Schnittstelle, Ein- oder Ausgabemittel, Umrüstsatz und Ver ^¬ fahren zur Umrüstung eines Schienenfahrzeugs für einen auto ^¬ nomen Fahrbetrieb

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle für ein Ein- oder Ausgabemittel eines autonom fahrbaren Schienenfahrzeugs, die mit einer ATO-Einrichtung zum autonomen Fahren des Schienenfahrzeugs verbindbar ausgebildet ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Ein- oder Ausgabemittel für ein autonom fahrbares Schienenfahrzeug, mit wenigstens einer Schnittstelle zum Verbinden des Ein- oder Ausgabemittels ei ^¬ ner ATO-Einrichtung zum autonomen Fahren des Schienenfahrzeugs .

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Umrüstsatz zur Umrüs- tung eines Schienenfahrzeugs für einen autonomen Fahrbetrieb, wobei das Schienenfahrzeug wenigstens ein altes für einen ma- nuellen Fahrbetrieb ausgebildetes Ein- oder Ausgabemittel um- fasst .

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur rüstung eines Schienenfahrzeugs für einen autonomen Fahrbe trieb .

Der heutige Bahnverkehr wird immer weiter ausgebaut. Die Bahnverkehrsunternehmen befinden sich teilweise in einem harten Konkurrenzkampf und versuchen, den Bahnverkehr immer preiswerter anzubieten. Dabei wird immer häufiger auf eine starke Automatisierung des Bahnverkehrs gesetzt. Dies ge ^¬ schieht zum einen seit vielen Jahren durch eine Automatisie ^¬ rung der Abläufe in den Leitstellen des Bahnverkehrs, aber zum anderen zunehmend auch darin, die Fahrzeuge selber in ihrem Betrieb zu automatisieren. Dabei kommen beispielsweise ATO-Einrichtungen (Automated Train Operation) zum Einsatz, die bisher von einem Triebfahrzeugführer wahrgenommene Funk- tionen des Fahrzeugs übernehmen. Dies können beispielsweise die Bedienung des Antriebs und der Bremse, aber auch das Er ^¬ fassen von Signallampen und anderen Anzeigeeinrichtungen sein. Die Automatisierung und Umrüstung von vorhandenen manu- eil betriebenen Schienenfahrzeugen ist häufig kostenintensiv und mit einer aufwändigen sicherheitstechnischen Neu- Zulassung des Schienenfahrzeugs verbunden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrich- tungen und Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustel ^¬ len, durch die eine Automatisierung des Schienenverkehrs mög ^¬ lichst einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.

Die eingangs genannte Schnittstelle löst diese Aufgabe da- durch, dass die Schnittstelle rückwirkungsfrei mit dem Ein- oder Ausgabemittel verbindbar ausgebildet ist.

Das vorne genannte Ein- oder Ausgabemittel löst die Aufgabe dadurch, dass die Schnittstelle rückwirkungsfrei mit dem Ein- oder Ausgabemittel verbunden ist.

Weiterhin wird die Aufgabe durch den eingangs genannten Umrüstsatz dadurch gelöst, dass der Umrüstsatz wenigstens eine ATO-Einrichtung zum autonomen Fahren des Schienenfahrzeugs und wenigstens ein neues Ein- oder Ausgabemittel aufweist, das im Wesentlichen baugleich mit dem alten Ein- oder Ausgabemittel ausgebildet ist und zusätzlich wenigstens eine rück ^¬ wirkungsfreie Schnittstelle zur Verbindung mit der ATO- Einrichtung aufweist.

Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zur Umrüstung eines Schienenfahrzeugs für einen autonomen Fahrbetrieb, bei dem eine ATO-Einrichtung zum autonomen Fahren des Schienenfahrzeugs integriert wird, ein altes für ei- nen manuellen Fahrbetrieb vorgesehenes Ein- oder Ausgabemit ^¬ tel gegen ein neues im Wesentlichen mit dem alten baugleiches, aber für den autonomen Fahrbetrieb vorgesehenes Ein- oder Ausgabemittel ausgetauscht wird und das neue Ein- oder Ausgabemittel mit der ATO-Einrichtung verbunden wird.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass sie einen konstruktiv einfachen Umbau der vorhandenen Schienenfahrzeuge auf einen autonomen Fahrbetrieb zulässt und die erforderliche sicherungstechnische Neu-Zulassung des Schienenfahrzeugs ver ^¬ gleichsweise einfach ausfällt, weil alle Funktionen der aus ^¬ getauschten Ein- oder Ausgabemittel mit den alten Ein- oder Ausgabemitteln übereinstimmen und die Schnittstelle rückwirkungsfrei angebunden ist. Unter rückwirkungsfrei ist hier zu verstehen, dass die Ausgangssignale des neuen Ein- oder Aus ^¬ gabemittels durch die Schnittstelle gegenüber den Ausgangs ^¬ signalen der alten Ein- oder Ausgabemittel nicht verfälscht werden. Sämtliche Ein- oder Ausgangssignale der alten Ein- oder Ausgabemittel stimmen mit denen der neuen überein. Die Einbindung der neu eingebauten ATO-Einrichtung mittels der erfindungsgemäßen Schnittstellen zu vorhandenen Komponenten, wie beispielsweise Fahrzeugsteuerung und Fahrzeugsicherungs- einrichtung, geschieht ebenfalls rückwirkungsfrei, wenn sie überhaupt nötig ist. Dadurch muss bei der sicherungstechnischen Neuzulassung die alte Funktion nicht in Frage gestellt werden. So kann die neue ATO-Einrichtung mit keinen oder nur minimalen Auswirkungen auf die bestehenden Systeme des Schie- nenfahrzeugs integriert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge ^¬ staltungen weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.

So kann das Ein- oder Ausgabemittel von der ATO-Einrichtung steuerbar ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die ATO-Einrichtung im autonomen Fahrbetrieb Fahrbefehle oder Eingaben über das Ein- oder Ausgabemittel einfließen lassen kann, die beispielsweise an die Steuereinrichtung des Schie ^¬ nenfahrzeugs weitergegeben werden. Hierdurch ist eine besonders einfache Steuerung des Schienenfahrzeugs durch die ATO- Einrichtung im autonomen Fahrbetrieb möglich. Beispielsweise kann die ATO-Einrichtung den Geschwindigkeits-Steuerhebel des Schienenfahrzeugs steuern, um so die Geschwindigkeit vorzuge ^¬ ben oder zu ändern. Um Statusmeldungen oder andere Informationen an die ATO- Einrichtung auf einfache Weise zu übermitteln, kann das Ein- oder Ausgabemittel ein für eine Schaltposition oder Statusinformation repräsentatives Signal an die ATO-Einrichtung übermittelnd ausgebildet sein. Diese Statusinformation kann eine Ein/Aus-Information oder eine Hebelstellung in Prozent oder ähnliches sein.

Ferner kann das Ein- oder Ausgabemittel zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus umschaltbar ausgebildet sein, wobei das Ein- oder Ausgabemittel im ersten Modus von der

ATO-Einrichtung betätigbar und im zweiten Modus das für die Schaltposition oder Statusinformation repräsentative Signal an die ATO-Einrichtung übermittelnd ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Ein- oder Ausgabemittel sowohl für ei- nen autonomen Fahrbetrieb - zweiter Modus - als auch für ei ^¬ nen manuellen Fahrbetrieb - erster Modus - verwendet werden kann. Um eine einfache Umschaltung zwischen den beiden Modi zu ermöglichen, kann das Ein- oder Ausgabemittel ferngesteu ^¬ ert umschaltbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann die ATO-Einrichtung oder die Fahrzeugsteuerung das Ein- oder Ausgabemittel beispielsweise über einen Signalbus umschalten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die

Schnittstelle als eine Busschnittstelle ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass das Ein- oder Ausgabemittel auf besonders einfache Weise, nämlich über einen Signalbus, mit der ATO-Einrichtung verbindbar ist.

