PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19653728A1 18.06.1998
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Burkert, Siegfried, Dipl.-Ing., 38165 Lehre, DE;
Fischer, Siegfried, Dipl.-Ing., 38527 Meine, DE
DE-Anmeldedatum 11.12.1996
DE-Aktenzeichen 19653728
Offenlegungstag 18.06.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.1998
IPC-Hauptklasse B61L 23/08
IPC-Nebenklasse B60L 13/00   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs (2), insbesondere eines Schwebefahrzeugs, werden über eine Koppelstrecke (5) Daten (TS, ZD) zwischen einer fahrzeugseitigen Überwachungseinrichtung (3) und einer fahrwegseitigen Ausführungseinrichtung (4) für eine Sicherheitsreaktion übertragen. Um dabei z. B. bei einem vorübergehenden Ausfall der Koppelstrecke (5) eine unnötige Sicherheitsreaktion zu vermeiden, wird die Ausführungseinrichtung (4) erst bei Überschreiten einer veränderbaren Überwachungszeit freigegeben. Dazu ist der Ausführungseinrichtung (4) ein mittels eines Triggersignals (TS) nachtriggerbares Zeitglied (6) vorgeschaltet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs, insbesondere eines Schwebefahrzeugs. Sie richtet sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Unter Schwebefahrzeug wird hierbei insbesondere eine Magnetschwebebahn verstanden.

Bei einem spurgeführten oder spurgebundenen Schwebefahrzeug, insbesondere bei einer Magnetschwebebahn, ist üblicherweise dessen Antrieb fahrstreckenseitig angeordnet, während eine Not- oder Zusatzbremse auf dem Fahrzeug vorgesehen ist. Zur Sicherung und Steuerung sowohl des Fahrzeugs als auch des Fahrweges und zu deren Betriebsüberwachung ist ein vorzugsweise automatisiertes Betriebsleitsystem vorgesehen. Innerhalb des Betriebsleitsystems erfolgt durch z. B. digitale Funkdatenübertragung über eine Koppelstrecke eine Datenübertragung zwischen fahrzeugseitigen wachenden Einrichtungen und fahrwegseitigen ausführenden Einrichtungen.

Dabei wird das Fahrprofil des Schwebefahrzeugs durch eine Gefahrenpunktüberwachung und eine Geschwindigkeitsüberwachung gesichert. Bei Verletzung eines überwachten Fahr- und Geschwindigkeitsprofils beginnt die Betriebsüberwachung im Anschluß an eine Antriebsabschaltung mit einer Zwangsbremsung zum aktuellen Haltepunkt.

Um bei einem Ausfall oder bei einer Störung der Koppelstrecke zwischen einer Überwachungseinrichtung und einer Ausführungseinrichtung eine Geschwindigkeitsüberschreitung des Fahrzeugs sicher zu vermeiden, wird unter bestimmten Voraussetzungen vorbeugend eine Sicherheitsreaktion mit einer Antriebsabschaltung und gegebenenfalls einem Zwangshalt ausgelöst. Dabei wird üblicherweise bei jeder Störung, die eine festgelegte Dauer überschreitet, eine derartige Sicherheitsreaktion ausgelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs, insbesondere eines Schwebefahrzeugs, anzugeben, mit dem bei gleichzeitiger Gewährleistung eines sicheren Fahrbetriebs eine unnötige Sicherheitsreaktion aufgrund einer Störung oder eines Ausfalls der Koppelstrecke vermieden wird. Dies soll mit einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung mit einfachen Mitteln erreicht werden.

Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dabei wird zusätzlich zu zwischen einer fahrzeugseitigen Überwachungseinrichtung und einer fahrwegseitigen Ausführungseinrichtung für eine Sicherheitsreaktion übertragenen Daten über dieselbe Koppelstrecke eine veränderbare Überwachungszeit übertragen. Erst nach Ablauf dieser zweckmäßigerweise aus aktuellen Betriebsdaten abgeleiteten Überwachungszeit wird ein Freigabesignal an die Ausführungseinrichtung abgegeben und eine Sicherheitsreaktion ausgelöst.

Dazu wird zweckmäßigerweise die Überwachungszeit anhand eines Vergleichs zwischen Grenzdaten und Ist-Daten der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Dabei wird die Überwachungszeit derart bemessen oder berechnet, daß erst nach Ablauf dieser Zeit mit einer gefährlichen Geschwindigkeitsüberschreitung zu rechnen ist. Grundlage für die Zeitberechnung sind dabei die jeweils aktuellen Zustandsdaten oder Zustandsgrößen des Fahrzeugs und des Fahrweges. Mit anderen Worten: Für die Berechnung der zulässigen Dauer einer Kopplungsstörung oder eines Kopplungsausfalls werden die zur Sicherung und Steuerung des Fahrzeugs und des Fahrweges vorhandenen Daten verwendet. In einem z. B. in einem Zeittakt von 100 ms übertragenen Funktelegrammen sind dann nicht nur die jeweiligen Zustandsgrößen, sondern auch eine prognostizierte Überwachungszeit, vorzugsweise in Form eines Triggersignals, bis zur Antriebsabschaltung enthalten.

