von jeder Buchführungs- oder Streckeneinrichtung aus lässt sich gegebenenfalls außerdem eine Datenverbindung zu übergeordneten Rechnersystemen herstellen.
    Die Fahrzeugsicherheitseinrichtung im Triebfahrzeug wird vom Triebfahrzeug aus mit Strom versorgt. Sie benötigt den Zugang zum Bremssystem und einen Drehgeberanschluß zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
    Zur Sicherung einer Baustelle werden transportable Fahrzeugsicherheitseinrichtungen eingesetzt. Eine oder zwei an den Enden einer Baustelle aufgestellte Fahrzeugsicherheitseinrichtungen schützen die Rotte, indem sie die Position der Baustelle erfassen, die Fahrzeuge zur Langsamfahrt zwingen und die Rotte vor herannahenden Fahrzeugen warnen.
    Durch diese Lösung wird der Montage- und Projektierungsaufwand erheblich reduziert.
    Das erfindungsgemäße Zugsicherungssystem ermöglicht die bedarfsorientierte Wartung durch Diagnosefunktionen, die viele Störungen bereits vor einem Ausfall erkennen und melden. Viele Wartungstätigkeiten reduzieren sich auf den kostengünstigen weitgehend fahrbetriebsunabhängigen Austausch standardisierter Komponenten. Die Betriebskosten des Kommunikationssystems sind gering, da keine aufwendige Funk-Infrastruktur erforderlich ist.
    Das Verfahren bietet äußerst flexible Möglichkeiten für den Umgang mit Belegungsräumen. Dies erhöht die mögliche Zugdichte und erleichtert die Zugbildung. Die Möglichkeit von Disposition und Fahrdienstleitertätigkeiten in den Fahrzeugen fördert den diskriminierungsfreien Zugang mehrerer Bahnbetreiber. Dabei können die Kräfte eine liberalisierten Marktes die Vergabe von Belegungsräumen an unterschiedliche Fahrzeugbetreiber regeln: Streckenbetreiber berechnen sowohl Belegungszeiten als auch Kommunikationsvorgänge; Fahrzeugbetreiber rechnen Eindringrechte untereinander ab. Wirtschaftliches Belegungs- und Kommunikationsverhalten der Fahrzeugbetreiber maximiert gleichzeitig den Streckendurchsatz.
    Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung verdeutlichten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
    Figur 1
    zeigt einen durch zwei Buchführungseinrichtungen verwalteten Streckenausschnitt,
    Figur 2
    von drei Zügen beanspruchte, sich teilweise überlagernde Belegungsräume,
    Figur 3
    eine Belegungstabelle und
    Figur 4
    das Zusammenwirken der Zugsicherungskomponenten.
    Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Streckennetz. Die Strecke ist in virtuelle Abschnitte 1 bis 24 an sich beliebiger, auch unterschiedlicher Länge unterteilt, die von einem Zug Z1 oder auch von mehreren Zügen zeitgleich befahren werden können. Zu jedem Zeitpunkt darf sich jeweils nur ein Zug in einem Streckenabschnitt befinden. Um das zu gewährleisten, sind auf dafür ausgewählten Fahrzeugen der Züge Fahrzeugsicherheitseinrichtungen installiert, die alle für die Fahrzeugsicherungerforderlichen Programme enthalten und mit den für die Gewährleistung der Sicherheit benötigten Daten versorgt werden. Die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen übernehmen die Verantwortung für die Sicherheit des Fahrbetriebes und sind deshalb signaltechnisch sicher ausgeführt. Sie erarbeiten etwaige Fahr- sowie Stellbefehle für die Stellelemente, vorzugsweise Weichen und Bahnübergänge, zweikanalig in signaltechnisch sicheren Rechnern und kommunizieren untereinander und mit weiteren, vorzugsweise streckenseitigen Sicherheitseinrichtungen vorzugsweise auf dem Funkweg, wobei die Datenübertragung signaltechnisch sicher vor sich geht. Diese weiteren Sicherheitseinrichtungen dienen dazu, die für die Erarbeitung der Fahr- und Stellbefehle durch die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen erforderlichen Daten zur Verfügung zu stellen. Sie haben die Aufgabe der Buchführung, weil sie die für die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen zur Verfügung zu stellenden Daten, soweit es sich um variable Daten handelt, in der zeitlichen Reihenfolge ihres Eingangs sammeln und an die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen übermitteln; darüber hinaus übermitteln sie auch unveränderliche Daten z. B. über die Streckentopologie und die Streckenparameter.
