用于轨道车辆的控制系统的制作方法
用于轨道车辆的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于具有多个车厢的轨道车辆的控制系统，所述控制系统具有： 至少一个中央控制设备，所述中央控制设备设置用于基于全局信息控制至少一个在车辆范 围内的功能；和一组分散的车厢控制装置，所述车厢控制装置在运行时分别包含全局信息 的本地的子信息。
【背景技术】
[0002] 用于轨道车辆的、尤其由多个车厢组成的动车的调度系统的研发必须考虑对控制 部件的可用性的高的要求。这种部件的易失效不允许限制轨道车辆的行驶能力。这种动车 的控制功能能够划分成车厢局部的功能和在车辆范围内的功能。对于在车辆范围内的功能 收集和处理在车厢局部出现的数据。局部功能的失效通常保持局部地受限并且不损害动车 作为整体的行驶能力。中央功能的失效在没有适当措施的情况下通常会引起通过电子车辆 控制装置辅助的行驶能力的损失。因此，通常在没有电子车辆控制装置的情况下仅紧急控 制装置是可行的。
[0003] 为了避免上述情况已经提出：为中央功能使用冗余的、中央控制系统。在中央的控 制装置失效时，冗余的控制装置至少承担对于轨道车辆的行驶能力而言重要的任务。
【发明内容】
[0004] 本发明基于如下目的：实现一种控制系统，其中能够成本适宜地且以小的耗费实 现满足可用性要求的冗余。
[0005] 对此提出：
[0006] -设有具有连接区段的数据连接装置，所述连接区段将相邻的车厢的车厢控制装 置成对地彼此连接以建立在至少一个传输方向上的数据传输，
[0007] -成对的车厢控制装置和连接区段在传输方向上形成关于子信息累积的数据链， 和
[0008] -设有至少一个确定单元，所述确定单元检测和评估数据链的数据以形成全局信 息。
[0009] 由此，在故障运行、尤其中央控制设备或该中央控制设备和车辆控制装置之间的 通信失效方面，至少关于全局信息的确定能够实现有利的冗余，所述全局信息可基于子信 息的至少一个主要部分、尤其全部子信息形成。如果中央控制设备由于故障运行而不能够 收集本地的子信息以形成全局信息，那么该全局信息能够借助于确定单元形成和提供。全 局信息尤其能够是可量化的变量，其中本地的子信息例如分别对应于这些变量的一小部 分。全局信息例如能够是包含在如下组中的信息的一个或组合:电功率的特征变量、制动作 用特征变量、牵引力特征变量、速度特征变量、延迟特征变量。
[0010]此外，在中央控制设备无错运行时，能够通过所提出的与该中央控制设备无关地 确定全局信息借助于确定单元来提高所谓的安全完整性(也称作"SIL"）的等级。这尤其从 如下方面中得知:在所提出的控制系统中能够通过不相关的硬件方面的措施和软件方面的 措施对分级为安全重要的全局信息进行确定和可信度测试。
[0011] 有利地分别分配给不同车厢的车厢控制装置适当地分别设置在轨道车辆的所分 配的车厢中。连接区段尤其分别将两个车厢控制装置彼此连接，所述车厢控制装置设置于 在机械上耦联的并且直接彼此耦联的车厢中。轨道车辆的相对置的端部区域中的车厢(在 轨道车辆构成为动车的情况下的末端车厢），在数据方面能够视作为"相邻的车厢"，其方式 是:能够设有数据连接装置的连接区段以连接这些车厢的车厢控制装置。
[0012] 适当地将传输单元分配给每个连接区段，所述传输单元实现数据沿着至少一个传 输方向在通过连接区段而成对的车辆控制装置之间传输。在此，传输单元能够尤其有利地 至少部分地由相关联的车厢控制装置的通信通信接口形成。
[0013] 沿着"关于子信息累积的数据链"进行信息的链传输，其中信息逐渐地从车厢控制 装置到车辆控制装置传输并且分别用相应的子信息扩展车厢控制装置中的信息内容。对 此，数据链的车厢控制装置分别设立为，使得（当在传输方向上下一车厢控制装置存在时） 待传输给该车厢控制装置的数据组至少考虑相应的本地的子信息，并且（当在传输方向上 上一车厢控制装置存在时)考虑源自该车厢控制装置的数据组的信息内容。通过数据链，优 选全部能运转的车厢控制装置(在相应的传输方向上观察）串联连接，其中建立沿着数据链 的数据流。关于数据流，车厢控制装置分别设置用于:将从其处待沿着相应的传输方向传输 的数据组构成为，使得所述数据组至少包含相应的本地的子信息并且必要时包含在该传输 方向上所获得的、源自上一车厢控制装置的数据组的信息内容。这尤其能够通过如下方式 实现:至少设置在数据链之内的车厢控制装置分别具有数据处理单元，所述数据处理单元 设置用于以相应的子信息扩展在相应的传输方向上所获得的数据组，并且将扩展的数据组 沿着该传输方向转发。
[0014] 在上文中所描述的、沿着累积的数据链在相应的传输方向上从车辆控制装置到车 厢控制装置的逐渐的传输中能够有利地收集子信息。如果该数据链是打开的，那么由于数 据组的链式传输，所有被收集的子信息有利地(在相应的传输方向上观察)存在于链的末端 处、尤其在形成链末端的车厢控制装置中。因此有利的是:根据本发明的一个实施方式，确 定单元被分配给该车厢控制装置并且设置用于检测和评估在该车辆控制装置中存在的信 息。
[0015] 根据另一个实施方式，替选地或附加地能够提出：
[0016] -借助于数据连接装置可为每个连接区段建立沿着右传输方向和沿着左传输方向 的数据传输，
[0017] -成对的车厢控制装置和连接区段(沿着右传输方向）形成关于子信息累积的右数 据链并且(沿着左传输方向）形成关于子信息累积的左数据链，并且
[0018] -确定单元设置用于检测和评估数据组，所述数据组在这两个传输方向上在两个 成对的车厢控制装置之间传输。
[0019]由此能够进行在上文中所描述的在这两个传输方向上收集子信息。由此能够有利 地实现:数据流在左数据链和右数据链中的适当的部位处具有如下信息内容，所述信息内 容是互补的并且能够从所述信息内容中形成全局信息。
[0020]关于传输方向的术语"左"和"右"仅用于在沿着车辆纵向方向的传输方向之间进 行区分。其定义尤其与轨道车辆的行驶方向和/或定向无关。所述术语同样用于区分数据链 中的数据流的方向，经由所述数据链，优选全部的、能运转的车厢控制装置(在相应的传输 方向上观察）串联连接。
[0021] 适当地将传输单元分配给每个连接区段，所述传输单元实现数据沿着这两个传输 方向在通过连接区段而成对的车厢控制装置之间传输。传输单元能够尤其有利地至少部分 地由相关联的车厢控制装置的通信接口形成。传输单元在结构上能够由连续的装置形成。 传输单元的发送和接收功能之间的区分在此能够以逻辑方式进行。当在连接区段中对于这 两个传输方向而言共同使用一个线路时，这尤其能够有利地应用。
[0022] 在一个替选的实施方案中，传输单元能够由空间上彼此分开的元件形成，所述元 件通过其发送或接收功能彼此区分。当对于传输方向而言设有连接区段的不同的线路时， 这能够尤其有利地应用。
[0023] 通过检测单元，能够尤其有利地在数据连接装置的连接区段中检测左数据链和右 数据链中的数据组。在此，能够任意地选择用于检测的连接区段。替选地或附加地，能够通 过检测单元在车厢控制装置中检测左数据链和右数据链中的数据组，其中该车厢控制装置 能够任意地选择。所述检测能够借助于多个确定单元进行，如尤其在多个连接区段中、在多 个车厢控制装置中和/或在至少一个连接区段中和至少一个车厢控制装置中进行。在车厢 控制装置中进行检测时，确定单元有利地被分配给车厢控制装置的连接到连接区段上的至 少一个通信接口。此外，多个检测单元能够分配给一个车厢控制装置。特别地，能够分别将 不同的确定单元分配给车厢控制装置的通信接口。
[0024] 至少一个确定单元能够与车厢控制装置分开地构成。然而，当至少一个确定单元 至少部分地是局部的车厢控制装置的其中一个的组成部分时，能够实现结构上简单的实施 方案。这尤其适合于检测车厢控制装置之内的数据组。
[0025] 此外提出：车厢控制装置中的至少一个设置用于:基于借助于确定单元形成的全 局信息执行在车辆范围内的功能。由此能够超出确定全局信息将冗余扩展到执行车厢范围 的功能上。在此，能够有利地弃用冗余的第二中央控制设备。就此能够节约该冗余的控制装 置的成本、重量和电消耗以及为此所需的布线。
[0026] 该至少一个车厢控制装置适当地与至少一个确定单元连接，其中所述连接用于将 由检测单元形成的全局信息提供给相关联的车厢控制装置。特别地，确定单元能够至少部 分地是该至少一个车厢控制装置的组成部分。
[0027] 由此，至少一个车厢控制装置能够提 供整个车辆的信息的成像，由此在该车厢控 制装置中可实现实质上的在车辆范围内的功能。
