由有和无列车安全的路段组成的交通网络和轨道车辆运行方法与流程

本发明涉及一种在交通网络中运行轨道车辆的方法。本发明还涉及一种用于运行轨道车辆的交通网络。此外，本发明还涉及一种用于在交通网络中运行的轨道车辆。最后，本发明涉及一种计算机程序以及一种用于所述计算机程序的提供装置，其中，所述计算机程序具有用于实施所述方法的程序指令。

背景技术：

1、例如将cbtc(基于通信的列车控制系统)用于地下行驶的有轨电车的(在为轨道车辆预留的运行区域内的)列车安全运行。在此实施计算机辅助的基于双向通信的、用于中央的列车监控和运行管理的方法，该方法包括列车自动安全措施、自动操作和自动监控的子功能。在没有自动列车安全措施的目视行驶运行中(即在与其它交通参与者共用的运行区域内)，列车与路段之间通常进行点式的单向通信(例如使用imu耦合线圈，imu表示感应式信息传输)。这些区域在实施过程中被单独地处理。因此，在与其它交通参与者共用的运行区域内，操作者无法通过目视行驶运行进行准确的列车运行跟踪。在控制技术方面，仅示出了为轨道车辆预留的运行区域。在列车的驾驶舱中存在用于具有自动列车安全措施(列车安全运行)的预留的运行区域的人机界面(hmi)。

2、在地铁系统和远程铁路系统中，例如在etcs(欧洲列车控制系统)、ptc(主动列车控制)和cbtc(基于通信的列车控制系统)中，持续的监控通常用于防止越过危险点。持续的监控通过利用连续的列车运行实现自动列车控制，并且省去了设置多个路段侧的装置，其中，持续监控系统在其他位置的耗费明显更高。对于部分地在地下行驶或者通过较长隧道的有轨电车，仅在地下或者隧道内进行持续监控、例如cbtc。然而，在地面的行驶运行中，由于交通状况更为复杂(必须考虑到例如汽车、自行车和行人等交通参与者)，列车行驶必须由车辆驾驶员进行(目视行驶运行)。在此依赖于路段侧的装置、例如在轨道处安装在道路中的耦合线圈，以及车辆中的用于通信的相应部件，耦合线圈和部件仅提供信息传输，然而不具有安全相关的功能。

3、目视行驶运行的这些部件需要一定的构造空间。在所谓的低车架车辆(例如有轨电车)中，车辆底部和轨道之间的空间有限，尤其在低车架车辆中在安装部件时尤其在底部区域中出现空间问题。此外，部件需要一定的维护耗费，以避免出现故障。尤其安装在轨道中的部件在有轨电车的情况下不仅会被有轨电车驶过，还会被使用道路的其它车辆驶过。这增大了部件的机械应力，该机械应力的增大也提高了部件的故障易发性。

4、文献cleirec et al："le saeiv",revue generale des cheminsde fer：rcgf,hceditions,fr,no.243，2014年11月1日(2014-11-01)，6-20页，issn：0035-3183，介绍了专门为国家路段网络之外的有轨电车-火车路段拟订和设计的saeiv系统(乘客信息的操作支持系统)，该系统实现了列车在路段上的定位。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供用于运行轨道车辆的方法和交通网络(包含由轨道组成的路段)，所述方法和交通网络以尽可能少的技术耗费和/或经济耗费针对尤其在共用的运行区域中安装在轨道上或者轨道中的部件既在仅为列车交通预留的运行区域也在与其它交通参与者共用的交通区域内确保尽可能大的功能范围。此外，本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种计算机程序以及用于所述计算机程序的提供装置，通过所述计算机程序产品能够实施所述方法。

2、所述技术问题按照本发明通过一种用于在交通网络中运行轨道车辆的方法解决，所述交通网络具有针对轨道车辆的预留的运行区域，并且所述交通网络还具有与不同于轨道车辆的其它交通参与者共用的运行区域，其中，在所述预留的运行区域内在列车安全系统中使用基于双向通信的计算机辅助的、用于中央的自动列车监控和运行管理的方法，所述列车安全系统调用符合安全要求的基础设施，并且其中，在所述共用的运行区域内也使用所述用于中央的自动列车监控和运行管理的方法，其中，不进行自动列车安全措施，但进行自动操作和监控，其中规定，在所述共用的运行区域中，通过所述列车安全系统使用不同于符合安全要求的基础设施的其它基础设施的功能部件，这些功能部件也供不同于轨道车辆的其它交通参与者使用。