    Das Bahnnetz ist in einzelne Buchführungsbereiche unterteilt, im dargestellten Beispiel in die Buchführungsbereiche A und B. Jedem Buchführungsbereich ist eine in die Zeichnung schematisch angedeutete Buchführungseinrichtung AE, AB zugeordnet, in der die Buchführung für die jeweils zugehörigen Streckenabschnitte vollzogen wird. Die Buchführungseinrichtungen sind zweckmäßig jeweils dort angeordnet, wie die Infrastruktur zu ihrer Unterbringung, Energieversorgung und Kommunikation bereits vorhanden ist, z. B. bei den Stellelementen der Bahnanlage.
    Die Buchführungseinrichtungen sind vorzugsweise ortsfest installiert. Es ist aber auch möglich, sie in Fahrzeuge zu implementieren, insbesondere wenn es nur wenige die Strecke befahrende Fahrzeuge gibt.
    Die Unterteilung des Datennetzes in eine Mehrzahl von Buchführungsbereiche ist an sich beliebig. Sie lässt sich - wenn betriebliche Belange dies erforderlich machen - jedoch auch verändern. Auf jeden Fall ist es so, dass alle Streckenabschnitte lückenlos von irgendwelchen Buchführungseinrichtungen verwaltet werden, wobei jeder Streckenabschnitt aber immer nur einer einzigen Buchführungseinheit zugeordnet sein kann.
    Fahrzeuge oder Züge, die bestimmte Streckenabschnitte des Bahnnetzes befahren wollen, definieren aus diesen Streckenabschnitten sogenannte Belegungsräume und beantragen bei der oder den für diese Abschnitte zuständigen Buchführungseinrichtungen die Belegung der Abschnitte des gewünschten Belegungsraumes. Im dargestellten Beispiel der Figur 1 hinterlegt der Zug Z1 bei der Buchführungseinrichtung AE seinen Wunsch, die Abschnitte 1 bis 5 und 12 zu befahren und bei der Buchführungseinrichtung BE den Wunsch, die Abschnitte 13, 14 und 19 bis 21 zu befahren. Dies geschieht drahtlos, vorzugsweise auf dem Funkweg. Die Fahrzeuge und die Streckeneinrichtungen, bei denen die Buchführungseinrichtungen untergebracht sind, sind deshalb mit Funksende-/-empfangseinrichtungen zur Datenkommunikation ausgerüstet.
    Wenn die Kommunikationseinrichtungen nur für eine begrenzte Reichweite ausgelegt sind, werden die von einer angesprochenen Buchführungseinheit/Streckeneinrichtung aufgenommenen Daten an mindestens eine, vorzugsweise nach dem jeweiligen Ziel ausgewählte benachbarte Buchführungseinheit/Streckeneinrichtung und von dieser wiederum über benachbarte Buchführungsoder Streckeneinrichtungen zu der das Ziel darstellenden Buchführungseinheit übermittelt.
    Die Datenübertragung zu einer benachbarten Buchführungseinheit kann auch über mehrere als Relaisstationen verwendeten Streckeneinrichtungen erfolgen oder über ein vorhandenes Leitungsnetz, an das die Streckeneinrichtungen und die Buchführungseinrichtungen angeschlossen sind.
    Die von einer Fahrzeugsicherheitseinrichtung angesprochene mindestens eine Buchführungseinrichtung hinterlegt die ihr übermittelte Belegung in ihrer Buchführung. Diese ist vorzugsweise in Tabellenform organisiert. In diesen Tabellen werden die Belegungen abschnittsorientiert in der Reihenfolge eingetragen, in der die Belegungen eintreffen. Für jeden Streckenabschnitt können beliebig viele Belegungen eingetragen werden. Üblicherweise gestattet nur die für einen Streckenabschnitt hinterlegte älteste Belegung das Befahren dieses Abschnittes sowie den Zugriff auf ein etwaiges zugehöriges Stellelement. Hierzu wird auf die Figuren 2 und 3 der Zeichnung verwiesen.
    Figur 2 zeigt einen Streckenausschnitt im Bereich einer Weiche, an der sich die Fahrwege dreier Züge Z2, Z3 und Z4 überlagern. Die von diesen Zügen jeweils beanspruchten Belegungsräume sind unterhalb der Züge dargestellt und mit B2, B3, B4 bezeichnet. Der Zug Z2 soll bei einer für den dargestellten Streckenabschnitt zuständigen Buchführungseinrichtung als erster belegt haben, danach soll der Zug Z3 seine Belegung und erst danach der Zug Z4 seine Belegung eingetragen haben.
