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Die Erfindung betrifft ein Bahnübergangssicherungssystem mit einem Bahnübergangscontroller zur Steuerung beliebiger Sicherungseinrichtungen sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines derartigen Bahnübergangssicherungssystems.
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Zur Aktivierung beziehungsweise Ein- und Ausschaltung der Bahnübergangs-Sicherungseinrichtungen, insbesondere straßenseitiger Bahnschranken und Warnsignale und teilweise auch gleisseitiger Signale, sind technische Einrichtungen erforderlich, die die Annäherung eines Schienenfahrzeugs an den Bahnübergang erkennen. Derartige Schaltmittel basieren überwiegend auf Radsensoren, Achszähleinrichtungen, Schleifen oder Gleisstromkreisen. Gebräuchlich sind auch Linienleiterschleifen und andere Schaltmittel.
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Historisch bedingt werden in vielen NAFTA-Staaten, beispielsweise den USA, als Schaltmittel auf Basis von Gleisstromkreisen für die Ein- und Ausschaltung von Bahnübergängen verwendet. Die beispielsweise in der
DE 10 2004 057 459 A1 beschriebenen Gleisstromkreise müssen den AREMA-Standard Failsafe erfüllen, der hohe Anforderungen an die Gleisbeschaffenheit, insbesondere bezüglich Bettungswiderstand sowie an die Fahrzeugachsen, insbesondere bezüglich Achsnebenschluss, stellt. Die Anforderungen werden jedoch oft nicht erfüllt oder können, beispielsweise witterungsbedingt, nicht kontinuierlich erfüllt werden. Diese Funktionseinschränkungen bei Gleisstromkreisen führen teilweise dazu, dass Gleisstromkreise durch Achszähler ersetzt werden müssen, wodurch eine zusätzliche Verkabelung entlang der Bahnstrecke erforderlich ist.
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In Europa hat sich eine andere Herangehensweise durchgesetzt. Bahnbetreiber fordern hohe Zuverlässigkeit und ein hohes Sicherheitslevel gemäß der CENELEC-Norn
EN50129. In dieser Norm sind die Sicherheitslevel von SIL0 – signaltechnisch nicht sicher – bis SIL4 – signaltechnisch hochgradig sicher – definiert. Als Schaltmittel für die Sicherungseinrichtungen an Bahnübergängen werden häufig Achszählsysteme eingesetzt, wie beispielsweise in der
DE 102 16 215 A1 beschrieben. Gegenüber anderen Sensoren besteht neben der höheren Zuverlässigkeit vor allem der Vorteil, dass gleis- und richtungsbezogene Ein- beziehungsweise Ausschaltung der Sicherungseinrichtungen einfach realisierbar ist und eine kontinuierliche Streckenüberwachung gewährleistet ist. Nachteilig ist neben den hohen Kosten für das Zählsystem vor allem der erhebliche Verkabelungsaufwand.
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Bekannt sind außerdem Funkanrückmelder auf der Basis von GSM-R. Das mit vertretbarem Aufwand erreichbare Sicherheitslevel ist bei der Funkübertragung jedoch sehr gering.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bahnübergangssicherungssystem und ein Verfahren zu dessen Ansteuerung anzugeben, welche ein höheres Sicherheitslevel ermöglichen, wobei ein geringstmöglicher Verkabelungsaufwand anzustreben ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Bahnübergangscontroller von mindestens einem Gleisstromkreis und von mindestens einem Radsensor einschaltbar ist.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, bei dem vorgesehen ist, dass mindestens ein Gleisstromkreis und mindestens ein Radsensor den Bahnübergangscontroller unabhängig voneinander einschalten.
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Auf diese Weise werden die Belegungsinformationen des Gleisstromkreises und die Überfahrung des Radsensors als zweikanalige diversitäre Informationen zur Aktivierung des Bahnübergangsicherungssystems genutzt. Die diversitären Quellen garantieren die Unabhängigkeit der Steuersignale, wobei gleichzeitig eine gegenseitige Fehleroffenbarung ermöglicht wird. Auch bei schlechten Bettungseigenschaften und/oder für Gleisstromkreise ungünstigen Fahrzeugsituationen ergibt sich durch die Zweikanaligkeit mittels Radsensor und Gleisstromkreis eine hohe Verfügbarkeit des Gesamtsystems und die Erreichbarkeit eines Sicherheitslevels von SIL3 oder SIL4. Die Vereinigung von Gleisstromkreis- und Radsensor-Ansteuerung ermöglicht außerdem eine kosteneffiziente Konzeption von Bahnübergangssicherungssystemen sowohl in AREMA-Märkten als auch in CENELEC-Märkten.