3、所述技术问题按照本发明还通过一种用于运行轨道车辆的交通网络解决，所述交通网络具有针对轨道车辆的预留的运行区域，并且所述交通网络也具有与不同于轨道车辆的其它交通参与者共用的运行区域，其中，在所述预留的运行区域内能够实施基于双向通信的计算机辅助的、用于中央的自动列车监控和运行管理的方法，其中规定，在所述共用的运行区域内也能够计算机辅助地实施所述用于自动列车监控和运行管理的方法，其中，在实施过程中，不进行自动列车安全措施，但进行自动操作和监控。

4、所述技术问题按照本发明还通过一种用于在交通网络中运行的轨道车辆解决，所述交通网络具有针对轨道车辆的预留的运行区域，并且所述交通网络还具有与不同于轨道车辆的其它交通参与者共用的运行区域，其中，在所述预留的运行区域内能够实施基于双向通信的计算机辅助的、用于中央的自动列车监控和运行管理的方法，其中规定，在所述共用的运行区域内也能够计算机辅助地实施所述用于自动列车监控和运行管理的方法，其中，在实施过程中，不进行自动列车安全措施，但进行自动操作和监控。

5、所述技术问题按照本发明还通过一种计算机程序解决，所述计算机程序具有用于实施前述类型的方法的程序指令。

6、所述技术问题按照本发明还通过一种用于前述计算机程序的提供装置解决，其中，所述提供装置存储和/或提供所述计算机程序。

7、在与其它交通参与者共用的运行区域(gbb)内也可以计算机辅助地实施用于自动监控(或者列车监控)和操作(或者运行管理)的方法，其中，不进行自动列车安全措施。换言之，规定在共用的运行区域内也执行用于自动列车监控和运行管理的方法，与针对轨道车辆预留的区域的功能范围相比，所述方法具有改变的功能范围。

8、在预留的运行区域中使用基于双向通信的计算机辅助的、用于中央的自动操作、监控和列车安全的方法。与本发明相关地，双向通信是指既从轨道车辆向路段侧的方向传输数据，也从路段侧向轨道车辆的方向传输数据。在此，在轨道车辆以及交通网络中使用适宜的通信装置。这些通信装置可以根据cbtc标准(主要在预留的运行区域中)设计，或者按照本发明也可以使用v2x标准(主要在共用的运行区域中)。

9、通过自动操作和监控优选能够实现持续的列车运行跟踪，而在共用的运行区域中可以由列车驾驶员进行目视行驶运行以实现列车安全，即列车驾驶员承担全部安全责任。持续的列车运行跟踪即使在下述情况下也实现列车的定位，即在逐渐完成系统更换(从旧技术迁移至新技术)的情况下，在交通网络中所设的用于定位的路段侧的装置、例如感应回线或者应答器仍并行地被使用。这是为了例如在发生延误时调整行车时刻表。为此，有必要以位置密度或者时间密度对交通网络中运行的轨道车辆进行定位，由此能够调整行车时刻表或者完成以定位为出发点的其他任务。“持续”在此指定位事件(轨道车辆的成功定位的事件)的密度，所述定位事件使相关任务能够可靠地执行。从技术上看，这例如也可以通过准连续的定位实现，其中，在确定的路段区段上存在有限数量的定位事件。因此，术语“持续”应当涵盖准连续的定位。

10、相关的用于列车安全的自动功能不包括在改变的功能范围内，意味着该功能例如必须手动地进行。尤其在负责目视行驶运行的列车驾驶员方面实现手动的实施，并且因此手动地实施与相关的自动功能对应的功能。

11、本发明的方法产生多个优点。

12、通过该解决方案，在目视行驶运行时能够省去轨道中的路段装置和相应的车辆天线，而在传统的点式的信息传输装置(例如imu)中必须使用该路段装置和车辆天线。这产生了显著的节省，并且解决了尤其当在低车架的有轨电车的底部区域中安装所需的车辆耦合线圈时出现的问题。取而代之地，在车辆中安装定位系统和数据传输系统以及为此必要的组合天线(例如gps、移动无线电、无线局域网)，以传输与实现的应用相关的数据。通过使用车辆的数据通信系统、例如v2x使得该解决方案能够相对低成本地实现。由于舍弃了列车安全运行，因此例如可以使用cots部件(cots是指货架部件、即市场上可以买到的部件，因此容易获得且成本低廉)。在交通网络中同样可以使用cots部件，这些cots部件尤其可能由于v2x子基础设施的使用而已经存在，因为已经针对共用的运行区域的其它交通参与者(例如机动化的私人交通的参与者)安装了这些cots部件。尤其能够至少在下述程度上节省安装成本，即可以使用已经安装好的部件。