    Figur 3 zeigt im Einzelnen die Reihenfolge, in der die einzelnen Streckenabschnitte aufeinanderfolgend durch die Züge belegt wurden, wobei aus Gründen de Übersichtlichkeit in Figur 3 nur die für das Durchgangsgleis eingetragenen Belegungen aufgeführt sind. Der Zug Z2 steht mit seiner Belegung der Streckenabschnitt 28 bis 33 in einer Belegungstabelle der Buchführungseinrichtung an vorderster Stelle, weil er als erster seine Belegung vorgenommen hat. Der danach belegende Zug Z3 wurde von der zuständigen Buchführungseinrichtung hinsichtlich der Steckenabschnitte 29 und 30 an die zweite Stelle gesetzt und der Zug Z4 bezüglich der gleichen Abschnitte an die dritte Stelle. Hinsichtlich der Abschnitte 28 und 31 steht der Zug Z4 an zweiter Stelle hinter dem Zug Z2 und hinsichtlich der Abschnitte 25 Bis 27 an erster Stelle.
    Das bedeutet, dass augenblicklich der Zug Z2 den von ihm belegten Belegungsraum befahren darf und zwar nach eigenem Gutdünken in der einen oder anderen Richtung; er darf sogar die Fahrrichtung ändern und muss lediglich sicherstellen, dass er in dem für ihn belegten Belegungsraum verbleibt.
    Der Zug Z4 darf gegenwärtig nur die Streckenabschnitte 25 bis 27 befahren, weil nur für diese Abschnitte keine älteren Belegungen in der Belegungstabelle eingetragen sind.
    Nimmt eine Fahrzeugsicherheitseinrichtung seine Belegung zurück, so rücken die für die betroffen Steckenabschnitte hinterlegten jüngeren Belegungen anderer Fahrzeugsicherheitseinrichtungen jeweils um einen Platz auf. Eine solche Belegungsrücknahme ist vorgesehen beim Räumen des Belegungsraumes durch das belegende Fahrzeug.
    Die von der Buchführungseinrichtung akzeptierten Belegungen sind in der Buchführung signaltechnisch sicher abzulegen. Entsprechende Bestätigungsmeldungen sind signaltechnisch sicher an die jeweils belegende Fahrzeugsicherheitseinrichtung zu übermitteln, desgleichen alle in der zeitlichen Folge jeweils voranstehenden älteren Belegungen anderer Fahrzeugsicherheitseinrichtungen. Zusätzlich zu diesen Daten sind noch Daten über die jeweils belegenden Züge, Daten über Streckentopologie und die Streckenparameter des jeweiligen Streckenabschnittes bzw. bei Belegung kompletter Belegungsräume die entsprechenden Daten für diese Belegungsräume und die Adressen der zum Ziel benachbarten Buchführungseinrichtungen bzw. der Streckeneinrichtungen anzugeben, über die die Ziel-Buchführungseinrichtung erreichbar ist. Die Entscheidung darüber, ob ein Zug einzelne Streckenabschnitte befahren darf oder nicht, trifft die Fahrzeugsicherheitseinrichtung auf der Grundlage der ihr von der Buchführung übermittelten Daten.
    In den Buchführungseinrichtungen können von den Fahrzeugsicherheitseinrichtungen zusätzlich zu den Belegungen auch Bedingungen hinterlegt werden, die für alle später belegenden Fahrzeugsicherheitseinrichtungen von Bedeutung sind. Dazu gehört z. B. die Erlaubnis an die nachfolgend belegende Fahrzeugsicherheitseinrichtung, in den noch belegten Belegungsraum so weit einzudringen, dass ein Aufprallen auf den die Bedingung hinterlegenden Zug gerade noch nicht möglich ist. Das Hinterlegen dieser Bedingung durch einen Zug ist von dessen Zusage abhängig, den von ihm belegten Belegungsraum nur in der bei der Belegung angenommenen Fahrrichtung zu befahren. Diese Zusage wird von der zusagenden Fahrzeugsicherheitseinrichtung sicher überwacht. Ein nachfolgender Zug darf unter Überwachung seiner Fahrsicherheitseinrichtung in den noch belegten Belegungsraum eindringen, wenn er laufend seinen Abstand zum voraus befindlichen Zug überwacht und rechtzeitig vor einem Aufprall die Bremsung einleitet. Hierzu ist der nachfolgende Zug mit entsprechenden Abstandsmesseinrichtungen auszurüsten oder aber er hat sich mit dem vor ihm fahrenden Zug in Verbindung zu setzen, um von diesem dessen Fahrort zu erfragen oder Angaben zu den bereits geräumten Abschnitten. Seinen eigenen Fahrort kann der nachfolgende Zug z. B. über Satellitennavigation oder durch Laufzeitmessung von Abfragesignalen bestimmen, die von ortsfesten Streckeneinrichtungen beantwortet werden. Eine Feinortung ist möglich durch Auswertung eines von Streckeneinrichtungen ausgesandten frequenzkonstanten Signals, das beim Passieren des Fahrzeugs einen markanten Phasensprung aufweist.