[0028] 当在控制系统中设有包括所述车厢控制装置中的多个的组时，还能够进一步提高 冗余，其中这些车厢控制装置分别设置用于执行在车辆范围内的功能。在一个尤其有利的 实施方案中，全部车厢控制装置能够构成用于执行在车辆范围内的功能。
[0029] 在本文中提出：控制系统具有多个确定单元，所述确定单元分别被分配给所述组 的不同的车厢控制装置。
[0030] 在本发明的一个有利的改进形式中，车厢控制装置可借助于数据连接装置以环形 拓扑彼此联网。这能够适当地借助于数据连接装置的连接区段来实现，所述连接区段在需 要时(尤其在车厢控制装置中的一个和/或连接区段中的一个故障运行时)将设置在轨道车 辆的相对置的端部区域中的车厢的车厢控制装置直接彼此连接。由此在这种故障情况下能 够经由所述连接区段形成左数据链和/或右数据链。
[0031] 此外提出：控制系统具有车辆数据总线，车厢控制装置和中央控制设备通过所述 车辆数据总线彼此连接，其中数据连接装置与车辆数据总线是不同的。由此能够在车辆数 据总线的失效方面实现有利的冗余。
[0032] 根据本发明的一个有利的实施方案，确定单元设置用于形成包含在所检测的数据 中的信息的总和。这尤其适合于全局信息是可量化的变量的应用情况。
[0033] 此外，提出一种用于控制轨道车辆的方法，所述轨道车辆具有：多个车厢;至少一 个中央控制设备，所述中央控制设备设置用于基于全局信息控制至少一个在车辆范围内的 功能；和一组分散的车厢控制装置，所述分散的车厢控制装置在运行时分别包含全局信息 的本地的子信息，其中
[0034] -借助于数据连接装置的连接区段将相邻车厢的车厢控制装置成对地彼此连接，
[0035] -为每个连接区段沿着至少一个传输方向在通过连接区段而成对的车厢控制装置 之间进行数据数据传输，
[0036] -成对的车厢控制装置和连接区段在传输方向上形成关于子信息累积的数据链， 和
[0037] -检测和评估数据链的数据并且基于所述数据形成全局信息。
[0038] 关于所提出的方法的有利的作用参考在上文中关于控制系统的实施方案。
[0039] 关于子信息累积的数据链的形成适当地包括如下步骤:从数据链中的车厢控制装 置起逐渐地（当在传输方向上设置在所述车厢控制装置上游的车厢控制装置存在时)分别 沿着传输方向接收一个数据组并且（当在传输方向上设置在所述车厢控制装置下游的车厢 控制装置存在时)将另一个数据组传输给该车厢控制装置，其中待传输的数据组至少考虑 相应的本地的子信息并且（当在传输方向上被接收的数据组存在时)考虑该数据组的信息 内容。
【附图说明】
[0040] 根据附图阐述本发明的一个实施例。附图示出：
[0041] 图1示出包括多个车厢的轨道车辆和车厢控制装置的设置的示意侧视图，
[0042] 图2示出图1中的车厢控制装置的设置和借助所述车辆控制装置形成的数据链，和 [0043]图3示出图2中的、在车厢控制装置中的一个失效时的设置。
【具体实施方式】
[0044] 图1示出构成为电气动车的轨道车辆10的示意侧视图。所述轨道车辆构成为多个 彼此耦联的车厢12.1至12.4的联合。每个车厢12具有多个未详细示出的功能部件，所述功 能部件由设置在相应的车厢12中的车厢控制装置14控制并且与该车厢控制装置通过控制 线路连接。出于概览的原因，车厢控制装置14在相应的车厢12上方放大地示出。
[0045] 轨道车辆10的车厢控制装置14.1至14.4彼此连接并且借助于车辆数据总线18与 中央控制设备16连接。车辆数据总线18用于:将分散的车厢控制装置14.1至14.4的数据传 输至中央控制设备16并且将中央控制设备16的控制数据传输至分散的车厢控制装置14.1 至14.4。这种车辆数据总线18的构造、拓扑和功能性是已知的并且不进一步阐述。车辆数据 总线例如能够构成为WTB总线(或者"绞线式列车总线(Wire Train Bus)"）。
[0046]控制设备16设置用于执行在车辆范围内的功能。换而言之，中央控制设备16在其 功能性方面相对于局部的车厢控制装置14.1至14.4是上级设备。应将在车辆范围内的功能 理解为:所述功能对于整个轨道车辆10的运行、尤其其行驶能力是重要的。在车辆范围内的 功能例如能够是可用功率的车辆范围的管理。另一个在车辆范围内的功能能够是将控制命 令传输给功能部件的组，所述功能部件分布式地设置在整个轨道车辆10中。这种组能够是 驱动装备和/或制动装备的组成部分或者其能够对应于特定的用电器组，例如空调设备的、 电池充电设备等的组。这种在车辆范围内的功能通常基于全局信息来执行，所述全局信息 能够从局部的、车厢相关的子信息的收集中形成。在车辆范围的功率管理的实例中，能够由 分别在每个车厢12中所提取的功率形成关于整个轨道车辆10的总功率。车厢相关的功率作 为本地的子信息包含在相应的车厢控制装置14中，所述本地的子信息经由车辆数据总线18 传输给中央控制设备16。该中央控制设备收集各个本地的子信息，由其形成全局信息并且 基于其执行在车辆范围内的功能。
[0047]除了车辆总线18之外设有数据连接装置20,所述数据连接装置将相邻的车厢12的 车厢控制装置14成对地彼此连接。所述数据连接装置对此具有一组连接区段22.1至22.3， 所述连接区段分别将两个设置在相邻的车厢12中的车厢控制装置14彼此连接。连接区段 22.1至22.3尤其在如下区域中延伸，所述区域设置在相邻车厢12的厢体之间。此外，可选地 设有连接区段22.4,所述连接区段能够将车厢控制装置14.1和14.4连接。车厢控制装置14 就此能够借助于数据连接装置20以环形拓扑彼此联网。可选的连接区段22.4的功能下面在 图3的描述中详细阐述。
[0048] 局部的车厢控制装置14的设置在图2中详细示出。
[0049] 连接区段22.1至22.3分别由如下结构形成，所述结构适合于实现相应连接的对的 车厢控制装置14之间的数据交换。为每对车厢控制装置14设有传输单元24、24'，所述传输 单元实现经由相关联的连接区段22而连接的对的车厢控制装置14之间的双向的数据传输。 因此，例如对于由车厢控制装置14.2和14.3形成的对而言设有第一传输单元24.2和第二传 输单元24 3，所述第一传输单元被分配给所述对的第一车厢控制装置14.2，所述第二传输 单元被分配给所述对的第二车厢控制装置14.3。特别地，传输单元24、24'分别由相关联的 车厢控制装置14的接口单元（在专业术语中，例如称作为"通信端口（Communication Port )"）形成，相应的连接区段22连接到所述接口单元上。换而言之，该连接区段22将成对 的车厢控制装置14的相对置的接口单元连接，其中这些接口单元分别形成传输单元24或 24'以经由连接区段22进行传输。所观察的、通过相应的连接区段22.2彼此连接的传输单元 24.2、24'.3因此不仅实现沿着左传输方向在所述对的第二车厢控制装置14.3和第一车 厢控制装置14.2之间的数据传输，而且实现沿着相反的右传输方向^^在所述对的第一车 厢控制装置14.2和第二车厢控制装置14.3之间的数据传输。
[0050] 如果(总而言之)提供一对借助于连接区段22彼此连接的车厢控制装置14,那么因 此为该对设置相应一对传输单元24、24'，所述传输单元实现经由连接区段22的数据交换， 即在这两个传输方向€^和?κ上的数据传输。
[0051] 轨道车辆10的车厢控制装置14连同连接区段22对于每个传输方向〇!_和0&而言 形成数据链Kl或KR，所述数据链沿着整个轨道车辆10延伸，如这在下面将详细阐述的那样。
[0052] 车厢控制装置14对此分别基本上设置用于:对于这两个传输方向Ij1JP Ok将数 据组发送给沿着左传输方向或右传输方向观察设置在所述车辆控制装置下游的、相邻的车 厢控制装置14。对此，分别将两个传输单元24、24'分配给车厢控制装置14,所述传输单元分 别朝向不同的相邻的车厢控制装置14。特别地，这些传输单元24、24'分别由相邻的车厢控 制装置14的不同的数据接口单元形成。
[0053] 传输单元24.1至24.3分别朝向沿着右传输方向设置的相邻的车厢控制装置 14。因此，所述传输单元沿着右传输方向tiR&送数据并且沿着左传输方向接收数据。 传输单元24' .2至24' .4分别朝向沿着左传输方向设置的相邻的车厢控制装置14。因 此 ，所述传输单元沿着左传输方向发送数据并且沿着右传输方向trR接收数据。
