专利名称：检验控制行驶对象的数据传输单元的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种方法和一种系统，用于检验用于控制行驶对象、尤其是轨道车辆的数据传输单元。
在轨道交通中采用诸如应答器(Balise)、发射环或漏泄电缆的点状的和/或线状的数据传输单元，以便将对于车辆的运行重要的信息传输到该车辆上。这些被传输到该车辆上的信息例如包含在行驶方向上的下一个灯光信号上所显示的信号方式。如果否则不再能保证该车辆和/或其它车辆以及利用这些车辆所运输的乘客和/或货物的安全性，则这样的信息也能根据车辆的运行状态而具有遵守预给定的速度分布曲线、制动分布曲线或甚至于制动停车的后果。
特别是在新的未来在欧洲范围采用的自动列车控制系统ETCS/ERTMS(欧洲列车控制系统(European Train Control System)，欧洲铁路运输管理系统(European Railway Traffic ManagementSystem))中，在ETCS等级1中，借助点状的固定数据的数据传输单元和/或透明的数据传输单元(在专业术语中称为应答器)通过根据ETCS/ERTMS技术规范的空中接口A来传输自动列车控制信息。因此，在确保铁路运输方面，利用这些应答器所传输的信息应得到高重要性，因此对于模块单元和所执行的数据传输方法通常提出了按照SIL等级4的安全性等级(按照安全接通标准EN50159、EN50126和EN50129的安全完整性等级(Security Integrity Level))。因此除了在运行时必要的高的安全性之外，也对于线路验收(Streckenabnahme)、模块和系统可用性及其故障报告提出了高的要求。
在现有技术中，在试验室或办公室中进行布置透明应答器(即透明地传送不同信号方式的应答器)的地点的规划以及进行ETCS-应答器报文的规划。这些数据被传输到以下称为LEU(铁路沿线的电子单元(Lineside Electronic Unit))的、针对应答器的轨道旁的控制单元，或者经由以下称为MSTT的模块式控制元件传输到模块式控制元件的逻辑核心的报文存储器中。对于线路点(Streckenpunkt)的验收现在必须检验，应答器对于为该线路点所规划的每个信号方式也将正确的(所属的)应答器报文输出给空中接口(根据ETCS技术规范的A)。为此，目前需要阻止用于读出为每个信号方式所设置的规划数据的线路，并且在空中接口上利用编程设备和读出设备在现场手动截取所发送的应答器报文。于是，利用诸如MD4/MD5或者CRC32的校验和方法来处理所截取的应答器报文，并且读取和检测每个信号方式的相应确定的代码。这要求，必须由信号塔或者控制和通信中心相继地单个和明显相互分离地接通信号方式，这例如必须通过巡道工(Streckenpost)与信号塔人员的GSM连接或者通过其它的无线电连接来解决。该方法尤其在隧道或者没有用无线电信服务充分覆盖的这种线段中是有问题的。在(即使有时复杂和费事地)为每个线路点记录不同的可能的信号方式的代码之后，必须在(已经被执行的规划的)办公室中比较两个代码，也就是比较从信号塔被输出给控制单元的对应于所分配的信号方式的代码和属于利用编程设备和读出设备所记录的应答器报文的代码。于是才能检验，是否可能曾错误地规划了LEU或者MSTT，即比特内容和正确的ETCS报文的分配对于每个信号方式是否正确，以及应答器在无线电技术上是否完全正确地运行。
在运行时也只有当要么不完整地要么照常有差错地传输报文时，或者只有当车辆的司机自己察觉到所传输的信息与实际上在信号上所显示的信号方式不相符时，才注意到用于发射ETCS报文的信号链的差错性。因而，直到因此表明与此有关的故障为止，可能消逝了可观的持续时间。该故障于是可以具有对于该线路段的可用性的可观的反作用，这可能导致不能容忍的安全性损失和人公里(Personenkilometer)和/或吨公里(Tonnenkilometer)的所属的中断，因为直至排除了该故障为止当然必须停运该线路。
因而，本发明所基于的任务在于说明一种方法和一种系统，用于检验用于控制行驶对象、尤其是轨道车辆的数据传输单元的正确的运行，利用该方法和系统能对于(轨道旁的)数据传输单元的验收和功能监控实现比利用迄今的分段巡查和随后的运行监控要显著更简单的行为方式。