    Es ist aber auch möglich, dass sich das nachfolgende Fahrzeug mit der vorher belegenden Fahrzeugsicherheitseinrichtung auf dem Funkweg in Verbindung setzt und von diesem die Eindring- oder Durchfahrerlaubnis direkt erhält. Beide diese Vereinbarung treffenden Fahrzeugsicherheitseinrichtungen sind an diese Vereinbarung gebunden; sie kann nur in beiderseitigem Einvernehmen zurückgenommen werden. Das nachfolgende Fahrzeug kann dann, ohne irgendwelche Informationen bei der zugehörigen Buchführungseinrichtung zu hinterlegen, in den noch belegten Belegungsraum eindringen bzw. ihn durchfahren. Beim Verlassen des Belegungsraumes wird die hinterlegte Belegung üblicherweise nicht zurückgenommen, sonder bleibt für die belegende Fahrzeugsicherheitseinrichtung und alle später belegenden Fahrzeugsicherheitseinrichtungen bestehen. Allerdings können die beiden Fahrzeugsicherheitseinrichtungen auch verabreden, dass der den Belegungsraum räumende Zug die Belegung zurücknehmen soll. Die Buchführungseinrichtung würde eine solche Anweisung auch ausführen, wenn sie nicht von der Fahrzeugsicherungseinrichtung stammt, die die Bedingung hinterlegt hat. Die Verantwortung für das Zurücknehmen oder Nicht-Zurücknehmen einer Belegung und/oder einer Bedingung übernimmt immer eine Fahrzeugsicherheitseinrichtung nach den bei ihr hinterlegten Vereinbarungen.
    Neben von Fahrzeugen stammenden Belegungen sind auch Belegungen und Bedingungen denkbar, die von zusätzlichen Fahrzeugsicherheitseinrichtungen (CE in Figur 1) stammen. Solche vorzugsweise transportablen Fahrzeugsicherheitseinrichtungen können beispielsweise in einer Leitstelle angeordnet sein, von der z. B. eine fahrplan- oder auftragsopotimierte Belegung von Belegungsräumen vorgenommen werden kann. Auch sind von einer vorzugsweise transportablen Fahrzeugsicherheitseinrichtung in der Buchführung dauerhafte Geschwindigkeitsbeschränkungen vorgebbar, die durch Belegung entsprechender Belegungsräume für alle nachfolgend belegenden Züge gelten. Die Bedingung "Langsam fahren gemäß Geschwindigkeitsbeschränkung ...km" gilt für alle nachfolgend belegenden Fahrzeuge, die diese Bedingung erfüllen, d. h. verstehen können. Diese Fahrzeuge dürfen die für die Geschwindigkeitsbeschränkung belegten Streckenabschnitte trotz der noch vorhandenen Belegung befahren. Es ist aber auch möglich, dass ein sich näherndes Fahrzeug sich mit der die Geschwindigkeitsbeschränkung hinterlegenden Fahrzeugsicherheitseinrichtung in Verbindung setzt, um von ihr die Erlaubnis zu erhalten, den Belegungsraum mit einer höheren Geschwindigkeit zu passieren. Bei einer entsprechenden Zusage veranlasst die Fahrzeugsicherheitseinrichtung das Vorrichten in den noch belegten Belegungsraum mit ggf. erhöhter Geschwindigkeit. Desgleichen ist es möglich, solche transportablen Fahrzeugsicherheitseinrichtungen auch zur Sicherung von Baustellen und Arbeitsrotten zu verwenden. Hierzu ist notwendig, in einer für den Ort der Arbeitsrotte zuständigen Buchführungseinrichtung eine Belegung mit entsprechender Geschwindigkeitsbeschränkung zu hinterlegen. Die Fahrzeugsicherheitseinrichtung eines sich nähernden Zuges hat dann die hinterlegte Bedingung des Anschaltens von Warneinrichtungen zu übernehmen. Bei eingleisigen Strecken sind zum Sichern solcher Gefahrenräumen zwei zusätzliche Fahrzeugsicherheitseinrichtungen erforderlich.