Um das Ein- oder Ausgabemittel für verschiedene Anwendungs- fälle auszubilden, kann das Ein- oder Ausgabemittel als

Schaltmittel, ein Steuerhebel oder eine Anzeigeeinrichtung ausgebildet sein. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise eine Kontrollleuchte oder ein Zeigerinstrument, das Schalt- mittel ein Ein-/Ausschalter und der Steuerhebel ein Beschleu ^¬ nigungshebel des Schienenfahrzeugs sein.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines alten für einen manuellen Fahrbetrieb vorgesehenen Ein- oder Ausgabemittels aus dem Stand der Technik;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä ^¬ ßen neuen, für einen autonomen Fahrbetrieb vorgese- henen Ein- oder Ausgabemittels in einer beispiel ^¬ haften Ausführungsform;

Figur 3 eine schematische Darstellung von erfindungsgemäßen

Ein- oder Ausgabemitteln, die in einem Schienen- fahrzeug eingebaut sind.

Figur 1 zeigt ein Ein- oder Ausgabemittel 1 in Form eines Steuerhebels gemäß dem Stand der Technik. Das Ein- oder Aus ^¬ gabemittel 1 kann mittels einer Steuerbewegung 2, die an ei- nem Hebel 3 angreift, in verschiedene Steuerpositionen bewegt werden. Das Ein- oder Ausgabemittel 1 umfasst zwei Kontakte 4, an denen je nach Steuerposition des Hebels 3 unterschiedliche Signale ausgegeben werden. Die Signale können bei ^¬ spielsweise ein variabler Widerstand, eine variable Spannung, beispielsweise zwischen 0 und 10 V, oder auch eine variable Stromstärke, beispielsweise zwischen 4 und 20 mA, sein. Das Ein- oder Ausgabemittel 1 stellt ein altes Ein- oder Ausgabe ^¬ mittel dar, wie es häufig in für einen manuellen Fahrbetrieb ausgebildeten Schienenfahrzeugen eingesetzt ist.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungs ^¬ gemäßen Ein- oder Ausgabemittels 5, das alle Komponenten des alten Ein- oder Ausgabemittels 1 aufweist. Daher umfasst das „neue" Ein- oder Ausgabemittel 5 einen Hebel 6, der über eine Steuerbewegung 7 in verschiedenen Steuerpositionen bewegbar ist, und Kontakte 8, an denen im Betrieb das gleiche Steuer ^¬ signal ausgegeben wird wie beim alten Ein- oder Ausgabemittel 1 an den Kontakten 4.

Zusätzlich weist das erfindungsgemäße Ein- oder Ausgabemittel 5 eine Schnittstelle 9 auf. Die erfindungsgemäße Schnittstel ^¬ le 9 ist bei der beispielhaften Ausführungsform der Figur 2 als eine Busschnittstelle ausgebildet, die vier Einzelkontak ^¬ te 10 umfasst. Die Einzelkontakte 10 sind beispielsweise zur Stromversorgung oder als Datenleitungen vorgesehen. Über die Schnittstelle 9 kann das Ein- oder Ausgabemittel 5 an einen Signalbus 11 und darüber an eine ATO-Einrichtung 12 ange- schlössen werden, wie im Folgenden mit Bezug auf Figur 3 noch näher erläutert wird. Das erfindungsgemäße Ein- oder Ausgabe ^¬ mittel 5 ist so ausgebildet, dass über die Schnittstelle 9 ein für die Steuerposition des Hebels 6 repräsentativer Wert übertragen und ausgegeben wird. Dieser Wert ist vergleichbar mit dem über die Kontakte 8 ausgegebenen Ausgabesignal, wobei der über die Schnittstelle 9 übermittelte Wert der für den Signalbus 11 erforderlichen Form entspricht. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Ein- oder Ausgabemittel 5 so ausgebil ^¬ det, dass es durch von der Schnittstelle 9 empfangende Steu- ersignale gesteuert werden kann. Diese Steuersignale können damit das an den Kontakten 8 anliegende Ausgangssignal und gegebenenfalls auch die Steuerposition des Hebels 6 beein ^¬ flussen. In einer Ausführungsform kann das Ein- oder Ausgabemittel 5 daher auch einen Antrieb (nicht dargestellt) aufwei- sen, der die Steuerbewegung 7 initiiert. Alternativ kann aber auch nur das Ausgangssignal an den Kontakten 8 ohne Hebelbe ^¬ wegung geändert werden.