在方法方面，根据本发明通过规定一种用于检验数据传输单元的运行的方法来解决该任务，该数据传输单元用于无线控制行驶对象，尤其是无线控制轨道车辆，在该方法中，a)利用数据传输单元来发射要被传输到车辆上的和通过信号路径所引入的信息；b)装设了被布置在数据传输单元中的接收设备，用于接收要被传输的信息；c)将借助接收设备所接收到的信号不加改变地或者借助分析设备评价地以代码的形式传输给逻辑控制单元；d)逻辑控制单元将要利用数据传输单元所发射的信息和所接收到的信号或代码进行比较；和e)借助该比较，确定数据传输单元和/或信号路径的运行状态。
在系统方面，根据本发明通过一种用于检验用于控制行驶对象、尤其是轨道车辆的数据传输单元的运行的系统来解决该任务，该系统包括a)被分配给数据传输单元的天线，利用该天线能发射要被传输到车辆上的和通过信号路径所引入的信息；b)被分配给数据传输单元的接收设备，用于接收要传输的信息；c)数据传输装置，利用这些数据传输装置能将借助接收设备所接收到的信号不加改变地或者借助分析设备(尤其是编码器或解码器)评价地以代码的形式传输给逻辑控制单元；d)如此构造该逻辑控制单元，以致能将要利用数据传输单元所发射的信息与所接收到的信号或代码进行比较；和e)借助该比较，能确定数据传输单元和/或信号路径的运行状态。
以这种方式，该方法和系统允许直接反馈所发出的信息，用于检验实际发送的信息。因此，“机载地(onboard)”在数据传输单元中通过类似于发射天线的接收天线来产生该返回读取信息信道(Rueckleseinformationskanal)的源。应注意的是，能有源地或者无源地进行传输给数据传输单元，因为例如反射调制也会是可能的。通过在作为反向信息信道(MD4/MD5，CRC32等等)的数据传输单元中实现比特流编码器(应答器报文编码器)，能实现返回读取信道的足够好的安全性。因此，在考虑所要求的人员安全性和效率的情况下，能实现数据传输单元的自动的更廉价的验收，以及实现系统可用性和故障报告的质量上的改善。
在本发明的适宜的改进方案中，能从信号塔和/或控制和通信中心中发出要传输的信息。相应地，可将逻辑控制单元分配给信号塔和/或控制和通信中心。
如果通过信号路径在要传输的信息的方向的反方向上传导所接收到的信号或代码，则利用SIL等级4能实现信号路径的完整的测试。为了简单地去耦上行链路信号和下行链路信号，可以在偏离要传输的信息的频率上传输所接收到的信号或代码。
在本发明的改进方案的简单的转换方案中，能借助控制单元来控制数据传输单元，其中，借助控制单元将信号方式转换成数据传输单元的报文，并且优选地已经在数据传输单元上，借助校验和方法将所接收到的信号转换成代码。
在其它的从属权利要求中说明了本发明的有利的改进方案。
以下借助附图以实例方式详细阐述本发明。在此
图1示出了具有由应答器所发射出的应答器报文的返回路径的第一系统的示意图；图2示出了具有由应答器所发射出的应答器报文的返回路径的第二系统的示意图；图3示出了应答器和控制应答器的MSTT的布局的示意图；和图4示出了应答器报文和代码返回发送的频率利用的示意图。
图1以示意图示出了一种用于借助应答器B和信号S进行自动列车控制的系统。不仅应答器B而且信号S在数据技术上都是一种由信号塔STW所输出的信号方式。在根据图1的实例的情况下，随后简称为LEU的线路旁的控制单元记录该信号方式，并且通过控制对应于该信号方式的信号灯相应地控制该信号方式在信号S上的显示。此外，通过通向应答器B的报文路径TP(也称为接口“C”)，将对于该信号方式所分配的应答器报文BT被传送给应答器B，并在那里透明地传输给这里没有进一步示出的轨道车辆的空中接口(如开头已经提及的那样被限定为按照ETCS/ERTMS的接口“A”)。由于对于图3详细阐述的、附加布置在应答器B中的部件，应答器B能记录被输出给空中接口A的应答器报文BT，并且通过返回路径RP以按照校验和方法所获得的代码的形式返回发送给信号塔STW。在这种情况下，被分配给LEU的、被构造为带通滤波器和带通截止器的T元件T帮助分开返回发送的代码与方向向前的应答器报文BT，以致例如直接在T元件T上或在通过数据和诊断的通用的过程接口UPS传送到信号塔STW之后能由控制单元KE将该代码与最初所发出的信号方式进行比较。这里通过线条画和单独的数据电缆表明了逻辑控制单元KE。当然，控制单元KE能全自动工作地以软件方式来实现，并且如果返回传输的(例如按照MD4/MD5、CRC32的)代码与最初从信号塔STW所发出的信号方式不一致，则自动生成故障报文。在这种干扰情况下，在从信号塔STW通向应答器B的信号链中，至少一个元件不符合规定地工作并由于可能的安全性危险而必须立即替换。