    Üblicherweise wird eine von einer Fahrzeugsicherheitseinrichtung eines Zuges hinterlegte Belegung zurückgenommen, wenn der Zug den Belegungsraum vollständig geräumt hat. Dies setzt eine Zugintegritätsprüfung voraus. Eine solche Integritätsprüfung kann laufend stattfinden, möglicherweise aber auch erst beim Passieren einer Streckeneinrichtung hinter dem jeweiligen Belegungsraum. In diesem Fall erfolgt die Zurücknahme einer Belegung zeitlich verzögert beim Feststellen der Zugvollständigkeit durch die Streckeneinrichtung.
    Es ist aber auch möglich, dass ein Zug, der selbst nicht zu einer Zugintegritätsprüfung befähigt ist, für seine Belegungsräume als Bedingung an nachfolgende Züge hinterlegt, dass diese die Belegungsräume auf eigene Verantwortung mit mäßiger Geschwindigkeit passieren dürfen, um anschließend seine Belegung und die hinterlegte Bedingung zurückzunehmen.
    Die Fahrzeugsicherheitseinrichtung eines Zuges, der seinen Belegungsraum befahren möchte, dies aber nicht darf, weil zum Zeitpunkt der Belegung noch andere ältere Belegungen hinterlegt sind, setzt sich in Abständen immer wieder mit der den Belegungsraum verwaltenden Buchführungseinrichtung in Verbindung, um zu erfragen, ob seine Belegung in der Belegungstabelle inzwischen an die vorderste Stelle aufgerückt ist. Es ist aber auch möglich, dass die Buchführungseinrichtung bei der Zurücknahme der vorgeordneten Belegung (aller vorgeordneten Belegungen) sich mit der Fahrzeugsicherheitseinrichtung des wartenden Fahrzeugs in Verbindung setzt, um dieses von der veränderten Situation zu unterrichten.
    Zum Befahren eines gewünschten Belegungsraumes müssen sich die Fahrzeuge mit den Streckenelementen des Belegungsraumes in Verbindung setzen, um sie ein- oder auszuschalten oder umzusteuern. Zu diesen Streckenelementen zählen vor allem Weichen und Bahnübergänge. Die Bedingungen für den Zugriff auf diese Streckenelemente sind die gleichen wie die für das Befahren des zugehörigen Streckenabschnittes durch den Zug.
    In Figur 4 ist schematisch das Zusammenwirken von Fahrzeugsicherheitseinrichtungen und Strecke dargestellt. An der Strecke führen insbesondere Weichen W und Bahnübergänge BÜ von den Fahrzeugen ausgehende Stell- und Sicherungsfunktionen aus und zwar ohne ihrerseits zu prüfen, ob diese Befehle ihre Richtigkeit haben oder nicht. Diese Entscheidung übernimmt die Fahrzeugsicherungseinrichtung FS des Fahrzeugs, das diese Befehle ausgibt. Die Datenübertragung zwischen den Fahrzeugen und den Streckenelementen ist eine sichere Datenübertragung. Verwaltet wird die Strecke von einer Buchführung BF, die von Buchführungseinrichtungen wahrgenommen wird und mit den Fahrzeugen ebenfalls kommuniziert. Sie verwaltet Belegungsräume für Abschnitte des Streckennetzes, die von den Fahrzeugen vorgegeben werden und von ihnen befahren werden wollen. Die Grenzen der Streckenabschnitte/Belegungsräume und der durch die Buchführungseinrichtungen verwalteten Streckenbereiche können nach betrieblichen Erfordernissen optimiert werden. Die Buchführung tauscht weder mit den Weichen noch mit den Bahnübergängen Daten aus, sie kommuniziert nur mit den Fahrzeugsicherheitseinrichtungen. Sie verfügt über lokale Streckeninformationen und versorgt die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen mit sicherheitsrelevanten Daten über Streckentopologie und Streckenparameter sowie mit Adressen der Streckenelemente sowie benachbarter Buchführungseinrichtungen. Von den Buchführungseinrichtungen werden neben den durch die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen hinterlegten Belegungen auch von dort vorgegebene Bedingungen erfasst, die für später belegende Fahrzeugsicherheitseinrichtungen von Bedeutung sind. Die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen können sich unter Umgehung der Buchführung auch direkt absprechen und sich gegenseitig bestimmte Rechte einräumen. Auf den Fahrzeugen angedeutete Einrichtungen O dienen der Ortung der Fahrzeuge auf der Strecke und zum Überprüfen der Zugintegrität. Außerdem veranlassen die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen über Falzengeräte FG die Bremsensteuerung. Dispositive Anweisungen können von einer Leitstelle zur Verfügung gestellt werden. Einzelanweisungen und Fahrbefehle werden der Fahrzeugsteuerung über einen Leitstand L zugeführt.