[0054] 通过车厢控制装置14沿传输方向传输数据组的以在该传输方向上存在设置在所 述车厢控制装置下游的、准备进行接收的车厢控制装置14为前提。在图2中所观察的实施方 案中，对于设置在末端车厢12.1和12.4中的车厢控制装置14而言仅能够沿着一个传输方向 进行传输，而对于中部车厢12.2和12.3的、设置在数据链Kl和Kr之内的车厢控制装置14而言 能够沿着这两个传输方向幻1和〇&进行传输。
[0055] 从末端车厢12.1中的车厢控制装置14.1起，通过在上文中所描述的从车厢控制装 置到车厢控制装置的传输形成沿着右传输方向tj R的数据链Kr，所述数据链沿着整个轨道 车辆10延伸直至末端车厢12.4中的车厢控制装置14.4并且将全部车厢控制装置14.1至 14.4串联连接。以类似的方式，从该车厢控制装置14.4起，形成沿着左传输方向U lj直至车 厢控制装置14.1的数据链A。在所观察的实施方案中，这两个数据链KdPKR分别构成为打开 的链并且具有相同的末端，所述末端由末端车厢12.1或12.4的车厢控制装置14.1和14.4形 成。
[0056]如在上文中已经描述的，车厢控制装置14分别包含全局信息的子信息TI。例如将 在整个车辆中所得到的或可用的功率视作为全局信息GI。本地的子信息分别对应于总功率 的一小部分（以百分比表示），这一小部分局部地在相应的车厢12中得到或者提供。在所观 察的实施方案中进行下述假设:TI. 1 = 0，ΤΙ. 2 = 50，TI. 3 = 50和TI. 4 = 0。全局信息GI对应 于全部子信息TI的总和，也就是说，适用的是GI = 100。
[0057]由车厢控制装置14传输的数据组至少基于相应的车厢控制装置14的相应的子信 息TI来形成。这种形成在所观察的实施方式中如下进行。
[0058] 设置在末端车厢12.1和12.4中的且分别形成数据链Kl和Kr的末端的车厢控制装置 14.1和14.4将其相应的子信息TI. 1或TI .4作为数据组发送给相邻的车厢控制装置14。车厢 控制装置14.1借助于其传输单元24.1将数据组DSr. 1沿着右传输方向送给在该方向 上设置在所述车厢控制装置下游的相邻的车厢控制装置14.2。数据组DSr. 1包含子信息 TI. I = O。车厢控制装置14.4借助于其传输单元24 ' . 4将数据组DSl . 3沿着左传输方向Olj发 送给在该方向上设置在所述车厢控制装置下游的相邻的车厢控制装置14.3。数据组DSL.3 包含子信息TI. 4 = 0。
[0059]更普遍地说，数据组DSr. i在右数据链Kr中由车厢控制装置14. i的传输单元24. i发 送给沿着右传输方向tlRl设置的相邻的车厢控制装置14. i+Ι。数据组DSr. i由被分配给该 车厢控制装置14. i+Ι的传输单元24' .i+Ι接收。数据组DSl. (i-Ι)在左数据链Kl中由车厢控 制装置14. i的传输单元24'. i发送给沿着左传输方向Ciil上设置的相邻的车厢控制装置 14. i-1。数据组DSl .(i-1)由被分配给该车厢控制装置14. i-1的传输单元24. i-1接收。
[0060]设置在数据链Kl和Kr之内的车厢控制装置14.2和14.3，即在所观察的实施方案中 中部车厢12.2和12.3的车厢控制装置，分别具有数据处理单元26.2或26.3，其功能现在被 描述。
[0061 ]关于传输方向，数据处理单元26以相应的子信息扩展在相应的传输方向上接收的 数据组。在所观察的实施方案中，所述扩展对应于由所获得的数据组和子信息形成的总和。
[0062] 对于车厢控制装置14. i，（关于右传输方向tjR)以子信息TI. i扩展通过相应的传 输单元24 ' . i接收的数据组DSr . (i-Ι)。在此，根据
[0063] DSr-I=DSr. (i-l)+TI.i
[0064] 形成扩展的数据组DSr. i，所述数据组必要时由传输单元24. i发送给在传输方向 tiR上设置在下游的车厢控制装置14. i+Ι。
[0065] 因此，扩展的数据组DSr. i对应于总和：
[0066] DSr. i= Zj=ISiTI. j
[0067] 对于该车厢控制装置14. i而言，（关于左传输方向Ijlj)以子信息TI. i扩展通过相 应的传输单元24. i接收的数据组DSl . i。在此，根据
[0068] DSL.(i-l)=TI.i+DSL.i
[0069] 形成扩展的数据组DSl. (i-1)，所述扩展的数据组必要时由传输单元24'. i发送给 在传输方向Cilj上设置在下游的车厢控制装置η . i-i。
[0070] 数据组DSl . i因此对应于总和：
[0071] DSl. i= Σ j=i+iSNTI · j
[0072] 其中N对应于链中的车厢控制装置14的数量。
[0073] 通过累积的数据链Kl和Kr的这种形成，能够从在数据链Kl和Kr中在两个相邻的车 厢控制装置14之间交换的数据流中形成全局信息GI。系数i表示车厢控制装置14. i和14. i+ 1的借助于连接区段22. i形成的对，对于系数的所给出的在1和N-I之间的数值，能够检测在 这些车厢控制装置之间交换的数据组DSr. i和DSl. i。通过这些数据组的总和能够形成全局 十目息GI:
[0074] DSr. ?+DSl. i= Σ j=iSNTI. j=GI
[0075] 数据组DSr. i和DSui关于全局信息的形成是互补的。
[0076]数据组DSr. i和DSl. i的检测能够在相应的连接区段22. i中的任意部位处进行。此 外，所述检测(如在附图中所示出的那样)能够在车厢控制装置14. i和14. i+1中的一个之内 进行。对此，车厢控制装置14. i分别分配有至少一个确定单元28. i或28' .i。车厢控制装置 14. i的传输单元24. i或24' . i例如分别分配有确定单元28. i或28' . i。确定单元28. i检测由 传输单元24. i发送的和/或等候发送的数据组DSr . i和由传输单元24. i接收的数据组DSl . i。 确定单元28' . i检测由传输单元24' . i发送的和/或等候发送的数据组DSl. (i-Ι)和由传输 单元24'. i接收的数据组DSr. (i-Ι)。确定单元28.2例如在右数据链Kr中检测数据组DSr.2， 所述数据组对应于子信息TI. 1=0和TI. 2 = 50的总和，并且在左数据链Kl中检测数据组 DSl. 2，所述数据组对应于子信息TI. 4 = 0和TI. 3 = 50的总和。确定单元282在右数据链Kr 中检测数据组DSr. 1，所述数据组对应于子信息TI. 1 = 0,并且在左数据链Kl中检测数据组 DSl. 1，所述数据组对应于子信息TI .4 = 0、TI .3 = 50和TI .2 = 50的总和。
[0077]在所观察的实施方案中，在车厢控制装置14. i之内检测数据组DSr. i和DSui。替选 地或附加地，可以考虑的是：在车厢控制装置14之外进而沿着相关联的连接区段22. i或 22. i-Ι检测左数据链和右数据链Kl和Kr的数据流。
[0078]检测单元28、28'在附图中分别作为与车厢控制装置14分开的单元示出。然而检测 单元28、28'能够分别是相关联的车厢控制装置14的组成部分。
[0079]车厢控制装置14. i分别与至少一个确定单元28. i或28' .i连接，其中所述连接用 于为相关联的车厢控制装置提供全局信息GI。出于概览的原因，确定单元28. i和28i与相 应的车厢控制装置14. i分开地示出。所述确定单元能够与这些车厢控制装置分开地构成或 者形成所述车辆控制装置的组成部分。在一个替选的实施方案中可以考虑的是:仅将一个 确定单元28. i分配给车厢控制装置14. i或者仅为车厢控制装置14的整个设置设置一个确 定单元28。
[0080] 车厢控制装置14中的至少一个设置用于:基于借助于至少一个确定单元28形成的 全局信息执行在正常的运行模式中由中央控制设备16执行的在车辆范围内的功能。该功能 在执行特殊运行模式时执行，所述特殊运行模式因识别到中央控制设备16的故障运行或完 全失效而被触发。对此，至少一个车厢控制装置14为了执行在车辆范围内的功能配设有相 应的软件。在所观察的实施例中，每个车厢控制装置14. i为了执行在车辆范 围内的功能以 特殊运行模式来配设。通过给中部车厢12.2、12.3的每个车厢控制装置14.2、14.3分别分配 两个不同的确定单元28. i和28'. i的方式，在形成全局信息GI时能够实现有利的冗余。
[0081 ]在根据图2所阐述的应用情况下，不在末端车厢12.1和12.2的车厢控制装置14.1 和14.4之间进行直接的数据交换。车厢控制装置14.1和14.4在此形成数据链Kr和Kl的端部。