Zweckmäßigerweise wird diejenige Überwachungszeit übertragen, die für eine nachfolgende Störungsdauer prognostiziert worden ist. Es wird somit stets diejenige Überwachungszeit übermittelt, die bei Ausbleiben des nachfolgenden Funktelegramms die Dauer bis zur aktuellen Auslösung einer Sicherheitsreaktion angibt. Dadurch wird erreicht, daß der Ausführungseinrichtung auch bei einer vorübergehenden Störung der Koppelstrecke, z. B. bei einem Funkausfall, stets ein aktueller Zeitrahmen vorliegt, innerhalb dessen keine vorbeugende Auslösung einer Sicherheitsreaktion erfolgen soll.

Bezüglich der Vorrichtung zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs, insbesondere eines Schwebefahrzeugs, wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Dabei ist einer über eine Koppelstrecke zur Datenübertragung mit einer fahrzeugseitigen Überwachungseinrichtung in Verbindung stehende fahrwegseitige Ausführungseinrichtung für eine Sicherheitsreaktion ein nachtriggerbares Zeitglied vorgeschaltet.

Vorzugsweise ist das Zeitglied mit variabler Überwachungszeit in unmittelbarer Nähe der Ausführungseinrichtung installiert. Das vorzugsweise sichere und hoch verfügbare Zeitglied wird über die störanfällige Koppelstrecke in einem bestimmten Periodentakt von der Überwachungseinrichtung mit einer an den aktuellen Fahrzeugzustand, insbesondere im Hinblick auf dessen Geschwindigkeit, angepaßten und damit flexiblen Überwachungszeit nachgetriggert. Dazu ist dem Zeitglied über die Koppelstrecke zweckmäßigerweise ein veränderliches Triggersignal zuführbar.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Einführung eines nachtriggerbaren Zeitgliedes zwischen einer Überwachungseinrichtung mit nachfolgender störanfälliger Kopplungsstrecke und einer Ausführungseinrichtung für eine Sicherheitsreaktion eine veränderbare und damit flexible Überwachungszeit übertragen werden kann. Durch eine derartige störungstolerante Auslösung von Sicherheitsreaktionen, insbesondere bei der Geschwindigkeitsüberwachung, ist in vielen Betriebssituationen bei einer vorübergehenden Störung der Kopplungsstrecke eine unnötige Auslösung einer Sicherheitsreaktion vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 schematisch Komponenten einer Vorrichtung zur Betriebsüberwachung eines Schwebefahrzeugs,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der Funktion des fahrzeugseitigen Endgeräts der Übertragungsstrecke,

Fig. 3 ein Geschwindigkeits/Weg-Diagramm mit extrapolierter Fahrzeugbewegung und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm der Funktion des fahrwegseitigen Endgeräts der Übertragungsstrecke.

Die Vorrichtung 1 zur Betriebsüberwachung ist Teil eines automatisierten Betriebsleitsystems eines spurgeführten Schwebefahrzeugs 2, z. B. einer Magnetschwebebahn, mit fahrzeugseitig einer Überwachungseinrichtung 3 und fahrwegseitig einer Ausführungseinrichtung 4 für Sicherheitsreaktionen. Die Überwachungseinrichtung 3 und die Ausführungseinrichtung 4 bilden die Endgeräte einer Übertragungs- oder Koppelstrecke 5. In der Überwachungseinrichtung 3 werden das Fahrzeug 2 betreffende Grenz- oder Soll-Daten FD, insbesondere Geschwindigkeitsgrenzdaten, mit aktuell erfaßten Betriebsdaten oder Ist-Daten ID des Fahrzeugs 2 verglichen. Daraus abgeleitete Zustandsgrößen oder Zustandsdaten ZD werden in Form von Funktelegrammen FT durch Funkdatenübertragung über die Koppelstrecke 5 und über ein Zeitglied 6 an die fahrwegseitig vorgesehene Ausführungseinrichtung 4 übermittelt.

Das Zeitglied 6 ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Ausführungseinrichtung 4 für Sicherheitsreaktionen installiert und als sicheres und hoch verfügbares Zeitglied 6 mit variabler Überwachungszeit ausgebildet. Das Zeitglied 6 wird über die üblicherweise störanfällige Koppelstrecke 5 regelmäßig von der Überwachungseinrichtung 3 mit einer veränderlichen Zeit oder Überwachungszeit in Form eines Triggersignals TS nachgetriggert, das in dem jeweiligen Funktelegramm FT enthalten ist.

Fig. 2 zeigt den Funktionsablauf innerhalb der fahrzeug- oder sendeseitigen Überwachungseinrichtung 3, in der die zulässige Ausfallzeit der Koppelstrecke 5 ermittelt wird. Während oder nach einer Wartezeit von z. B. 100 ms als Zeitabstand zwischen zwei von der Überwachungseinrichtung 3 über die Koppelstrecke 5 gesendeten Funktelegrammen FT werden die aktuellen Betriebsdaten, d. h. die Ist-Daten ID des Fahrzeugs 2 erfaßt. Anhand dieser Daten ID wird die zulässige Ausfallzeit prognostiziert, die als Triggersignal TS anschließend zusammen mit den Nutzdaten oder Zustandsdaten ZD im Funktelegramm FT übertragen wird.