    Claims (39)

    1. Funkbasiertes Zugsicherungssystem für ein von einer Mehrzahl von Zügen befahrbares Bahn-Streckennetz mit von den Zügen steuerbaren Streckenelementen, wobei jeder Zug mit einer auf sein Bremssystem einwirkenden Fahrzeugsicherheitseinrichtung sowie mit einer fahrzeugseitigen Ortungseinrichtung und einem Funksystem zum Datenaustausch mindestens mit den Streckenelementen ausgerüstet ist,
         dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen dazu eingerichtet sind, im Streckennetz jeweils einen aus mindestens einem Streckenabschnitt bestehenden Belegungsraum bei mindestens einer die Strecke verwaltenden Buchführungseinrichtung vorübergehend bis zu einer späteren Rücknahme der Belegung zu belegen,
      wobei die Buchführungseinrichtung die bei ihr von den die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen übermittelten Belegungen abschnittsorientiert in der Reihenfolge, in der die Belegungen eingehen, in einer Buchführung hinterlegt und die jeweils belegenden Fahrzeugsicherheitseinrichtungen hiervon und von etwaigen früheren Belegungen der von ihm belegten Streckenabschnitte durch andere Fahrzeugsicherheitseinrichtungen unterrichtet
      und dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung einem Zug die Fahrt für und ausschließlich für die Streckenabschnitte freigibt, für die seine Belegung in der zuständigen Buchführungseinrichtung die älteste ist oder für die durch frühere Belegungen Bedingungen hinterlegt sind, die das Fahrzeug zu erfüllen in der Lage ist.
    2. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung eines Zuges alle Streckenabschnitte, für die Bedingungen hinterlegt sind, die von ihr nicht verstanden oder nicht erfüllt werden können, für den Zug sperrt.
    3. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zug mit mindestens einer Fahrzeugsicherheitseinrichtung versehen ist.
    4. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die in der Buchführung einer Buchführungseinrichtung für ausgewählte Streckenabschnitte hinterlegten Belegungen und Bedingungen dort in ihrer durch die zeitliche Folge ihrer Anforderung gegebenen Reihenfolge unvertauschbar hinterlegt sind, dass aber dazu autorisierte Fahrzeugsicherheitseinrichtungen dazu eingerichtet sind, dort an beliebiger Stelle hinterlegte Belegungen und Bedingungen zurückzunehmen.
    5. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung die Belegungen und Bedingungen für solche Streckenabschnitte nicht zurückzunehmen in der Lage ist, die vom Zug besetzt sind und die innerhalb seines Bremsweges liegen.
    6. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Buchführungseinrichtung mindestens eine Belegungstabelle aufweist und dass bei Rücknahme einer Belegung in der Belegungstabelle alle später hinterlegten Belegungen und Bedingungen um jeweils eine Stelle aufrücken.
    7. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Streckennetz in eine Mehrzahl von durch Buchführungseinrichtungen verwaltete Buchführungsbereiche unterteilt ist, von denen jeder mindestens einen Streckenabschnitt umfasst, wobei jeder Streckenabschnitt Bestandteil nur eines einzigen Buchführungsbereiches ist.
    8. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung der Strecke in Buchführungsbereiche wahlfrei vorzugeben, bedarfsweise aber veränderbar ist.
    9. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 7 oder 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Buchführungseinrichtungen dezentral angeordnet sind.
    10. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Buchführungseinrichtungen einzeln oder zu mehreren einzelnen Streckenelementen zugeordnet sind.
    11. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Buchführungseinrichtung vorgesehen ist.
    12. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Buchführungseinrichtung einem Fahrzeug zugeordnet ist.
    13. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
      dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtlose Datenübertragung zwischen den Fahrzeugen und den Buchführungseinrichtungen und/oder den Streckenelementen vorgesehen ist.