[0082]图3示出车厢控制装置14.1至14.4在其他应用情况下的设置，其中设置在中部车 厢12.2或12.3中的进而位于数据链Kl和Kr之内的车厢控制装置14.2、14.3是不能运转的。由 此，这些数据链Kl和Kr被中断。为了提供数据链K L'和KR'，经由连接区段22.4激活车辆控制 装置14.1和14.4之间的有效的数据连接(也参见图1)。上述描述相应地来应用，其中链末端 从现在开始由车厢控制装置12.1和12.3形成，所述车厢控制装置位于有故障的车厢控制装 置12.2的两侧。为了经由连接区段22.4在车厢控制装置12.1和12.4之间进行数据交换，为 这两个车厢控制装置14.1和14.4分别激活传输单元241或24.4，其中这些传输单元241 和24.4借助于连接区段22.4彼此连接。此外，为这两个车厢控制装置14.1和14.4分别激活 数据处理单元26.1或26.4。此外，激活两个附加的确定单元28' . 1和28.4,所述确定单元分 别分配给车厢控制装置14.1和14.4中的一个。特别地，将确定单元28'. 1分配给车厢控制装 置14.1的传输单元24 1，而将确定单元28.4分配给车厢控制装置14.4的传输单元24.4。 [0083] 在所观察的实施例中，适用的是，TI .1 = 10，ΤΙ· 3 = 30和TI .4 = 40。全局信息GI因 此对应于GI = 80。
[0084]为了避免不必要的重复，关于所形成的数据链KL'和KR'的功能性以及基于在两个 相邻的车厢控制装置14之间交换的数据组形成全局信息GI，参考上述描述。
【主权项】
1. 一种用于轨道车辆（I O)的控制系统，所述轨道车辆具有多个车厢（I 2.1 -12.4)，所述 控制系统具有：至少一个中央控制设备（16)，所述中央控制设备设置用于基于全局信息 (GI)控制至少一个在车辆范围内的功能;和一组分散的车厢控制装置(14.1-14.4)，所述车 厢控制装置在运行时分别包含所述全局信息(GI)的本地的子信息(TI. 1-TI.4)， 其特征在于， -设有具有连接区段(22.1，22.2，22.3; 22.4)的数据连接装置(20 )，所述连接区段将相 邻的车厢（I2.1-12.4)的车厢控制装置（I4.1-14.4)成对地彼此连接以建立沿着至少一个 传输方向（trR, tit)的数据传输， -成对的所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3;22.4)在所述传 输方向（?κ, Ul )上形成关于所述子信息(TI · I-TI .4)累积的数据链(KR，KL)，和 -设有至少一个确定单元(28. i，28' . i)，所述确定单元检测和评估所述数据链(Kr，Kl) 的数据以形成所述全局信息(GI)。2. 根据权利要求1所述的控制系统， 其特征在于， -借助于所述数据连接装置(20)能够为每个连接区段(22.1，22.2，22.3 ; 22.4)建立沿 着右传输方向（Or )和左传输方向（?ι)的数据传输， -成对的所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3;22.4)--在右 传输方向-一形成关于所述子信息(TI. 1-ΤΙ.4)累积的右数据链(Kr)并且一一在 左传输方向（Dl )上一一形成关于所述子信息(ΤΙ ·4-ΤΙ · 1)累积的左数据链(Kl)，并且 -所述确定单元（28. i，28' . i)设置用于检测和评估数据组（DSr. i，DSl. i，DSr. i-Ι， DSl. i-1)，所述数据组沿着这两个传输方向（?κ, Oil )在两个成对的车厢控制装置 (14.i-l，14.i，14.i+l)之间传输。3. 根据权利要求2所述的控制系统， 其特征在于， 至少一个所述确定单元（28. i，28'.i)至少部分地是局部的所述车厢控制装置（14. i) 中的一个车厢控制装置的组成部分。4. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 所述车厢控制装置（14.1-14.4)中的至少一个设置用于：基于借助于所述确定单元 (28.1-28.3，28 2-28 ' 4)形成的所述全局信息(GI)执行所述在车辆范围内的功能。5. 根据权利要求4所述的控制系统， 其特征在于， 设有包括所述车厢控制装置（14.1-14.4)中的多个车厢控制装置的组，其中所述多个 车厢控制装置分别设置用于执行所述在车辆范围内的功能。6. 根据权利要求5所述的控制系统， 其特征在于， 设有多个确定单元(28.1-28.3,28'.2-28'4)，所述确定单元分别被分配给所述组的不 同的所述车厢控制装置(14.1-14.4)。7. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 所述车厢控制装置（14.1-14.4)能够借助于所述数据连接装置(20)以环形拓扑彼此联 网。8. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 设有车辆数据总线（18)，所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述中央控制设备（16)通 过所述车辆数据总线彼此连接，其中所述数据连接装置(20)与所述车辆数据总线（18)不 同。9. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 所述确定单元(28.1-28.3,28'.2-28'4)设置用于形成包含在所检测的数据中的信息 的总和。10. -种用于控制轨道车辆（10)的方法，所述轨道车辆具有:多个车厢（12.1-12.4);至 少一个中央控制设备（16)，所述中央控制设备设置用于基于全局信息(GI)控制至少一个在 车辆范围内的功能;和一组分散的车厢控制装置(14.1-14.4)，所述车厢控制装置在运行时 分别包含所述全局信息(GI)的本地的子信息(TI. I-T1.4 )，其中 -相邻的车厢（12.1-12.4)的车厢控制装置(14.1-14.4)借助于数据连接装置(20)的连 接区段(22.1，22.2，22.3; 22.4)成对地彼此连接， -为每个连接区段（22.i)沿着至少一个传输方向（ ?κ，?ι)在通过所述连接区段 (22.i)而成对的所述车厢控制装置(14.i，14.i+l)之间进行数据传输， -成对的所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3;22.4)在所述传 输方向（?!κ, O1J上形成关于所述子信息(TI.1-TI.4)累积的数据链(KR，KL)，以及 -检测和评估所述数据链(KR，KL)的数据并且基于所述数据形成所述全局信息(GI)。
【专利摘要】本发明涉及一种用于轨道车辆(10)的控制系统，所述轨道车辆具有多个车厢(12.1-12.4)，所述控制系统具有：至少一个中央控制设备(16)，所述中央控制设备设置用于基于全局信息(GI)控制至少一个在车辆范围内的功能；和一组分散的车厢控制装置(14.1-14.4)，所述车厢控制装置在运行时分别包含全局信息(GI)的本地的子信息(TI.1-TI.4)。为了实现一种控制系统，其中能够成本适宜地且以小的耗费实现满足可用性要求的冗余，提出：-设有具有连接区段(22.1，22.2，22.3；22.4)的数据连接装置(20)，所述连接区段将相邻的车厢(12.1-12.4)的车厢控制装置(14.1-14.4)成对地彼此连接以建立沿着至少一个传输方向的数据传递，-成对的所述车厢控制装置(14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3；22.4)在所述传输方向，上形成关于所述子信息(TI.1-TI.4)累积的数据链(KR，KL)，和-设有至少一个确定单元(28.i，28’.i)，所述确定单元检测和评估所述数据链(KR，KL)的数据以形成全局信息(GI)。
【IPC分类】B61L23/00
【公开号】CN105492294
【申请号】CN201480045123
【发明人】格哈德·施泰因豪尔
【申请人】西门子公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月14日
【公告号】DE102013215811A1, EP2992394A2, US20160191271, WO2015018607A2, WO2015018607A3