13、在路段上可以安装与目视行驶运行的改变的功能范围适配的、优选与减小的范围相适配的部件，或者使用已经安装在共用的运行区域中的基础设施、例如v2x。

14、本发明与现有系统的不同之处在于，在轨道中不需要或者至少仅需较少的路段侧的装置。

15、按照本发明，所述系统提供了一种能够简单地实现的、数字化的、节省空间的功能，其尤其适用于有轨电车系统，而无需在车辆底部下方和在轨枕中耗费地安装设备。因此，数字的或者虚拟的功能优选也能够用于位置状况有限的低车架车辆(例如有轨电车)。

16、以下以要点的形式阐述其它优点。

17、·对车辆位置的连续测取和报告用于实现准实时地进行列车运行跟踪。

18、·路段与列车之间的双向的数据交换有利地通过传输技术确保，该传输技术通过预留的运行区域中的自动列车安全系统预设。

19、·双向通信使得行驶调度能够向驾驶员发送信息(文本/语音)并且驾驶员能够向行驶调度发送信息(文本/语音)。这有利地通过传输技术确保，该传输技术通过列车安全区域中的自动列车安全系统预设。

20、·与路段基础设施的接口和车辆上的接口的简化和标准化。这意味着最迟在完全替换现有的安装在轨道中的一般而言单向的传输技术之后，可以完全采用统一的传输技术，该传输技术既用于预留的运行区域也用于共用的运行区域。

21、·尤其在既具有目视行驶运行区域也具有预留的行驶运行区域的交通网络中，能够将不同的运行区域整体地结合到共同的交通管理系统中，从而针对整个交通网络(即共用的运行区域和预留的运行区域)中的列车存在整体的可见性和(尽管在共用运行区域中有限的)干预可能性。

22、·将例如有轨电车纳入城市/乡镇/都市区的整体的标准化的交通管理系统中的可行性。这可能不仅包括轨道交通，还包括道路交通的系统、例如交通信号灯设备或者公共汽车路线。

23、·在共用的运行区域中使用自动列车控制系统的全部基础设施设备既不经济，也没有必要。运营者期望的是根据需求情况(列车安全运行与目视行驶运行)以需求为导向地在投资方面优化地对路段网络进行装备。在此形成按照本发明的教导，据此为目视区域提供改变的功能范围。该改变的功能范围优选减去了在目视行驶运行中必须由列车驾驶员接管的与安全相关的功能。因此，在功能范围方面减小的基础设施也可以在目视行驶运行中安装。例如可以省去自动行驶运行所需的传感器。

24、·轨道中的硬件尽可能的少，以降低维护成本和维修成本，并且同时确保在改变或者扩展时的更大的灵活性。这有利地通过安装用于改变的功能范围的基础设施确保，其中，基础设施完全安装在预留的运行区域中。

25、·替换/迁移旧的信息传输技术，因为可以预见现有的系统将在不久后被淘汰。在此，用于自动列车控制的基础设施的安装能够产生协同效应，其中，所述基础设施在理想情况下通过标准化的并且将来可实现的技术提供了投资保护。这同样适用于所使用的硬件。这同样应当尽可能地基于标准化的部件。

26、·另外的优点在于可扩展性。例如可行的是，如果这方面的技术足够成熟，也可以逐渐将列车自动运行(列车安全运行)转用至共用的运行区域。在这种情况下仅须安装用于自动列车运行的基础设施的部件，其中，在这种情况下的改装比初始装备成本更低廉。整体而言，例如无人驾驶的有轨电车既可以在预留的运行区域中使用，也可以在共用的运行区域中使用。

27、在本发明的上下文中，“计算机辅助”或者“计算机实施”可以理解为所述方法的实施，其中，至少有一台计算机或者处理器实施所述方法的至少一个处理步骤。

28、术语“计算器”或者“计算机”涵盖任何具有数据处理特性的电子设备。计算机可以是例如个人计算机、服务器、手持计算机、移动电话和其他计算机辅助地处理数据的通信设备、处理器和其他用于数据处理的电子设备，它们也可以优选通过接口组合成网络。