    14. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 13,
      dadurch gekennzeichnet, dass für die Übermittlung von Belegungsanforderungen, Belegungen und hinterlegten Bedingungen Funksende-/-empfangseinrichtungen begrenzter Reichweite vorgesehen sind.
    15. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung von Belegungsanforderungen von einer Buchführungseinrichtung zu mindestens einer weiteren Buchführungseinrichtung drahtlos oder leitungsgebunden auf direktem Weg oder über weitere Buchführungseinrichtungen oder Streckeneinrichtungen nach dem Prinzip der kooperierenden Datenübertragung erfolgt.
    16. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Buchführungseinrichtungen lokale Streckeninformationen enthalten und dass sie dazu eingerichtet sind, in zeitlichem Zusammenhang mit der Belegung zugehöriger Streckenabschnitte durch einen Zug diesem sicherheitsrelevante Daten über Streckentopologie und Streckenparameter sowie die Adressen benachbarter Buchführungseinrichtungen zu übermitteln.
    17. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchführungseinrichtungen dazu eingerichtet sind, einem belegenden Zug Daten über einen Zug zu übermitteln, der für mindestens einen Streckenabschnitt des vom belegenden Zug belegten Belegungsraumes bereits früher eine noch aktuelle Belegung hinterlegt hat.
    18. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, Belegungsräume nach Ort, Länge und ggf. Breite und/oder Höhe vorzugeben und zu verarbeiten und dass die mindestens eine Buchführungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die derart beschriebenen Belegungsräume in der Buchführung zu hinterlegen und diesbezügliche Daten an die belegenden Fahrzeuge zu übermitteln.
    19. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen die jeweils zu belegenden Streckenabschnitte und damit den einem Zug jeweils zuzuordnenden Belegungsraum bestimmen.
    20. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 1, 6 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen mit dem Belegen eines Belegungsraumes in der Buchführung der Buchführungseinrichtung mindestens eines Buchführungsbereiches Bedingungen hinterlegen, die Informationen für später belegende Fahrzeuge darstellen
    21. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei mindestens einer Buchführungseinrichtung eines Buchführungsbereiches für den dort verwalteten, von ihr belegten Belegungsraum als Bedingung zum Befahren einzelner Streckenabschnitte dieses Belegungsraumes die von diesem später belegenden Fahrzeug zu erfüllende Bedingung der fahrzeugseitigen Gleisüberwachung dieser Streckenabschnitte zu hinterlegen, wobei das Fahrzeug die Hinterlegung dieser Bedingung von der eigenen Zusage abhängig macht, seinen von der zugehörigen Buchführungseinrichtung verwalteten Belegungsraum ausschließlich in der bei der Belegung angenommenen Fahrrichtung zu befahren.
    22. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 21,
      dass das Befahren der noch belegten Streckenabschnitte von einer aktiven Gleisfreimeldung dieser Streckenabschnitte durch das nachfolgende Fahrzeug abhängig gemacht ist.
    23. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das nachfolgende Fahrzeug sich mit dem vorausfahrenden, noch belegenden Fahrzeug auf drahtlosem Weg in Verbindung setzt und von diesem die bereits geräumten Streckenabschnitte oder seinen Fahrort zur Bestimmung der bereits geräumten Streckenabschnitte erfragt.
    24. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit mindestens einer Ortungseinrichtung versehen ist, die den Fahrort des Fahrzeugs aus der Laufzeit ausgesandter und von mindestens einer ortsfesten Streckeneinrichtung zusammen mit Positionsdaten dieser Streckeneinrichtung rückübertragener Funksignale bestimmt.
    25. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfesten Streckeneinrichtungen frequenzkonstante Dauersignale aussenden und dass das Fahrzeug beim Passieren einer Streckeneinrichtung eine markante Phasenänderung des empfangenen frequenzkonstanten Dauersignals zur aktuellen Ortsbestimmung verwendet.
    26. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschen einer Belegung vom Räumen der zugehörigen Streckenabschnitte durch den Zug abhängig gemacht ist, wobei die Räumungsmeldung von der Überwachung des Zugzusammenhaltes abhängig gemacht ist.
    27. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug bei fehlender Überwachung des Zugzusammenhaltes für das spätere Befahren seines Belegungsraumes oder von Teilen davon die Bedingung hinterlegt, dass ein nachfolgender Zug den Belegungsraum auf eigene Verantwortung befahren und anschließend an seiner Stelle die hinterlegte Bedingung und die Belegung löschen soll.