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于具有多个车厢的轨道车辆的控制系统，所述控制系统具有： 至少一个中央控制设备，所述中央控制设备设置用于基于全局信息控制至少一个在车辆范 围内的功能；和一组分散的车厢控制装置，所述车厢控制装置在运行时分别包含全局信息 的本地的子信息。
【背景技术】
[0002] 用于轨道车辆的、尤其由多个车厢组成的动车的调度系统的研发必须考虑对控制 部件的可用性的高的要求。这种部件的易失效不允许限制轨道车辆的行驶能力。这种动车 的控制功能能够划分成车厢局部的功能和在车辆范围内的功能。对于在车辆范围内的功能 收集和处理在车厢局部出现的数据。局部功能的失效通常保持局部地受限并且不损害动车 作为整体的行驶能力。中央功能的失效在没有适当措施的情况下通常会引起通过电子车辆 控制装置辅助的行驶能力的损失。因此，通常在没有电子车辆控制装置的情况下仅紧急控 制装置是可行的。
[0003] 为了避免上述情况已经提出：为中央功能使用冗余的、中央控制系统。在中央的控 制装置失效时，冗余的控制装置至少承担对于轨道车辆的行驶能力而言重要的任务。
【发明内容】
[0004] 本发明基于如下目的：实现一种控制系统，其中能够成本适宜地且以小的耗费实 现满足可用性要求的冗余。
[0005] 对此提出：
[0006] -设有具有连接区段的数据连接装置，所述连接区段将相邻的车厢的车厢控制装 置成对地彼此连接以建立在至少一个传输方向上的数据传输，
[0007] -成对的车厢控制装置和连接区段在传输方向上形成关于子信息累积的数据链， 和
[0008] -设有至少一个确定单元，所述确定单元检测和评估数据链的数据以形成全局信 息。
[0009] 由此，在故障运行、尤其中央控制设备或该中央控制设备和车辆控制装置之间的 通信失效方面，至少关于全局信息的确定能够实现有利的冗余，所述全局信息可基于子信 息的至少一个主要部分、尤其全部子信息形成。如果中央控制设备由于故障运行而不能够 收集本地的子信息以形成全局信息，那么该全局信息能够借助于确定单元形成和提供。全 局信息尤其能够是可量化的变量，其中本地的子信息例如分别对应于这些变量的一小部 分。全局信息例如能够是包含在如下组中的信息的一个或组合:电功率的特征变量、制动作 用特征变量、牵引力特征变量、速度特征变量、延迟特征变量。
[0010]此外，在中央控制设备无错运行时，能够通过所提出的与该中央控制设备无关地 确定全局信息借助于确定单元来提高所谓的安全完整性(也称作"SIL"）的等级。这尤其从 如下方面中得知:在所提出的控制系统中能够通过不相关的硬件方面的措施和软件方面的 措施对分级为安全重要的全局信息进行确定和可信度测试。
[0011] 有利地分别分配给不同车厢的车厢控制装置适当地分别设置在轨道车辆的所分 配的车厢中。连接区段尤其分别将两个车厢控制装置彼此连接，所述车厢控制装置设置于 在机械上耦联的并且直接彼此耦联的车厢中。轨道车辆的相对置的端部区域中的车厢(在 轨道车辆构成为动车的情况下的末端车厢），在数据方面能够视作为"相邻的车厢"，其方式 是:能够设有数据连接装置的连接区段以连接这些车厢的车厢控制装置。
[0012] 适当地将传输单元分配给每个连接区段，所述传输单元实现数据沿着至少一个传 输方向在通过连接区段而成对的车辆控制装置之间传输。在此，传输单元能够尤其有利地 至少部分地由相关联的车厢控制装置的通信通信接口形成。
[0013] 沿着"关于子信息累积的数据链"进行信息的链传输，其中信息逐渐地从车厢控制 装置到车辆控制装置传输并且分别用相应的子信息扩展车厢控制装置中的信息内容。对 此，数据链的车厢控制装置分别设立为，使得（当在传输方向上下一车厢控制装置存在时） 待传输给该车厢控制装置的数据组至少考虑相应的本地的子信息，并且（当在传输方向上 上一车厢控制装置存在时)考虑源自该车厢控制装置的数据组的信息内容。通过数据链，优 选全部能运转的车厢控制装置(在相应的传输方向上观察）串联连接，其中建立沿着数据链 的数据流。关于数据流，车厢控制装置分别设置用于:将从其处待沿着相应的传输方向传输 的数据组构成为，使得所述数据组至少包含相应的本地的子信息并且必要时包含在该传输 方向上所获得的、源自上一车厢控制装置的数据组的信息内容。这尤其能够通过如下方式 实现:至少设置在数据链之内的车厢控制装置分别具有数据处理单元，所述数据处理单元 设置用于以相应的子信息扩展在相应的传输方向上所获得的数据组，并且将扩展的数据组 沿着该传输方向转发。
[0014] 在上文中所描述的、沿着累积的数据链在相应的传输方向上从车辆控制装置到车 厢控制装置的逐渐的传输中能够有利地收集子信息。如果该数据链是打开的，那么由于数 据组的链式传输，所有被收集的子信息有利地(在相应的传输方向上观察)存在于链的末端 处、尤其在形成链末端的车厢控制装置中。因此有利的是:根据本发明的一个实施方式，确 定单元被分配给该车厢控制装置并且设置用于检测和评估在该车辆控制装置中存在的信 息。
[0015] 根据另一个实施方式，替选地或附加地能够提出：
[0016] -借助于数据连接装置可为每个连接区段建立沿着右传输方向和沿着左传输方向 的数据传输，
[0017] -成对的车厢控制装置和连接区段(沿着右传输方向）形成关于子信息累积的右数 据链并且(沿着左传输方向）形成关于子信息累积的左数据链，并且
[0018] -确定单元设置用于检测和评估数据组，所述数据组在这两个传输方向上在两个 成对的车厢控制装置之间传输。
[0019]由此能够进行在上文中所描述的在这两个传输方向上收集子信息。由此能够有利 地实现:数据流在左数据链和右数据链中的适当的部位处具有如下信息内容，所述信息内 容是互补的并且能够从所述信息内容中形成全局信息。
[0020]关于传输方向的术语"左"和"右"仅用于在沿着车辆纵向方向的传输方向之间进 行区分。其定义尤其与轨道车辆的行驶方向和/或定向无关。所述术语同样用于区分数据链 中的数据流的方向，经由所述数据链，优选全部的、能运转的车厢控制装置(在相应的传输 方向上观察）串联连接。
[0021] 适当地将传输单元分配给每个连接区段，所述传输单元实现数据沿着这两个传输 方向在通过连接区段而成对的车厢控制装置之间传输。传输单元能够尤其有利地至少部分 地由相关联的车厢控制装置的通信接口形成。传输单元在结构上能够由连续的装置形成。 传输单元的发送和接收功能之间的区分在此能够以逻辑方式进行。当在连接区段中对于这 两个传输方向而言共同使用一个线路时，这尤其能够有利地应用。
[0022] 在一个替选的实施方案中，传输单元能够由空间上彼此分开的元件形成，所述元 件通过其发送或接收功能彼此区分。当对于传输方向而言设有连接区段的不同的线路时， 这能够尤其有利地应用。
[0023] 通过检测单元，能够尤其有利地在数据连接装置的连接区段中检测左数据链和右 数据链中的数据组。在此，能够任意地选择用于检测的连接区段。替选地或附加地，能够通 过检测单元在车厢控制装置中检测左数据链和右数据链中的数据组，其中该车厢控制装置 能够任意地选择。所述检测能够借助于多个确定单元进行，如尤其在多个连接区段中、在多 个车厢控制装置中和/或在至少一个连接区段中和至少一个车厢控制装置中进行。在车厢 控制装置中进行检测时，确定单元有利地被分配给车厢控制装置的连接到连接区段上的至 少一个通信接口。此外，多个检测单元能够分配给一个车厢控制装置。特别地，能够分别将 不同的确定单元分配给车厢控制装置的通信接口。
[0024] 至少一个确定单元能够与车厢控制装置分开地构成。然而，当至少一个确定单元 至少部分地是局部的车厢控制装置的其中一个的组成部分时，能够实现结构上简单的实施 方案。这尤其适合于检测车厢控制装置之内的数据组。
[0025] 此外提出：车厢控制装置中的至少一个设置用于:基于借助于确定单元形成的全 局信息执行在车辆范围内的功能。由此能够超出确定全局信息将冗余扩展到执行车厢范围 的功能上。在此，能够有利地弃用冗余的第二中央控制设备。就此能够节约该冗余的控制装 置的成本、重量和电消耗以及为此所需的布线。
[0026] 该至少一个车厢控制装置适当地与至少一个确定单元连接，其中所述连接用于将 由检测单元形成的全局信息提供给相关联的车厢控制装置。特别地，确定单元能够至少部 分地是该至少一个车厢控制装置的组成部分。
[0027] 由此，至少一个车厢控制装置能够提 供整个车辆的信息的成像，由此在该车厢控 制装置中可实现实质上的在车辆范围内的功能。