29、同样本发明相关地，“处理器”例如可以理解为转换器、用于产生测量信号的传感器或者电子电路。处理器尤其可以是中央处理器(cpu)、微处理器、微控制器或者数字信号处理器，可能与用于存储程序指令和数据的存储器单元相结合。处理器也可以理解为虚拟处理器或者软件cpu。

30、与本发明相关地，“存储器单元”可以理解为例如随机存取存储器(ram)或者数据存储器(硬盘或者数据载体)形式的计算机可读的存储器。

31、“接口”可以在硬件技术上实现，例如有线地或者作为无线电连接实现，和/或在软件技术上、例如实现为各个程序模块或者一个或多个计算机程序的程序部分之间的交互。

32、“程序模块”应当理解为能够实现根据本发明的方法步骤的程序序列的各个功能单元。这些功能单元可以在唯一的计算机程序或者多个相互通信的计算机程序中实现。此处实现的接口可以在单个处理器内以软件的方式实现，如果使用多个处理器，则可以在硬件方面实现。

33、改变的功能范围优选应当理解为仅包含针对轨道车辆的运行被列为在安全方面不重要的功能(不是自动列车安全措施，而是自动操作和监控)。按照国际标准iec 61508或者按照欧洲标准en 50129的专门针对铁路领域的标准，针对安全功能区分四个安全完整性等级(sil-1至sil-4)或者安全要求等级。在此，安全完整性等级4代表最高的安全完整性等级，安全完整性等级1代表最低的安全完整性等级。相应的安全完整性等级影响测量值的置信区间，即相应的装置应当满足的安全完整性等级越高，置信区间越小。因此由于相对不准确的测量值和与之相关的相对较大的置信区间尤其是对于那些满足较高安全完整性等级sil-4或者sil-3的系统产生局限性。不同的安全完整性等级的安全性的大小可以通过安全相关的系统的预期故障频率，也称为mtbf(平均故障间隔时间)清楚地描述。该预期故障频率对于sil-1处于10...100a的范围，对于sil-2处于100...1000a的范围，对于sil-3处于1000...10000a的范围，对于sil-4处于10000...100000a的范围。

34、如果改变的功能范围仅包括在安全方面不重要的功能，那么优点为，路段处的与目视行驶运行配套的硬件基础设施本身也不必满足提高安全性的要求。按照本发明，在此利用的认知是，列车驾驶员负责目视行驶运行中的与安全相关的功能，从而自动实现的功能本身不会对轨道车辆的运行安全性造成风险。

35、例如可以在共用的运行区域内对轨道车辆进行持续的定位。该持续的定位不被用于与铁路运行的安全相关的功能。换言之，驾驶员与所确定的位置无关地基于自己的判断为处于目视行驶运行中的车辆做出驾驶决策。然而定位也可以用于与在安全方面不重要的应用(即所谓的舒适性功能)、例如自适应的行车时刻表。在这种功能中，如果通过定位确定的位置与实际位置不一致，这并不影响轨道车辆的安全，而是仅会导致行车时刻表可能未被充分地优化。然而由此造成的延误不会对轨道车辆的使用者构成安全风险。

36、按照本发明的设计方案规定，所述自动操作和监控统一地实现了以下功能中的至少一个：检测和传输轨道车辆的到达信息、可用于优化行车时刻表的运行管理、持续的列车运行跟踪。

37、上文已将这些功能称为舒适性功能。舒适性功能的特点在于，从安全角度考虑，这些功能对于轨道车辆的运行并无必要。然而舒适性功能的实现能够改善轨道车辆在相关交通网络中运行的适用性。所述改善可以是运行的性能改进，例如在交通网络中，依次相续的列车的班次更紧密。或者也可以是例如通过预测轨道车辆实际到达车站的时间在乘客使用方面进行的改善。总之，所提供的舒适性功能实现了乘客更大的认可度，并且由此也有利地实现更广泛的使用。

38、按照本发明的设计方案规定，在共用的运行区域中使用功能部件，这些功能部件也可供除轨道车辆之外的其它交通参与者使用。换言之，轨道车辆和其它交通参与者之间以功能组件的形式共用资源。这通过使用标准技术、例如v2x来实现，所述标准技术在机动的个性化交通中已经具有一定程度的普及。