图2示出了通过模块式控制元件MSTT来控制应答器B的、与图1能进行比较的情况。该模块式控制元件MSTT以与LEU类似的方式工作，但是不同于LEU也能自己处理通过返回路径所发送的代码，并返回发送给信号塔STW。
本发明实施形式的示意性结构示出了应答器B和模块式控制元件MSTT。借助信号路径来阐述所采用的部件。模块式控制元件MSTT通过ISDN连接得到了信号塔STW的信号方式SB。模块式控制元件MSTT借助处理器CPU和通用的逻辑核心ULK确定属于该信号方式SB的应答器报文BT，并且通过应答器侧的T元件T将该应答器报文BT在上行链路方向上馈送给数据发送器DT，该数据发送器DT通过FSK(频移键控(Frequency Shift Keying))调制来调制地将应答器报文BT转交给模拟放大器AV。该模拟放大器AV于是将调制过的应答器报文BT′通过框形天线/电流环A发送给空中接口“A”。
现在借助被布置在应答器B上的第二天线(环)(以下称为天线试样(Antennenprobe)AP)来接收该调制过的应答器报文BT′，并且借助编码器(Coder)将该调制过的应答器报文BT′转换成按照任意校验和方法获得的代码。此外，借助编码器还将该代码调制到模拟的或者数字的载波信号上，该载波信号的频率明显偏离应答器报文BT的数据信号的频率(请参阅图4)，以致T元件T排除了将该代码反作用到天线A上。于是，通过接口“C”和通过被布置在模块式控制元件MSTT上的其它的T元件T将代码返回传输到模块式控制元件MSTT，并且从那里再次通过ISDN连接返回传送到信号塔STW中。在信号塔STW中，现在进行可自动化的检查，返回传送的代码是否对应于最初发出的信号方式SB。应注意的是，在这种应用情况下也可以省略T元件T，在这些情况下，应答器B的接收信号是已知的并且通过数学的相关函数能重新获得，如这例如从电信中的回波补偿中公知的那样。
图4现在还示出了以上信号路径中的频率利用的示意图。用FS表示了在其上例如能返回发送代码的空闲的频段。由于例如MD5或者CRC32的代码仅约32比特长，所以仅需要对在物理上的确对应于报文路径TP的返回路径RP的传输速率提出微小的要求(不同于对于在其上必须传输1024比特长的ETCS应答器报文BT的报文路径)。应答器B的能量供应的信号在8.826kHz的频率上发送。应答器报文C的数据信号在232kHz至约1.3MHz的范围中发送。因此，对于返回发送的代码剩下了适宜的空闲频谱FS的范围。
以这种方式，本方法和系统允许直接反馈用于在信号塔STW中进行检验的所发出的应答器报文BT。因此，“机载地”在应答器B中通过类似于发射天线A的接收天线AP来产生该反向读取信息信道(返回路径RP)的源。通过在作为反向信息信道(MD4/MD5、CRC32等等)的应答器B中实现比特流编码器(应答器报文编码器)，能实现返回路径RP的安全性。因此，在考虑所要求的人员安全性和效率的情况下，能实现透明应答器B的可自动化的廉价验收，以及实现在滚动车轮下运行的网络中的系统可用性和故障报告的质量上的改善。
即使本实施例被移用到轨道交通的领域中，利用本系统和本方法其实能在释放方面检验任何类型的数据传输单元，并且仍能监控运行的交通中的正确的运行。这里示例性地提及用于控制道路、尤其是高速公路上的显示横断面(Anzeigequerschnitt)的线路点，其中不仅显示控制交通的信息，而且未来也将被转到车辆上。
权利要求
1.用于检验用于控制行驶对象、尤其是轨道车辆的数据传输单元(B)的运行的方法，在该方法中a)利用所述数据传输单元(B)发射要被传输到车辆上的和通过信号路径(TP)所引入的信息(BT)；b)装设被布置在所述数据传输单元(B)中的接收设备(AP)，用于接收要传输的信息(BT)；c)将借助所述接收设备(AP)所接收到的信号不加改变地或者借助分析设备(编码器)评价地以代码的形式传输给逻辑控制单元(KE)；d)所述逻辑控制单元(KE)将要利用数据传输单元(B)发射的信息(BT)和所接收到的信号或代码进行比较；和e)根据该比较，确定所述数据传输单元(B)和/或所述信号路径(TP)的运行状态。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，从信号塔(STW)和/或控制和通信中心发出所述要传输的信息(BT)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述逻辑控制单元(KE)被分配给所述信号塔(STW)和/或所述控制和通信中心。