[0028] 当在控制系统中设有包括所述车厢控制装置中的多个的组时，还能够进一步提高 冗余，其中这些车厢控制装置分别设置用于执行在车辆范围内的功能。在一个尤其有利的 实施方案中，全部车厢控制装置能够构成用于执行在车辆范围内的功能。
[0029] 在本文中提出：控制系统具有多个确定单元，所述确定单元分别被分配给所述组 的不同的车厢控制装置。
[0030] 在本发明的一个有利的改进形式中，车厢控制装置可借助于数据连接装置以环形 拓扑彼此联网。这能够适当地借助于数据连接装置的连接区段来实现，所述连接区段在需 要时(尤其在车厢控制装置中的一个和/或连接区段中的一个故障运行时)将设置在轨道车 辆的相对置的端部区域中的车厢的车厢控制装置直接彼此连接。由此在这种故障情况下能 够经由所述连接区段形成左数据链和/或右数据链。
[0031] 此外提出：控制系统具有车辆数据总线，车厢控制装置和中央控制设备通过所述 车辆数据总线彼此连接，其中数据连接装置与车辆数据总线是不同的。由此能够在车辆数 据总线的失效方面实现有利的冗余。
[0032] 根据本发明的一个有利的实施方案，确定单元设置用于形成包含在所检测的数据 中的信息的总和。这尤其适合于全局信息是可量化的变量的应用情况。
[0033] 此外，提出一种用于控制轨道车辆的方法，所述轨道车辆具有：多个车厢;至少一 个中央控制设备，所述中央控制设备设置用于基于全局信息控制至少一个在车辆范围内的 功能；和一组分散的车厢控制装置，所述分散的车厢控制装置在运行时分别包含全局信息 的本地的子信息，其中
[0034] -借助于数据连接装置的连接区段将相邻车厢的车厢控制装置成对地彼此连接，
[0035] -为每个连接区段沿着至少一个传输方向在通过连接区段而成对的车厢控制装置 之间进行数据数据传输，
[0036] -成对的车厢控制装置和连接区段在传输方向上形成关于子信息累积的数据链， 和
[0037] -检测和评估数据链的数据并且基于所述数据形成全局信息。
[0038] 关于所提出的方法的有利的作用参考在上文中关于控制系统的实施方案。
[0039] 关于子信息累积的数据链的形成适当地包括如下步骤:从数据链中的车厢控制装 置起逐渐地（当在传输方向上设置在所述车厢控制装置上游的车厢控制装置存在时)分别 沿着传输方向接收一个数据组并且（当在传输方向上设置在所述车厢控制装置下游的车厢 控制装置存在时)将另一个数据组传输给该车厢控制装置，其中待传输的数据组至少考虑 相应的本地的子信息并且（当在传输方向上被接收的数据组存在时)考虑该数据组的信息 内容。
【附图说明】
[0040] 根据附图阐述本发明的一个实施例。附图示出：
[0041] 图1示出包括多个车厢的轨道车辆和车厢控制装置的设置的示意侧视图，
[0042] 图2示出图1中的车厢控制装置的设置和借助所述车辆控制装置形成的数据链，和 [0043]图3示出图2中的、在车厢控制装置中的一个失效时的设置。
【具体实施方式】
[0044] 图1示出构成为电气动车的轨道车辆10的示意侧视图。所述轨道车辆构成为多个 彼此耦联的车厢12.1至12.4的联合。每个车厢12具有多个未详细示出的功能部件，所述功 能部件由设置在相应的车厢12中的车厢控制装置14控制并且与该车厢控制装置通过控制 线路连接。出于概览的原因，车厢控制装置14在相应的车厢12上方放大地示出。
[0045] 轨道车辆10的车厢控制装置14.1至14.4彼此连接并且借助于车辆数据总线18与 中央控制设备16连接。车辆数据总线18用于:将分散的车厢控制装置14.1至14.4的数据传 输至中央控制设备16并且将中央控制设备16的控制数据传输至分散的车厢控制装置14.1 至14.4。这种车辆数据总线18的构造、拓扑和功能性是已知的并且不进一步阐述。车辆数据 总线例如能够构成为WTB总线(或者"绞线式列车总线(Wire Train Bus)"）。
[0046]控制设备16设置用于执行在车辆范围内的功能。换而言之，中央控制设备16在其 功能性方面相对于局部的车厢控制装置14.1至14.4是上级设备。应将在车辆范围内的功能 理解为:所述功能对于整个轨道车辆10的运行、尤其其行驶能力是重要的。在车辆范围内的 功能例如能够是可用功率的车辆范围的管理。另一个在车辆范围内的功能能够是将控制命 令传输给功能部件的组，所述功能部件分布式地设置在整个轨道车辆10中。这种组能够是 驱动装备和/或制动装备的组成部分或者其能够对应于特定的用电器组，例如空调设备的、 电池充电设备等的组。这种在车辆范围内的功能通常基于全局信息来执行，所述全局信息 能够从局部的、车厢相关的子信息的收集中形成。在车辆范围的功率管理的实例中，能够由 分别在每个车厢12中所提取的功率形成关于整个轨道车辆10的总功率。车厢相关的功率作 为本地的子信息包含在相应的车厢控制装置14中，所述本地的子信息经由车辆数据总线18 传输给中央控制设备16。该中央控制设备收集各个本地的子信息，由其形成全局信息并且 基于其执行在车辆范围内的功能。
[0047]除了车辆总线18之外设有数据连接装置20,所述数据连接装置将相邻的车厢12的 车厢控制装置14成对地彼此连接。所述数据连接装置对此具有一组连接区段22.1至22.3， 所述连接区段分别将两个设置在相邻的车厢12中的车厢控制装置14彼此连接。连接区段 22.1至22.3尤其在如下区域中延伸，所述区域设置在相邻车厢12的厢体之间。此外，可选地 设有连接区段22.4,所述连接区段能够将车厢控制装置14.1和14.4连接。车厢控制装置14 就此能够借助于数据连接装置20以环形拓扑彼此联网。可选的连接区段22.4的功能下面在 图3的描述中详细阐述。
[0048] 局部的车厢控制装置14的设置在图2中详细示出。
[0049] 连接区段22.1至22.3分别由如下结构形成，所述结构适合于实现相应连接的对的 车厢控制装置14之间的数据交换。为每对车厢控制装置14设有传输单元24、24'，所述传输 单元实现经由相关联的连接区段22而连接的对的车厢控制装置14之间的双向的数据传输。 因此，例如对于由车厢控制装置14.2和14.3形成的对而言设有第一传输单元24.2和第二传 输单元24 3，所述第一传输单元被分配给所述对的第一车厢控制装置14.2，所述第二传输 单元被分配给所述对的第二车厢控制装置14.3。特别地，传输单元24、24'分别由相关联的 车厢控制装置14的接口单元（在专业术语中，例如称作为"通信端口（Communication Port )"）形成，相应的连接区段22连接到所述接口单元上。换而言之，该连接区段22将成对 的车厢控制装置14的相对置的接口单元连接，其中这些接口单元分别形成传输单元24或 24'以经由连接区段22进行传输。所观察的、通过相应的连接区段22.2彼此连接的传输单元 24.2、24'.3因此不仅实现沿着左传输方向在所述对的第二车厢控制装置14.3和第一车 厢控制装置14.2之间的数据传输，而且实现沿着相反的右传输方向^^在所述对的第一车 厢控制装置14.2和第二车厢控制装置14.3之间的数据传输。
[0050] 如果(总而言之)提供一对借助于连接区段22彼此连接的车厢控制装置14,那么因 此为该对设置相应一对传输单元24、24'，所述传输单元实现经由连接区段22的数据交换， 即在这两个传输方向€^和?κ上的数据传输。
[0051] 轨道车辆10的车厢控制装置14连同连接区段22对于每个传输方向〇!_和0&而言 形成数据链Kl或KR，所述数据链沿着整个轨道车辆10延伸，如这在下面将详细阐述的那样。
[0052] 车厢控制装置14对此分别基本上设置用于:对于这两个传输方向Ij1JP Ok将数 据组发送给沿着左传输方向或右传输方向观察设置在所述车辆控制装置下游的、相邻的车 厢控制装置14。对此，分别将两个传输单元24、24'分配给车厢控制装置14,所述传输单元分 别朝向不同的相邻的车厢控制装置14。特别地，这些传输单元24、24'分别由相邻的车厢控 制装置14的不同的数据接口单元形成。
[0053] 传输单元24.1至24.3分别朝向沿着右传输方向设置的相邻的车厢控制装置 14。因此，所述传输单元沿着右传输方向tiR&送数据并且沿着左传输方向接收数据。 传输单元24' .2至24' .4分别朝向沿着左传输方向设置的相邻的车厢控制装置14。因 此 ，所述传输单元沿着左传输方向发送数据并且沿着右传输方向trR接收数据。
[0054] 通过车厢控制装置14沿传输方向传输数据组的以在该传输方向上存在设置在所 述车厢控制装置下游的、准备进行接收的车厢控制装置14为前提。在图2中所观察的实施方 案中，对于设置在末端车厢12.1和12.4中的车厢控制装置14而言仅能够沿着一个传输方向 进行传输，而对于中部车厢12.2和12.3的、设置在数据链Kl和Kr之内的车厢控制装置14而言 能够沿着这两个传输方向幻1和〇&进行传输。
