本發(fā)明涉及一種軌道車輛，所述軌道車輛具有：車輛單元，所述車輛單元具有運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)；和引導(dǎo)系統(tǒng)(Leitsystem)，所述引導(dǎo)系統(tǒng)包括第一引導(dǎo)系統(tǒng)級和至少一個第二引導(dǎo)系統(tǒng)級，在所述第一引導(dǎo)系統(tǒng)級中，運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)借助于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)彼此聯(lián)網(wǎng)，所述第二引導(dǎo)系統(tǒng)級具有至少一個與對運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)中的過程進(jìn)行模擬處理相關(guān)聯(lián)的線路組。

背景技術(shù)：

已知下述軌道車輛、尤其動車組，所述軌道車輛構(gòu)造成具有數(shù)字控制裝置。為此，軌道車輛的子系統(tǒng)借助于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)彼此聯(lián)網(wǎng)，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)形成第一引導(dǎo)系統(tǒng)級。例如，控制設(shè)備如驅(qū)動控制設(shè)備和制動控制設(shè)備連接于總線系統(tǒng)，所述控制設(shè)備經(jīng)由所述總線系統(tǒng)能夠彼此通信并且與其他運(yùn)行機(jī)構(gòu)(例如傳感裝置的元件)通信。與所述引導(dǎo)系統(tǒng)級無關(guān)地，需要多個安全相關(guān)的附加連接裝置，以便滿足根據(jù)CSM(“Common Safety Methods”，通用安全方法)的要求。所述附加連接裝置典型地采取電回路的形式，所述電回路在本領(lǐng)域技術(shù)人員的術(shù)語中作為“安全回路”已知。例如，對此的示例是門控制回路、緊急制動回路、耦合回路、門鎖緊回路、制動指令回路等。為了監(jiān)控和評估由這些回路引導(dǎo)的電信號，耗費(fèi)的、傳統(tǒng)的開關(guān)技術(shù)裝置是必需的。這基于使用多個根據(jù)繼電器技術(shù)的開關(guān)，伴隨所述繼電器技術(shù)出現(xiàn)高的布線耗費(fèi)。例如，借助于常規(guī)的開關(guān)元件應(yīng)能夠以足夠的安全性確定：是否拉動緊急制動，或者門仍保持打開或已經(jīng)鎖緊。同樣地，對門打開過程的行駛方向相關(guān)的控制通過控制常規(guī)的開關(guān)元件進(jìn)行。

對此必需的布線、線纜穿引、連接技術(shù)在構(gòu)造時需要大的安裝空間，并且其借助耐久的連接元件執(zhí)行(例如金和銀接觸件)。所述解決方案在具有擴(kuò)展可能性的模塊化構(gòu)造的范圍中可非常受限地處理。

此外，對數(shù)字控制技術(shù)的現(xiàn)有的總線系統(tǒng)的應(yīng)用不是沒有限制地進(jìn)行。在現(xiàn)有的車輛中存在的計算機(jī)支持的硬件在任何方面都不能夠達(dá)到高水平的安全完整性(或“SIL等級”)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于下述目的，提供一種軌道車輛，在所述軌道車輛中能夠以低耗費(fèi)的布線實現(xiàn)高的安全等級。

對此提出，車輛單元包括引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置，所述引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置具有與數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一接口單元、與線路組相關(guān)聯(lián)的至少一個第二接口單元和控制單元，所述控制單元在至少一個運(yùn)行模式中設(shè)為用于經(jīng)由第二接口單元處理所述過程。由此，能夠有利地節(jié)省用于處理所述過程的常規(guī)的開關(guān)元件、監(jiān)控元件和評估元件。由此能夠明顯地簡化車輛單元的布線。

