Freitag, 9. Oktober 2009

Konzept moderner Bedienoberflächen für bahntechnische Ausrüstungen

Konzept moderner Bedienoberflächen für bahntechnische Ausrüstungen


1 Einführung


Die Sicherungstechnik und die Stellwerke sind nur ein Teil der bahntechnischen Ausrüstung. Neben der gewachsenen Komplexität der Stellwerke selbst sind auch die bahntechnischen Ausrüstungen zu komplexen Systemen entwickelt worden, die eine Nutzung einer Bedienoberfläche erforderlich machen.


Diese sollen zu einem Bedien- und Steuerungssystem vereinigt werden, was die Bedienoberfläche in die Bereiche

  • sicherheitsrelevante und

  • nichtsicherheitsrelevante

  • Bedienungen und Steuerungen aufteilt.



    2 Arten von Melde- und Steuerungsbilder


    2.1 Feste Bilder


    Feste Bilder zeigen stets den gleichen Bildinhalt und Aufbau, die gleichen Elemente an den gleichen Stellen.



    2.2 Bewegliche Bilder


    Bewegliche Bilder stellen die bahntechnischen Ausrüstungen wie Gleisanlagen, Streckenführungen oder Ausrüstungsnetzwerke an Stationen in einem geografischen Kontext dar. Das bewegliche Bild ist dabei eine grundsätzlich unbegrenzte Darstellungsfläche, auf der man sich mittels eines Bildausschnittes bewegen und beliebig hinein und hinauszoomen kann.


    Die Bewegung auf einem beweglichen Bild erfolgt über ein Steuerelement, welches eine Bewegungsrichtung sowie einen Zoomfaktor einstellen lässt.


    Innerhalb der beweglichen Bilder sind logische Bildauschnitte bestimmbar, welche durch einen Darstellungsbereich definiert sind. Dies ermöglicht den Benutzer das "Springen" zu benötigten Bildauschschnitten wie bei festen Bildern.



    2.3 Bildnavigation


    Neben der Bereitstellung von Bildern, worüber die eigentliche Beobachtung und Steuerung von Anlagen und Elementen erfolgt, ist eine Bildnavigation notwendig. Diese bietet Zugriff auf alle vorhandenen Bilder und bietet ebenso eine Hinweisfunktion, um auf Vorkommnisse oder Vorgänge auf Bildern hinzuweisen, die aktuell nicht auf dem Monitor dargstellt sind.



    3 Anlagenbereiche


    Im Grundprinzip erhält jeder Anlagenbereich eigene

  • Meldebilder und

  • Bedien- und Steuerungskommandos,

  • die über die Bedienoberfläche abgewickelt werden.


    Zusätzliche Auswerte- und Steuerungsprogramme können als separate Applikationen zugestartet werden.


    Jeder Anlagenbereich besitzt eigene Elementzustände, die von ihm bestimmt und ausgewertet werden. Es können jedoch Anlagenbereiche auf Daten anderer Anlagenbereiche gleichfalls zugreifen.



    3.1 Fahrwegprüfung und -sicherung


    Fahrwege für Fahrzeuge sind zu sichern und Fahraufträgen über Signale oder Anlagen zur Zugbeeinflussung an die Fahrzeuge zu übertragen.

  • Stellen der Fahrwege

  • Steuerung und Überwachung der Anlagen

  • Neben der eigentlichen Fahrwegsicherung erfolgt auch eine Disposition und Automation der Fahrwegstellung

  • Laufplanzuweisung für Fahrzeuge

  • Fahrplankonflikte zwischen Fahrzeugen erkennen und durch neue Laufplanzuweisungen lösen


  • 3.2 Telekommunikationsanlagen


    Mitarbeiter des Bahnbetriebes, Fahrzeuge und die Komponenten der bahntechnischen Ausrüstung müssen untereinander kommunizieren können:

  • Steuerung und Überwachung der Anlagen

  • Kommunikation aufbauen

  • Kommunikation empfangen


  • 3.3 Sicherheits- und Überwachungsanlagen


    Diese Anlagen dienen der Erkennung von

  • unberechtigten Eingriffen oder Zugängen von Personen auf und zur Bahninfrastruktur mit möglicher Sabotage, Sachbeschädigung oder Gefährdung des Bahnbetriebes

  • Kriminalität in Fahrzeugen

  • Kriminalität in Bereichen des Personenverkehres


  • 3.4 Anlagensteuerung und -überwachung für den Personenverkehr


    Die folgenden Anlagen müssen gesteuert (ein- und ausgeschalten) sowie auf fehlerfreie Funktion überwacht werden:

  • Steuerung und Überwachung der Bahnsteigbeleuchtung

  • Steuerung und Überwachung der Fahrstühle und Rolltreppen

  • Steuerung und Überwachung der Stromversorgung


  • 3.5 Anlagensteuerung und -überwachung für den Bahnbetrieb


    Die folgenden Anlagen müssen gesteuert (ein- und ausgeschalten) sowie auf fehlerfreie Funktion überwacht werden:

  • Steuerung und Überwachung der Weichenheizung

  • Steuerung und Überwachung der Gleisfeldbeleuchtung

  • Steuerung und Überwachung der Elektranten


  • 3.6 Fahrgast- und Kundeninformation


    Fahrgäste im Personenverkehr und Kunden im Güterverkehr sind mit Informationen über Abfahrts- und Bereitstellungszeiten, Routen und Anschlüsse sowie Ankunftszeiten zu informieren.

  • zugängliche Informationsbereitstellung für Informationsssysteme

  • Informationsbereitstellung an den Zugangsstellen (Bahnsteigen), akustisch als auch über Anzeiger


  • 3.7 Bahnstromversorgung


    In diesem Bereich erfolgt die Steuerung und Überwachung der Fahrstromversorgung. Auf einem Meldebild werden die Schaltgruppen eines Bahnhofes oder einer Strecke angezeigt und können bedient werden:

  • schematische Gleisdarstellung

  • Schaltgruppendarstellung

  • Ein- Ausschaltkommando bei Selektierung der Schaltgruppe

  • Bedingungen für Ein- Ausschaltung von Schaltgruppen


  • 4 Zusammenfassung


    Mit zunehmender Vernetzung und Automatisierung von Anlagen der Bahntechnik werden Bedien- und Steuerungssysteme notwendig, welche eine gemeinsame und effektive Überwachung und Steuerung von einem Bedienplatz ermöglichen.

    Freitag, 2. Oktober 2009

    Automatisierte Ereigniserkennung für Stellwerke

    Automatisierte Ereigniserkennung für Stellwerke



    1 Einführung


    Stellwerke dienen der Sicherung und Steuerung des Bahnbetriebes. Mit fortschreitender Automatisierung und Zentralisierung dieser Anlagen wird es sinnvoll, Unregelmässigkeiten und Besonderheiten auch technisch zeitnah zu erkennen und die Aufmerksamkeit der Bediener auf diese zu richten, um entsprechende manuelle Maßnahmen zu ergreifen.



    2 Konzept der Ereigniserkennung


    Bei Stellwerken werden zwischen den Rechnern der Feldebene und den Rechnern der Sicherungsebene (IM) beständig die Zustandsänderungen von Feldelementen wie Belegungen von Gleisabschnitten übertragen.


    Wird dieser Datenverkehr über TCP/IP abgewickelt, dann ist es möglich diese Daten auch an andere Rechner in paralell zu senden. Rechner zur Diagnose des Stellwerksystemes können diesen Datenverkehr protokollieren und besitzen zu jeder Zeit Informationen über die aktuellen Zustände der Feldelemente.


    Diese Rechner können weitere, neue Aufgaben übernehmen und damit den Netzbetreibern eine neue Qualität und Funktionalität anbieten.



    3 Betriebliche Sofortwarnungen


    Betriebliche Sofortwarnungen werden als Nachrichten und Alarmmeldungen dem Fahrdienstleiter zur Kenntnis gebracht, damit dieser auf den kritischen Zustand reagieren kann.


    Protokollrechner verfügen über eine Liste von Ereigniswechseln, z.B. dem Belegen eines bestimmten Gleisabschnittes, welche eine sofortige Verarbeitung von Informationen auslösen. Dazu ist jedem Ereigniswechsel ein Makro zugeordnet, welches bei der Feststellung des Ereigniswechsels abgearbeitet wird und ggf. eine betriebliche Sofortwarnung auslöst.
    Diese Makros sind zur Erkennung bestimmter kritischer Ereignisse standardisiert.



    3.1 Sofortwarnung „Überfahren eines Signals bei Halt“


    Diese Warnung wird ausgelöst, wenn ein Zug oder eine Rangierfahrt ein Halt gebietendes Signal überfährt.


    3.2 Sofortwarnung „Flankenfahrt“


    Diese Warnung wird ausgelöst, wenn ein Zug oder eine Rangierfahrt in den Flankenschutzraum eines anderen Fahrzeuges gerät.