[0055] 从末端车厢12.1中的车厢控制装置14.1起，通过在上文中所描述的从车厢控制装 置到车厢控制装置的传输形成沿着右传输方向tj R的数据链Kr，所述数据链沿着整个轨道 车辆10延伸直至末端车厢12.4中的车厢控制装置14.4并且将全部车厢控制装置14.1至 14.4串联连接。以类似的方式，从该车厢控制装置14.4起，形成沿着左传输方向U lj直至车 厢控制装置14.1的数据链A。在所观察的实施方案中，这两个数据链KdPKR分别构成为打开 的链并且具有相同的末端，所述末端由末端车厢12.1或12.4的车厢控制装置14.1和14.4形 成。
[0056]如在上文中已经描述的，车厢控制装置14分别包含全局信息的子信息TI。例如将 在整个车辆中所得到的或可用的功率视作为全局信息GI。本地的子信息分别对应于总功率 的一小部分（以百分比表示），这一小部分局部地在相应的车厢12中得到或者提供。在所观 察的实施方案中进行下述假设:TI. 1 = 0，ΤΙ. 2 = 50，TI. 3 = 50和TI. 4 = 0。全局信息GI对应 于全部子信息TI的总和，也就是说，适用的是GI = 100。
[0057]由车厢控制装置14传输的数据组至少基于相应的车厢控制装置14的相应的子信 息TI来形成。这种形成在所观察的实施方式中如下进行。
[0058] 设置在末端车厢12.1和12.4中的且分别形成数据链Kl和Kr的末端的车厢控制装置 14.1和14.4将其相应的子信息TI. 1或TI .4作为数据组发送给相邻的车厢控制装置14。车厢 控制装置14.1借助于其传输单元24.1将数据组DSr. 1沿着右传输方向送给在该方向 上设置在所述车厢控制装置下游的相邻的车厢控制装置14.2。数据组DSr. 1包含子信息 TI. I = O。车厢控制装置14.4借助于其传输单元24 ' . 4将数据组DSl . 3沿着左传输方向Olj发 送给在该方向上设置在所述车厢控制装置下游的相邻的车厢控制装置14.3。数据组DSL.3 包含子信息TI. 4 = 0。
[0059]更普遍地说，数据组DSr. i在右数据链Kr中由车厢控制装置14. i的传输单元24. i发 送给沿着右传输方向tlRl设置的相邻的车厢控制装置14. i+Ι。数据组DSr. i由被分配给该 车厢控制装置14. i+Ι的传输单元24' .i+Ι接收。数据组DSl. (i-Ι)在左数据链Kl中由车厢控 制装置14. i的传输单元24'. i发送给沿着左传输方向Ciil上设置的相邻的车厢控制装置 14. i-1。数据组DSl .(i-1)由被分配给该车厢控制装置14. i-1的传输单元24. i-1接收。
[0060]设置在数据链Kl和Kr之内的车厢控制装置14.2和14.3，即在所观察的实施方案中 中部车厢12.2和12.3的车厢控制装置，分别具有数据处理单元26.2或26.3，其功能现在被 描述。
[0061 ]关于传输方向，数据处理单元26以相应的子信息扩展在相应的传输方向上接收的 数据组。在所观察的实施方案中，所述扩展对应于由所获得的数据组和子信息形成的总和。
[0062] 对于车厢控制装置14. i，（关于右传输方向tjR)以子信息TI. i扩展通过相应的传 输单元24 ' . i接收的数据组DSr . (i-Ι)。在此，根据
[0063] DSr-I=DSr. (i-l)+TI.i
[0064] 形成扩展的数据组DSr. i，所述数据组必要时由传输单元24. i发送给在传输方向 tiR上设置在下游的车厢控制装置14. i+Ι。
[0065] 因此，扩展的数据组DSr. i对应于总和：
[0066] DSr. i= Zj=ISiTI. j
[0067] 对于该车厢控制装置14. i而言，（关于左传输方向Ijlj)以子信息TI. i扩展通过相 应的传输单元24. i接收的数据组DSl . i。在此，根据
[0068] DSL.(i-l)=TI.i+DSL.i
[0069] 形成扩展的数据组DSl. (i-1)，所述扩展的数据组必要时由传输单元24'. i发送给 在传输方向Cilj上设置在下游的车厢控制装置η . i-i。
[0070] 数据组DSl . i因此对应于总和：
[0071] DSl. i= Σ j=i+iSNTI · j
[0072] 其中N对应于链中的车厢控制装置14的数量。
[0073] 通过累积的数据链Kl和Kr的这种形成，能够从在数据链Kl和Kr中在两个相邻的车 厢控制装置14之间交换的数据流中形成全局信息GI。系数i表示车厢控制装置14. i和14. i+ 1的借助于连接区段22. i形成的对，对于系数的所给出的在1和N-I之间的数值，能够检测在 这些车厢控制装置之间交换的数据组DSr. i和DSl. i。通过这些数据组的总和能够形成全局 十目息GI:
[0074] DSr. ?+DSl. i= Σ j=iSNTI. j=GI
[0075] 数据组DSr. i和DSui关于全局信息的形成是互补的。
[0076]数据组DSr. i和DSl. i的检测能够在相应的连接区段22. i中的任意部位处进行。此 外，所述检测(如在附图中所示出的那样)能够在车厢控制装置14. i和14. i+1中的一个之内 进行。对此，车厢控制装置14. i分别分配有至少一个确定单元28. i或28' .i。车厢控制装置 14. i的传输单元24. i或24' . i例如分别分配有确定单元28. i或28' . i。确定单元28. i检测由 传输单元24. i发送的和/或等候发送的数据组DSr . i和由传输单元24. i接收的数据组DSl . i。 确定单元28' . i检测由传输单元24' . i发送的和/或等候发送的数据组DSl. (i-Ι)和由传输 单元24'. i接收的数据组DSr. (i-Ι)。确定单元28.2例如在右数据链Kr中检测数据组DSr.2， 所述数据组对应于子信息TI. 1=0和TI. 2 = 50的总和，并且在左数据链Kl中检测数据组 DSl. 2，所述数据组对应于子信息TI. 4 = 0和TI. 3 = 50的总和。确定单元282在右数据链Kr 中检测数据组DSr. 1，所述数据组对应于子信息TI. 1 = 0,并且在左数据链Kl中检测数据组 DSl. 1，所述数据组对应于子信息TI .4 = 0、TI .3 = 50和TI .2 = 50的总和。
[0077]在所观察的实施方案中，在车厢控制装置14. i之内检测数据组DSr. i和DSui。替选 地或附加地，可以考虑的是：在车厢控制装置14之外进而沿着相关联的连接区段22. i或 22. i-Ι检测左数据链和右数据链Kl和Kr的数据流。
[0078]检测单元28、28'在附图中分别作为与车厢控制装置14分开的单元示出。然而检测 单元28、28'能够分别是相关联的车厢控制装置14的组成部分。
[0079]车厢控制装置14. i分别与至少一个确定单元28. i或28' .i连接，其中所述连接用 于为相关联的车厢控制装置提供全局信息GI。出于概览的原因，确定单元28. i和28i与相 应的车厢控制装置14. i分开地示出。所述确定单元能够与这些车厢控制装置分开地构成或 者形成所述车辆控制装置的组成部分。在一个替选的实施方案中可以考虑的是:仅将一个 确定单元28. i分配给车厢控制装置14. i或者仅为车厢控制装置14的整个设置设置一个确 定单元28。
[0080] 车厢控制装置14中的至少一个设置用于:基于借助于至少一个确定单元28形成的 全局信息执行在正常的运行模式中由中央控制设备16执行的在车辆范围内的功能。该功能 在执行特殊运行模式时执行，所述特殊运行模式因识别到中央控制设备16的故障运行或完 全失效而被触发。对此，至少一个车厢控制装置14为了执行在车辆范围内的功能配设有相 应的软件。在所观察的实施例中，每个车厢控制装置14. i为了执行在车辆范 围内的功能以 特殊运行模式来配设。通过给中部车厢12.2、12.3的每个车厢控制装置14.2、14.3分别分配 两个不同的确定单元28. i和28'. i的方式，在形成全局信息GI时能够实现有利的冗余。
[0081 ]在根据图2所阐述的应用情况下，不在末端车厢12.1和12.2的车厢控制装置14.1 和14.4之间进行直接的数据交换。车厢控制装置14.1和14.4在此形成数据链Kr和Kl的端部。