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Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass der Gleisstromkreis als Audio-Frequenz-Gleisstromkreis mit Datenübertragungsfunktion ausgebildet ist und dem Radsensor in Richtung zum Bahnübergang vorgeschaltet ist, wobei der Radsensor mit dem Sender des Gleisstromkreises verbunden ist. Der Gleisstromkreis erstreckt sich dabei über den gesamten Annäherungsbereich vom Einschaltpunkt der Sicherungseinrichtungen bis zum Bahnübergangscontroller. An diesem Einschaltpunkt befindet sich der Sender des Gleisstromkreises, an den der Radsensor angeschlossen ist. Der Radsensor wird in einer bestimmten Distanz vor dem Sender montiert und bis zu diesem verdrahtet. Auf diese Weise wird der Gleisstromkreis als Übertragungsmedium für das Signal des Radsensors bis zum Bahnübergangscontroller genutzt, so dass eine komplette Verkabelung vom Radsensor bis zum Bahnübergangscontroller entbehrlich ist. Dabei wird die Eigenschaft des Audio-Frequenz-Gleisstromkreises ausgenutzt, eine Übertragungsfunktion von einigen Bits bieten zu können.
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Nach der Überfahrt des Schienenfahrzeugs über den Radsensor wird diese Information über den Gleisstromkreis an den Bahnübergangscontroller weitergeleitet. Danach erreicht das Schienenfahrzeug den Gleisstromkreis, welcher an den Bahnübergangscontroller quasi als zweiter Kanal die Belegungsinformation meldet. Gleichzeitig wird vom Gleisstromkreis die Informationsübertragung vom ersten Kanal, nämlich die des Radsensor-Signals, unterbrochen. Falls einer dieser beiden Kanäle oder die Übertragungsfunktion ausfallen sollte, liegt ein Fehler vor und das Bahnübergangssicherungssystem wechselt in den sicheren Ausfallzustand.
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Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass zur Fahrtrichtungserkennung und Geschwindigkeitsermittlung eines sich dem Bahnübergang nähernden Schienenfahrzeugs eine Zeitdifferenzmessung zwischen den Fahrzeugpassagen mehrerer Radsensoren und/oder eines Radsensors und dem Sender des Gleisstromkreises vorgesehen ist, wobei der Einschaltpunkt der Sicherungseinrichtungen durch den Bahnübergangscontroller von der ermittelten Geschwindigkeit abhängig ist. Diese Funktionalität, die von Bahnbetreibern zunehmend gefordert wird, ermöglicht eine teilweise beträchtliche Verringerung der Wartezeiten der Straßenverkehrsteilnehmer an dem Bahnübergang. Das Bahnübergangssicherungssystem wird unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit in einer weitgehend konstanten Schließzeit vor Eintreffen des Schienenfahrzeuges am Bahnübergang aktiviert. Diese Funktion ist als >constant warning time< bekannt. Die Sperrzeit des Bahnübergangs wird damit optimiert und insbesondere bei sehr langsamen Schienenfahrzeugen verkürzt.
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Um das Sicherheitslevel weiter zu erhöhen, insbesondere auf SIL4, ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, dass mindestens ein zusätzlicher Gleisstromkreis zur Ansteuerung mindestens eines gleisseitigen Signals vorgesehen ist. Durch diesen speziellen Gleisstromkreis wird eine Datenübertragung in umgekehrter Richtung, d.h. vom Bahnübergangscontroller zu dem Signal bereitgestellt. Das gleisseitige Signal dient als Überwachungssignal und wird nur dann auf Weiterfahrt gestellt, wenn der Bahnübergang gesichert ist.
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Gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der Gleisstromkreis beziehungsweise dessen Sender bei Passage eines Radsensors aktivierbar und bei Passage des Bahnübergangscontrollers deaktivierbar ist. Der Gleisstromkreis ist somit nur während der Zeit benötigter Funktionsfähigkeit aktiviert und während der restlichen Zeit deaktiviert, insbesondere in einen Schlafmodus geschaltet. Dadurch ergibt sich eine Verringerung des dezentralen Energiebedarfs.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 das Funktionsprinzip eines Bahnübergangssicherungssystems,
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2 eine zweite Konfiguration des Bahnübergangssicherungssystems gemäß 1 und
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3 eine dritte Konfiguration des Bahnübergangssicherungssystems gemäß 1.