4.按权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所接收到的信号或代码通过所述信号路径(TP)在要传输的信息(BT)的方向的反方向上被传导。
5.按权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所接收到的信号或代码在偏离要传输的信息(BT)的频率上被传输。
6.按权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，借助控制单元(LEU，MSTT)来控制所述数据传输单元(B)，其中，借助所述控制单元(LEU，MSTT)将信号方式(SB)转换成数据传输单元(B)的报文(BT)，并且借助校验和方法将所接收到的信号转换成代码。
7.用于检验用于控制行驶对象、尤其是轨道车辆的数据传输单元(B)的运行的系统，该系统包括a)被分配给所述数据传输单元(B)的天线(A)，利用该天线(A)能发射要被传输到车辆上的和通过信号路径(TP)所引入的信息(BT)；b)被分配给所述数据传输单元(B)的接收设备(AP)，用于接收要传输的信息(BT)；c)数据传输装置(编码器，T)，利用所述数据传输装置(编码器，T)能将借助接收设备所接收到的信号不加改变地或者借助分析设备评价地以代码的形式传输给逻辑控制单元(KE)；d)如此构造所述逻辑控制单元(KE)，以致能将利用数据传输单元(B)要发射的信息(BT)和所接收到的信号或代码进行比较；和e)根据该比较能确定所述数据传输单元(B)和/或所述信号路径(TP)的运行状态。
8.按权利要求7所述的系统，其特征在于，装设了信号塔(STW)和/或控制和通信中心，该信号塔(STW)和/或控制和通信中心将要传输的信息(SB)发送给控制数据传输单元(B)的控制单元(LEU，MSTT)。
9.按权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述逻辑控制单元(KE)被分配给所述信号塔(STW)和/或所述控制和通信中心。
10.按权利要求6至9之一所述的系统，其特征在于，装设了传输装置(编码器，T)，所述传输装置(编码器，T)将所接收到的信号或代码通过信号路径(TP)在要传输的信息(BT)的方向的反方向传导。
11.按权利要求7至10之一所述的系统，其特征在于，所述传输装置将所接收到的信号或代码在偏离要传输的信息的频率上传输。
12.按权利要求7至11之一所述的系统，其特征在于，借助控制单元(LEU，MSTT)来控制所述数据传输单元(B)，其中，借助所述控制单元(LEU，MSTT)将信号方式(SB)转换成所述数据传输单元(B)的报文(BT)，并且借助被布置在所述数据传输单元中的编码器(编码器)将所接收到的信号转换成代码，优选地按照校验和方法转换成代码。
全文摘要
根据本发明公开了一种方法和一种系统，用于检验用于控制行驶对象、尤其是轨道车辆的数据传输单元(B)的运行，该系统包括a)被分配给数据传输单元(B)的天线(A)，利用该天线(A)能发射要被传输到车辆上的和通过信号路径(TP)所引入的信息(BT)；b)被分配给数据传输单元(B)的接收设备(AP)，用于接收要传输的信息(BT)；c)数据传输装置，利用这些数据传输装置能将借助接收设备所接收到的信号不加改变地或者借助分析设备评价地以代码的形式传输给逻辑控制单元(KE)；d)如此构造逻辑控制单元(KE)，以致能将要利用数据传输单元发射的信息和所接收到的信号或代码进行比较；和e)根据该比较能确定数据传输单元和/或信号路径的运行状态。以这种方式，该方法和系统允许直接反馈所发出的用于进行检验的信息。因此，“机载地”在数据传输单元中通过类似于发射天线的接收天线来产生该返回读取信息信道的源。通过在作为反向信息信道(MD5，CRC32等等)的数据传输单元中实现比特流编码器(应答器报文编码器)，能实现返回读取信道的安全性。因此能实现自动地更廉价地验收数据传输单元。
文档编号B61L3/12GK101065283SQ200580040460
公开日2007年10月31日 申请日期2005年10月25日 优先权日2004年11月25日
发明者R·施米德 申请人:西门子瑞士有限公司