Die Vorgehensweise zur Ermittlung der tolerierbaren Dauer einer Kopplungsstörung und damit der zulässigen Ausfallzeit ist in Fig. 3 veranschaulicht. Dabei repräsentiert ein Punkt FID in dem dargestellten Geschwindigkeits/Weg-Diagramm v(x) beispielhaft die aktuellen Ist- oder Betriebsdaten ID des Fahrzeugs 2 innerhalb eines erlaubten Fahrprofils FP, das sich aus einer die Grenz- oder Soll-Daten FD repräsentierenden konstanten Grenzgeschwindigkeit vmax und einer Bremskurve BK zu einem Haltepunkt zusammensetzt. Ausgehend vom die aktuellen Betriebsdaten ID charakterisierenden Punkt FID wird die unter Annahme der ungünstigsten dynamischen Werte mögliche Fahrzeugbewegung extrapoliert. Dabei wird der Schnittpunkt SFK der sich daraus ergebenden ungünstigsten anzunehmenden Fahrkurve FK mit dem erlaubten Fahrprofil FP ermittelt.

Anschließend wird die für diese ungünstigste anzunehmende Fahrkurve FK notwendige Zeit ermittelt, der dann die tolerierbare Zeit für eine Kopplungsstörung entspricht. Diese von dem Triggersignal TS repräsentierte Überwachungs- oder Ausfallzeit ist somit derart bemessen, daß erst nach deren Ablauf von einer gefährlichen Geschwindigkeitsüberschreitung des Fahrzeugs 2 auszugehen ist.

Fig. 4 zeigt den Funktionsablauf innerhalb der fahrweg- oder empfangsseitigen Ausführungseinrichtung 4 für eine Sicherheitsreaktion. Erst nach Ablauf der Überwachungszeit - gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Totzeiten oder sonstigen Sicherheitsabschlägen - wird von dem nachtriggerbaren Zeitglied 6 ein Freigabesignal FS an die Ausführungseinrichtung 4 übermittelt. Mit dem Empfang dieses Freigabesignals FS von dem nachtriggerbaren Zeitglied 6 löst die Ausführungseinrichtung 4 eine Sicherheitsreaktion aus, z. B. eine Abschaltung eines Fahrzeugantriebs 7.

Andernfalls werden sowohl die Zustandsdaten ZD als auch das Triggersignal TS empfangen. Mittels des Triggersignals TS wird das Zeitglied 6 auf die prognostizierte Ausfallzeit eingestellt. Dabei gibt das in dem jeweiligen Funktelegramm FT enthaltene und anhand der ermittelten Überwachungszeit erzeugte Triggersignal TS den prognostizierten Zeitraum für eine erlaubte Totzeit bis zum Eintreffen des nächsten Funktelegramms FT an. Erst nach Ablauf dieses Zeitraums, das heißt nach Ablauf der Überwachungszeit, ist mit einer Grenzwertverletzung zu rechnen.

Diese flexible Überwachungszeit ermöglicht somit eine störungstolerante Auslösung von Sicherheitsreaktionen bei der Geschwindigkeitsüberwachung, indem durch Setzen des Freigabesignals FS unabhängig vom Eintreffen oder Ausbleiben des nächsten Funktelegramms FT aufgrund einer Störung der Koppelstrecke 5 erst dann eine Auslösung erfolgt, wenn die Störungsdauer oder Unterbrechung der Koppelstrecke 5 die Überwachungszeit überschreitet.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs (2), insbesondere eines Schwebefahrzeugs, bei dem über eine Koppelstrecke (5) Daten (TS, ZD) zwischen einer fahrzeugseitigen Überwachungseinrichtung (3) und einer fahrwegseitigen Ausführungseinrichtung (4) für eine Sicherheitsreaktion übertragen werden, wobei die Ausführungseinrichtung (4) erst bei Überschreiten einer veränderbaren Überwachungszeit (TS) freigegeben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Überwachungszeit fahrzeugseitig anhand eines Vergleichs zwischen Grenzdaten (FD) und Ist-Daten (ID), insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit, ermittelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Überwachungszeit als Triggersignal (TS) in einem Funktelegramm (FT) übertragen wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die übertragene Überwachungszeit für eine nachfolgende erlaubte Störungsdauer der Koppelstrecke (5) prognostiziert wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Betriebsüberwachung eines spurgeführten Fahrzeugs (2), insbesondere eines Schwebefahrzeugs, mit einer Koppelstrecke (5) zur Datenübertragung zwischen einer fahrzeugseitigen Überwachungseinrichtung (3) und einer fahrwegseitigen Ausführungseinrichtung (4) für eine Sicherheitsreaktion, wobei der Ausführungseinrichtung (4) ein nachtriggerbares Zeitglied (6) vorgeschaltet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Zeitglied (6) in unmittelbarer Nähe der Ausführungseinrichtung (4) angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei dem Zeitglied (6) ein von der Überwachungseinrichtung (3) ermitteltes Triggersignal (TS) zuführbar ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com