39、与(除轨道车辆外的)其它交通参与者共用资源、例如v2x资源，使得按照该设计方案建议的解决方案特别经济。换言之，在无需投资或者至少减少对硬件基础设施的投资的情况下，就能够在路段上建立按照本发明的交通网络，通过该交通网络实施按照本发明的方法。因此，列车安全系统在列车安全运行中调用符合安全要求的基础设施，并且在目视行驶运行中调用优选已经存在的其它基础设施，以实现在安全方面不重要的期望的功能。因此，舒适性功能可以无缝地既供列车安全运行使用也供目视行驶运行使用，这大大简化了这些舒适性功能的实现(无论是自动实现还是例如在控制中心实现)，并且为在整个交通网络中实现舒适性功能创造了更多可能性。

40、按照本发明，还必须考虑以下其它方面。

41、·与所有第三方系统的接口实现了整体系统的建立。

42、·易于维护和安装，因为路段处的基础设施部件能够容易触及地安装在地面上。

43、·在容易触及的部件处通过软件设置实现灵活性或者可改变性。

44、·与道路基础设施的部件进行通信。由于实现了统一的通信标准，部分已经存在的城市基础设施(例如交通信号灯)可以很容易地被纳入其中。

45、·双向的、持续的列车-路段通信。

46、·具有几乎相同的功能原理、例如传统的信息传输技术(imu、红外线、模拟无线电)的迁移能力。在硬件和通信路径方面使用标准。

47、·将cbtc系统的舒适性功能(列车运行跟踪、列车转向和列车调节)扩展至共用的运行区域。在此过程中应当在运行控制层面形成接口，从而能够对来自共用的运行区域的(采用标准化格式的)信息进行相应的处理，并且能够在共用的和预留的运行区域中实现统一的显示。目的是结合至中央的计划、调度、列车调节和行车时刻表管理中。

48、·在车辆侧，舒适性功能也应当结合到列车侧的车辆hmi(人机界面)中，所述车辆hmi当前仅在列车安全运行(优选cbtc)中被激活。

49、按照本发明的设计方案规定，所述用于自动列车控制的方法以基于通信的列车控制系统(cbtc)为基础。

50、基于通信的列车控制系统(cbtc)是用于自动列车控制和列车行驶安全的系统，在该系统中车辆与路段装备之间进行双向的数据通信，并且与路段装备、例如轨道电路无关地使用精确的轨道空位检测，由此实现在变化的空间距离(移动闭塞)中行驶。该系统的基本功能可以以车门控制或者乘客信息进行扩展。例如在ieee标准1474.1中规定了cbtc系统的要求和一般系统结构。

51、所述技术问题备选地通过前述技术方案(交通网络)按照本发明如此解决，即也能够计算机辅助地在共用的运行区域(gbb)中实施用于自动列车监控和运行管理的方法，其中，在实施时不进行自动列车安全措施，但进行自动操作和监控。

52、所述技术问题备选地通过前述技术方案(轨道车辆)按照本发明如此解决，即用于自动列车监控和运行管理的方法也能够计算机辅助地在共用的运行区域(gbb)中实施，在实施时不进行自动列车安全措施，但进行自动操作和监控。

53、通过所述装置能够实现结合以上详细描述的方法已经阐述的优点。针对按照本发明的方法的描述相应地也适用于按照本发明的装置。

54、此外，要求保护一种包含程序模块的具有用于实施根据本发明的方法和/或其实施例的程序指令的计算机程序产品，其中，借助该计算机程序能够分别实施按照本发明的方法和/或其实施例。

55、此外，要求保护一种用于存储和/或提供计算机程序的提供装置。所述提供装置例如是存储器单元，其存储和/或提供计算机程序。备选和/或附加地，所述提供装置例如是网络服务、计算机系统、服务器系统，尤其分布式的例如基于云的计算机系统和/或虚拟计算机系统，其存储和/或优选地以数据流的形式提供计算机程序。

56、以程序数据块的形式作为计算机程序的文件、尤其是作为下载文件或者作为数据流、尤其是作为下载数据流进行提供。然而也可以例如作为由多个部分组成的部分下载进行提供。这种计算机程序例如使用提供装置而被读入系统，从而在计算机上实施按照本发明的方法。