Da viele Schienenfahrzeuge nach ihrer Umrüstung auf autonomen Fahrbetrieb teilweise noch manuell gefahren werden sollen, ist das erfindungsgemäße Ein- oder Ausgabemittel 5 zwischen einem manuellen ersten Modus und einem automatischen zweiten Modus umschaltbar. Im ersten manuellen Modus wird die Steuer- Position des Ein- oder Ausgabemittels 5 lediglich rückwirkungsfrei ausgelesen und über die Schnittstelle 9 ausgegeben. Im zweiten automatischen Modus dagegen besteht ein Durchgriff von an der Schnittstelle 9 empfangenden Schaltsignalen auf die Steuerbewegung 7 oder zumindest auf das Ausgangssignal an den Kontakten 8.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispiel ^¬ haften Schienenfahrzeugs 13, das mittels eines erfindungsge- mäßen Umrüstsatzes 14 für einen autonomen Fahrbetrieb umge ^¬ rüstet worden ist. Das Schienenfahrzeug 13 weist eine Fahr ^¬ zeugsteuerung 15 und eine Fahrzeugsicherungseinrichtung 16, die beispielsweise als PZB (punktförmige Zugbeeinflussung) oder eine LZB ( linienförmige Zugbeeinflussung) ausgebildet ist, auf.

Der Umrüstsatz 14, der die ATO-Einrichtung 12, den Signalbus 11 und mehrere Ein- oder Ausgabemittel 5 umfasst, wurde in das Schienenfahrzeug 13 eingebaut. Dabei wurden ehemals vor- handene alte Ein- oder Ausgabemittel 1, wie eines beispiel ^¬ haft in Figur 1 dargestellt ist, ausgetauscht gegen die neuen erfindungsgemäßen Ein- oder Ausgabemittel 5. Da die neuen Ein- oder Ausgabemittel 5 mit Ausnahme der Schnittstelle 9 baugleich mit den alten Ein- oder Ausgabemitteln 1 sind, ist der Austausch und eine sicherheitstechnische Wieder-Zulassung des Schienenfahrzeugs 13 besonders einfach. In dem in Figur 3 dargestellten Schienenfahrzeug 13 nach dem Umbau ist die ATO- Einrichtung 12 über den Signalbus 11 mit den Ein- oder Ausgabemitteln 5 über die jeweiligen Schnittstellen 9 verbunden. Die Ein- oder Ausgabemitteln 5 sind bei der beispielhaften

Ausführungsform in Figur 3 ein Steuerhebel für eine Geschwindigkeitseinstellung, wie in Figur 2 dargestellt, eine Signallampe und ein Druckschalter. Über ihre Kontakte 8 sind die Ein- oder Ausgabemittel 5 weiterhin, wie vor dem Umbau, mit der Fahrzeugsteuerung 15 signaltechnisch verbunden. Die Fahrzeugsteuerung 15 steuert wie üblich sämtliche Funktionen des Schienenfahrzeugs 13 wie beispielsweise den Antrieb und die Bremsen. Die Fahrzeugsteuerung 15 ist wie vor dem Umbau mit der Fahrzeugsicherungseinrichtung 16 verbunden, die mit der entsprechenden streckenseitigen Fahrzeugsicherungseinrichtung (nicht dargestellt) kommuniziert. Das umgebaute Schienenfahrzeug 13 wird in einem automatisier ^¬ ten Modus im Wesentlichen von der ATO-Einrichtung 12 gesteuert. Dazu gibt die ATO-Einrichtung 12 Fahrbefehle in Form von Signalen über den Signalbus 11 an die Ein- oder Ausgabemittel 5. Die Ein- oder Ausgabemittel 5 setzen die über die Schnitt- stelle 9 rückwirkungsfrei empfangenden Signale beispielsweise durch eine Steuerbewegung 7 des Hebels 6 um, die über die Kontakte 8 an die Fahrzeugsteuerung 15 weitergegeben werden. So übernimmt die ATO-Einrichtung 12 Funktionen, die im manuellen Fahrbetrieb von einem Triebfahrzeugführer übernommen werden.