[0082]图3示出车厢控制装置14.1至14.4在其他应用情况下的设置，其中设置在中部车 厢12.2或12.3中的进而位于数据链Kl和Kr之内的车厢控制装置14.2、14.3是不能运转的。由 此，这些数据链Kl和Kr被中断。为了提供数据链K L'和KR'，经由连接区段22.4激活车辆控制 装置14.1和14.4之间的有效的数据连接(也参见图1)。上述描述相应地来应用，其中链末端 从现在开始由车厢控制装置12.1和12.3形成，所述车厢控制装置位于有故障的车厢控制装 置12.2的两侧。为了经由连接区段22.4在车厢控制装置12.1和12.4之间进行数据交换，为 这两个车厢控制装置14.1和14.4分别激活传输单元241或24.4，其中这些传输单元241 和24.4借助于连接区段22.4彼此连接。此外，为这两个车厢控制装置14.1和14.4分别激活 数据处理单元26.1或26.4。此外，激活两个附加的确定单元28' . 1和28.4,所述确定单元分 别分配给车厢控制装置14.1和14.4中的一个。特别地，将确定单元28'. 1分配给车厢控制装 置14.1的传输单元24 1，而将确定单元28.4分配给车厢控制装置14.4的传输单元24.4。 [0083] 在所观察的实施例中，适用的是，TI .1 = 10，ΤΙ· 3 = 30和TI .4 = 40。全局信息GI因 此对应于GI = 80。
[0084]为了避免不必要的重复，关于所形成的数据链KL'和KR'的功能性以及基于在两个 相邻的车厢控制装置14之间交换的数据组形成全局信息GI，参考上述描述。
【主权项】
1. 一种用于轨道车辆（I O)的控制系统，所述轨道车辆具有多个车厢（I 2.1 -12.4)，所述 控制系统具有：至少一个中央控制设备（16)，所述中央控制设备设置用于基于全局信息 (GI)控制至少一个在车辆范围内的功能;和一组分散的车厢控制装置(14.1-14.4)，所述车 厢控制装置在运行时分别包含所述全局信息(GI)的本地的子信息(TI. 1-TI.4)， 其特征在于， -设有具有连接区段(22.1，22.2，22.3; 22.4)的数据连接装置(20 )，所述连接区段将相 邻的车厢（I2.1-12.4)的车厢控制装置（I4.1-14.4)成对地彼此连接以建立沿着至少一个 传输方向（trR, tit)的数据传输， -成对的所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3;22.4)在所述传 输方向（?κ, Ul )上形成关于所述子信息(TI · I-TI .4)累积的数据链(KR，KL)，和 -设有至少一个确定单元(28. i，28' . i)，所述确定单元检测和评估所述数据链(Kr，Kl) 的数据以形成所述全局信息(GI)。2. 根据权利要求1所述的控制系统， 其特征在于， -借助于所述数据连接装置(20)能够为每个连接区段(22.1，22.2，22.3 ; 22.4)建立沿 着右传输方向（Or )和左传输方向（?ι)的数据传输， -成对的所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3;22.4)--在右 传输方向-一形成关于所述子信息(TI. 1-ΤΙ.4)累积的右数据链(Kr)并且一一在 左传输方向（Dl )上一一形成关于所述子信息(ΤΙ ·4-ΤΙ · 1)累积的左数据链(Kl)，并且 -所述确定单元（28. i，28' . i)设置用于检测和评估数据组（DSr. i，DSl. i，DSr. i-Ι， DSl. i-1)，所述数据组沿着这两个传输方向（?κ, Oil )在两个成对的车厢控制装置 (14.i-l，14.i，14.i+l)之间传输。3. 根据权利要求2所述的控制系统， 其特征在于， 至少一个所述确定单元（28. i，28'.i)至少部分地是局部的所述车厢控制装置（14. i) 中的一个车厢控制装置的组成部分。4. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 所述车厢控制装置（14.1-14.4)中的至少一个设置用于：基于借助于所述确定单元 (28.1-28.3，28 2-28 ' 4)形成的所述全局信息(GI)执行所述在车辆范围内的功能。5. 根据权利要求4所述的控制系统， 其特征在于， 设有包括所述车厢控制装置（14.1-14.4)中的多个车厢控制装置的组，其中所述多个 车厢控制装置分别设置用于执行所述在车辆范围内的功能。6. 根据权利要求5所述的控制系统， 其特征在于， 设有多个确定单元(28.1-28.3,28'.2-28'4)，所述确定单元分别被分配给所述组的不 同的所述车厢控制装置(14.1-14.4)。7. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 所述车厢控制装置（14.1-14.4)能够借助于所述数据连接装置(20)以环形拓扑彼此联 网。8. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 设有车辆数据总线（18)，所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述中央控制设备（16)通 过所述车辆数据总线彼此连接，其中所述数据连接装置(20)与所述车辆数据总线（18)不 同。9. 根据上述权利要求中任一项所述的控制系统， 其特征在于， 所述确定单元(28.1-28.3,28'.2-28'4)设置用于形成包含在所检测的数据中的信息 的总和。10. -种用于控制轨道车辆（10)的方法，所述轨道车辆具有:多个车厢（12.1-12.4);至 少一个中央控制设备（16)，所述中央控制设备设置用于基于全局信息(GI)控制至少一个在 车辆范围内的功能;和一组分散的车厢控制装置(14.1-14.4)，所述车厢控制装置在运行时 分别包含所述全局信息(GI)的本地的子信息(TI. I-T1.4 )，其中 -相邻的车厢（12.1-12.4)的车厢控制装置(14.1-14.4)借助于数据连接装置(20)的连 接区段(22.1，22.2，22.3; 22.4)成对地彼此连接， -为每个连接区段（22.i)沿着至少一个传输方向（ ?κ，?ι)在通过所述连接区段 (22.i)而成对的所述车厢控制装置(14.i，14.i+l)之间进行数据传输， -成对的所述车厢控制装置（14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3;22.4)在所述传 输方向（?!κ, O1J上形成关于所述子信息(TI.1-TI.4)累积的数据链(KR，KL)，以及 -检测和评估所述数据链(KR，KL)的数据并且基于所述数据形成所述全局信息(GI)。
【专利摘要】本发明涉及一种用于轨道车辆(10)的控制系统，所述轨道车辆具有多个车厢(12.1-12.4)，所述控制系统具有：至少一个中央控制设备(16)，所述中央控制设备设置用于基于全局信息(GI)控制至少一个在车辆范围内的功能；和一组分散的车厢控制装置(14.1-14.4)，所述车厢控制装置在运行时分别包含全局信息(GI)的本地的子信息(TI.1-TI.4)。为了实现一种控制系统，其中能够成本适宜地且以小的耗费实现满足可用性要求的冗余，提出：-设有具有连接区段(22.1，22.2，22.3；22.4)的数据连接装置(20)，所述连接区段将相邻的车厢(12.1-12.4)的车厢控制装置(14.1-14.4)成对地彼此连接以建立沿着至少一个传输方向的数据传递，-成对的所述车厢控制装置(14.1-14.4)和所述连接区段(22.1-22.3；22.4)在所述传输方向，上形成关于所述子信息(TI.1-TI.4)累积的数据链(KR，KL)，和-设有至少一个确定单元(28.i，28’.i)，所述确定单元检测和评估所述数据链(KR，KL)的数据以形成全局信息(GI)。
【IPC分类】B61L23/00
【公开号】CN105492294
【申请号】CN201480045123
【发明人】格哈德·施泰因豪尔
【申请人】西门子公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月14日
【公告号】DE102013215811A1, EP2992394A2, US20160191271, WO2015018607A2, WO2015018607A3
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