    3.3 Sofortwarnung „Kritische Geschwindigkeitsüberschreitung“


    Diese Warnung wird ausgelöst, wenn ein Fahrzeug einen Fahrwegabschnitt wie Weiche oder Gleisbogen mit einer wahrscheinlichen Geschwindigkeit befahren hat, wo von einer Entgleisung auszugehen ist.


    3.4 Sofortwarnung „Weichenbelegung bei Umstellung“


    Diese Warnung wird ausgelöst, wenn eine Weiche während eines Umstellprozesses von der Spitze befahren wurde und eine folgende Entgleisung wahrscheinlich ist.



    4 Betriebliche Kontrollstatistik


    Die betriebliche Kontrollstatistik nutzt die neuen Diagnose- und Protokollmöglichkeiten der elektronischen Stellwerke, um bahnbetriebliche Situationen zu erkennen, welche eine Gefährdungspotenzial oder ein Fehlverhalten von Lokführern oder Fahrdienstleitern darstellen.


    Die auf den Protokollrechner gespeicherten Daten werden regelmäßig (aber nachträglich) einer Auswertung unterzogen. Dabei wird für jedes zu protokollierendes Ereignis ein Auswertemakro erstellt, welches die vorliegenden Daten über Änderungen von Zuständen der Feldelemente auswertet. Es wird der Ort des Auftretens und in einer weiteren Zusammenfassung die Häufigkeit in einer geografischen Abgrenzung bestimmt.



    4.1 Ereignis „Rotanfahrt“


    Jede Anfahrt eines Fahrzeuges auf ein Halt gebietendes Signal stellt eine grundsätzliche Möglichkeit eines Überfahrens dieses Signals dar. Deshalb werden diese Ereignisse bestimmt, um in der Fahrplanung ggf. diese Situationen zu vermeiden und um für eine Auswertung der Signalüberfahrten eine statistische Bezugsgröße zu erhalten.



    4.2 Ereignis „Signalrückstellungen“


    Die Fahrstraßenrücknahme wird protokolliert.



    4.3 Ereignis „Bedienhandlungen mit Sicherheitsrelevanz“


    Die Nutzung von ausgewählten Bedienhandlungen wie Hilfsbedienungen werden zu einer Auswertung mitprotokolliert. Diese Protokollierung ersetzt nicht die sicherheitsrelevante Zählpflicht, welche in paralell durch das Stellwerk oder die bedienoberfläche sicherheitsrelevant durchgeführt wird.



    4.4 Ereignis „Geschwindigkeitsüberschreitung“


    Den Fahrwegabschnitten sind zulässige fahrdienstliche Geschwindigkeiten zugeordnet. Aufgrund der Belegungszeiten wird plausibel kontrolliert, was die gefahrenen Geschwindigkeiten sind und wo Geschwindigkeiten schneller als zulässig festgestellt werden können.



    5 Wartung und Diagnose der Sicherungsanlagen


    Zur Erkennung und Verfolgung des Anlagenzustandes der Sicherungsanlagen werden die protokollierten Daten auch ausgewertet, um Informationen über den Anlagenzustand, insbesondere der Aussenanlagen zu erhalten.


    Diese sind softwaretechnisch wie die bahnbetriebliche Kontrollstatistik ausgeführt, werden jedoch in einem separaten Modul geführt da diese Informationen für eine andere Zielgruppe relevant sind.


    5.1 Ereignis „Weichenumlaufzeiten“


    Die Weichenumlaufzeiten werden verfolgt, um bei sich verlängernden Umstellzeiten (Driftverhalten) sich anbahnende Störungen erkennen zu können.


    5.2 Ereignis „Unzeitige Gleiskreisbelegung“


    Es werden Gleiskreisbelegungen erkannt, die der „Logik“ nach her nicht möglich sein können und damit auf einen Fehler des Gleiskreises oder entsprechende Umweltbedingungen hinweisen.



    6 Zusammenfassung


    Die neuen Kommunikationsmöglichkeiten in den Stellwerken bieten weitreichende Informationen über Elementzustände, die zur Unterstützung der Automatisierung und Zentralisierung über die eigentlichen Aufgaben eines Stellwerkes hinaus ausgewertet werden können.


    Mit einer Ereigniserkennung in Echtzeit können kritische Ereignisse erkannt und die Aufmerksamkeit des Bedieners darauf gelenkt werden.


    Nachträgliche Ereigniserkennungen können zur Auswertung auftretender unerwünschter Betriebssituationen und von Informationen für die Instandhaltung genutzt werden

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