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1 veranschaulicht die wesentlichen Baugruppen einer Basiskonfiguration des beanspruchten Bahnübergangssicherungssystems. Der Bahnübergang 1 wird bei diesem Ausführungsbeispiel beidseitig durch Schranken 2 und Warnsignale 3 gesichert. Die Sicherungseinrichtungen 2, 3 werden dazu von einem Bahnübergangscontroller 4 angesteuert. Die Eingangsinformationen des Bahnübergangscontrollers 4, nämlich, ob ein Schienenfahrzeug sich dem Bahnübergang 1 nähert, werden von einem Audio-Frequenz-Gleisstromkreis 5 und von einem Radsensor 6 erzeugt. Der Radsensor 6 ist dem Gleisstromkreis 5 in Richtung zum Bahnübergang 1 vorgeschaltet, so dass der Radsensor 6 von einem sich dem Bahnübergang 1 nähernden Schienenfahrzeug vor dem Gleisstromkreis 5 passiert wird. Der Radsensor ist über eine Signalleitung 7 mit einem Sender 8 des Gleisstromkreises 5 verbunden. Empfangsseitig 9 ist der Gleisstromkreis 5 direkt mit dem Bahnübergangscontroller 4 verbunden. Über die Signalleitung 7 und den Gleisstromkreis 5 wird zunächst die Fahrzeugpassage des Radsensors 6 an den Bahnübergangscontroller 4 als Einschaltsignal weitergeleitet. Der Gleisstromkreis 5 fungiert zur Bildung dieses ersten Übertragungskanals lediglich als Übertragungsmedium. Erst wenn das Schienenfahrzeug die Senderseite 8 des Gleichstromkreises 5 passiert, wird der Gleisstromkreis 5 geschlossen und erzeugt seinerseits ein Ansteuersignal für den Bahnübergangscontroller 4. Dadurch ergibt sich ein zweites Einschaltsignal, das unabhängig von dem Radsensor-Einschaltsignal den Bahnübergangscontroller 4 aktiviert. Bei der Passage des Gleisstromkreises 5 wird das Randsensor-Signal vorzugsweise unterbrochen. Durch die Zweikanaligkeit der Ansteuerung des Bahnübergangscontrollers 4 kann ein sehr hohes Sicherheitslevel erreicht werden, wobei die beiden unabhängigen Einschaltsignale ihre Funktionsfähigkeit gegenseitig überprüfen können und im Fehlerfall einen Failsafe-Zustand des Bahnübergangssicherungssystems aktivieren können. Die für einen Sicherheitsnachweis nach CENELEC erforderliche Fehleroffenbarung ist im Betrieb gewährleistet.
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2 zeigt eine Erweiterung der Basiskonfiguration gemäß 1. Dabei ist ein weiterer Audio-Frequenz-Gleisstromkreis 10 vorgesehen, der senderseitig 11 mit dem Bahnübergangscontroller 4 und empfangsseitig 12 mit einem gleisseitigen Signal 13 verbunden ist. Dieses Überwachungs-Signal 13 wird von dem Bahnübergangscontroller 4 nur dann auf freie Fahrt gestellt, wenn die Sicherungseinrichtungen 2, 3 des Bahnübergangs 1 den Straßenverkehr abgesperrt haben. Dadurch ergibt sich eine Einsparung bei der Signalverkabelung.
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Ausgehend von der Basiskonfiguration gemäß 1 zeigt 3 eine Ausführungsform mit zwei zueinander beabstandeten Radsensoren 6 und 14, die beide über den Gleisstromkreis-Sender 8 und den Gleisstromkreis 5 zeitlich nacheinander Überfahrtinformationen an den Bahnübergangscontroller 4 weiterleiten. Auch diese Doppelradsensorkonfiguration bietet erhöhte Sicherheit des Gesamtsystems. Um das Sicherheitslevel noch weiter zu erhöhen, können die Ausführungsformen gemäß 2 und 3 miteinander kombiniert werden, wobei zusätzlich weitere Gleisstromkreise und/oder Radsensoren einbezogen werden können.
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Alle Konfigurationen bieten außerdem die Möglichkeit der Geschwindigkeitsermittlung des Schienenfahrzeugs durch Fahrtzeitmessung vom ersten Radsensor 6 zum Sender 8 des ersten Gleisstromkreises 5 und/oder vom weiteren Radsensor 14 zum ersten Radsensor 6, so dass der Bahnübergangscontroller 4 die Sicherungseinrichtungen 2, 3 des Bahnübergangs 1 geschwindigkeitsabhängig einschalten kann. Dadurch ergibt sich eine zeitoptimale Einschaltung bei konstanter Einschaltzeit und vor allem eine Verkürzung der Wartezeiten der Straßenverkehrsteilnehmer vor dem Bahnübergang 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004057459 A1 [0003]
- DE 10216215 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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