    28. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugs vorgesehene zusätzliche Fahrzeugsicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei der oder den Buchführungseinrichtungen für beliebige Streckenabschnitte ihres Buchführungsbereiches Belegungen und Bedingungen zu hinterlegen, die für alle die betreffenden Streckenabschnitte nachfolgend bis zum Löschen der hinterlegten Bedingungen belegenden Fahrzeuge das Befahren dieser Abschnitte abhängig machen vom Einhalten der hinterlegten Bedingungen.
    29. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die hinterlegten Bedingungen Höchstgeschwindigkeiten darstellen und für diejenigen Streckenabschnitte hinterlegt sind, für die diese Höchstgeschwindigkeiten gelten sollen.
    30. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Fahrzeugsicherheitseinrichtung eine transportable Sicherheitseinrichtung ist.
    31. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass für die Sicherung von Baustellen und Arbeitsrotten mindestens eine zusätzliche Fahrzeugsicherheitseinrichtung zur Positionskennzeichnung der Baustelle, zum Erzwingen der Langsamfahrt über entsprechend in der Buchführung hinterlegte Bedingungen und zum Warnen der Rotte vor herannahenden Fahrzeugen vorgesehen ist.
    32. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, Belegungen für Streckenabschnitte zu hinterlegen, die von dem Zug nicht befahren aber zur Abwicklung von Zugfahrten auf Nachbargleisen oder aus sonstigen betrieblichen Gründen oder Sicherheitsanforderungen nicht befahren werden sollen.
    33. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, Belegungsräume mit möglicherweise unterschiedlichen Bedingungen mehrfach zu belegen.
    34. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung dem Zug die Fahrt in den oder die Streckenabschnitte eines vorher belegten und noch belegten Belegungsraumes nur dann freigibt, wenn es alle in der Buchführung der Buchungseinrichtung des Buchungsbereiches für diese Abschnitte früher hinterlegten Bedingungen erfüllt oder wenn es vor allem Fahrzeugsicherheitseinrichtungen mit älteren Belegungen entsprechende Eindringrechte erhalten ist.
    35. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, von der Fahrzeugsicherheitseinrichtung eines den gleichen Belegungsraum oder Teile davon später belegenden Fahrzeugs oder von einer zusätzlichen Fahrzeugsicherheitseinrichtung die Erlaubnis zum Befahren des Belegungsraumes oder von Teilen davon anzufordern und nach Erhalt der Erlaubnis zu befahren, ohne die Buchführungseinrichtung des Buchführungsbereiches von dem erlangten Eindringrecht zu unterrichten und ohne die Belegung des Belegungsraumes zurückzunehmen.
    36. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen als auch die Buchführungseinrichtungen als signaltechnisch sichere Rechner ausgeführt sind, die signaltechnisch sicher kommunizieren.
    37. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtungen die Verantwortung für das Hinterlegen von Bedingungen, das Einwirken auf die Stellelemente des Belegungsraumes, das Befahren der zugehörigen Streckenabschnitte unter Befolgung hinterlegter Bedingungen und das Zurücknehmen von Belegungen übernehmen.
    38. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeug, das einen Streckenabschnitt eines bereits von einem anderen Fahrzeug belegten Belegungsraumes belegt und diesen Streckenabschnitt wegen dieser früheren Belegung derzeit nicht befahren darf, sich bei der Buchführungseinrichtung des zugehörigen Buchführungsbereiches fortlaufend erkundigt nach der Zurücknahme der früher hinterlegten Belegung oder dass die streckenseitige Sicherheitseinrichtung auf die Zurücknahme der früher hinterlegten Belegung das nachfolgend belegende Fahrzeug von der Zurücknahme der früheren Belegung unterrichtet.
    39. Funkbasiertes Zugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsicherheitseinrichtung ausschließlich auf die Stellelemente derjenigen Steckenelemente zugreift, die zu dem für die Fahrzeugsicherheitseinrichtung hinterlegten Belegungsraum gehören und für die die Fahrzeugsicherheitseinrichtung die Zugriffsberechtigung besitzt, weil seine Belegung der zugehörigen Streckenabschnitte des Belegungsraumes in der zugehörigen Buchführungseinrichtung die älteste ist oder weil die Fahrzeugsicherheitseinrichtung alle für diese Abschnitte früher hinterlegten Bedingungen erfüllt oder weil es von allen Fahrzeugsicherheitseinrichtungen mit älterer Belegung der Streckenabschnitte entsprechende Eindringrechte erhalten hat.
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