應(yīng)將“運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)”理解成至少一個運(yùn)行機(jī)構(gòu)或一組運(yùn)行機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)與軌道車輛運(yùn)行時的共同的任務(wù)相關(guān)聯(lián)。如果運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)具有多個運(yùn)行機(jī)構(gòu)，那么所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)為用于，至少共同作用地執(zhí)行所述任務(wù)。除了提到的運(yùn)行機(jī)構(gòu)之外，運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)適當(dāng)?shù)匕ㄟ\(yùn)行機(jī)構(gòu)相互間的本地聯(lián)網(wǎng)。典型的運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)構(gòu)成為驅(qū)動單元、制動裝置、門裝置、空調(diào)裝置、乘客信息裝置、緊急制動裝置等。

應(yīng)將“處理”過程尤其理解成至少一次控制、例如觸發(fā)、監(jiān)控和/或評估過程。應(yīng)將“模擬處理”理解成下述處理，所述處理至少借助模擬機(jī)構(gòu)執(zhí)行。模擬機(jī)構(gòu)尤其是模擬線路和機(jī)構(gòu)，所述模擬線路適當(dāng)?shù)卦O(shè)計為用于引導(dǎo)模擬的電信號，所述機(jī)構(gòu)連接于、尤其直接物理連接于至少一個模擬線路。典型的機(jī)構(gòu)尤其是操作機(jī)構(gòu)，例如按鍵、桿等和開關(guān)機(jī)構(gòu)。

在此，線路組適當(dāng)?shù)赜赡M線路形成。所述模擬線路不同于數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)的設(shè)計成用于以數(shù)字的形式傳輸信息的線路。與此相應(yīng)地，第一接口單元和第二接口單元彼此不同。第一接口單元形成用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)的接口并且具有用于連接線纜以進(jìn)行數(shù)字傳輸?shù)臄?shù)字連接可能性，而第二接口單元形成用于線路組的線路的接口并且具有模擬連接可能性，所述模擬連接可能性設(shè)計成用于連接模擬的電纜。第一接口單元尤其構(gòu)成為數(shù)字的輸入和輸出單元(或數(shù)字的I/O單元)，而第二接口單元構(gòu)成為模擬的輸入和輸出單元(或模擬的I/O單元)。這尤其用于，將具有至少一個特定的特征——尤其特定的電壓值、特定的電流值、特定的頻率等——的電信號耦合輸入到線路組的線路中并且從線路組的線路檢測或讀取這種信號。

在模擬處理“經(jīng)由”第二接口單元通過控制單元進(jìn)行的過程時，適當(dāng)?shù)貙⒖刂茊卧绕涫瞧渲辽僖粋€處理器單元——的數(shù)字的工作過程的適當(dāng)?shù)男盘柵c第二接口單元共同作用地轉(zhuǎn)換為處理線路組的模擬電信號——尤其包括耦合輸入和讀取。

引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置通過接口單元的功能分離有利地分級構(gòu)造，所述接口單元分別與不同的引導(dǎo)系統(tǒng)級關(guān)聯(lián)。

對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)能夠使用已知的技術(shù)。引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置尤其能夠基于簡單的通信結(jié)構(gòu)連接于現(xiàn)有的數(shù)字控制技術(shù)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有的軌道車輛的簡單的改裝。已知的引導(dǎo)技術(shù)尤其基于以太網(wǎng)技術(shù)。尤其地，作為數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)的組成部分，能夠使用類型的總線，其中總線拓?fù)淅缒軌蚓哂蠵rofinet環(huán)。盡管如此，能夠考慮其他的結(jié)構(gòu)，例如具有CAN總線的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一個特別有利的實施方案中，接口單元和控制單元設(shè)置在引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置的整體的殼體單元中。

車輛單元能夠構(gòu)成為用于運(yùn)輸乘客的單獨(dú)的機(jī)動車、構(gòu)成為機(jī)車、構(gòu)成為動車組的牽引車單元、構(gòu)成為無驅(qū)動的客運(yùn)車廂或構(gòu)成為由一組車廂構(gòu)成的動車組的車廂。在動車組中，車輛單元還能夠是車廂的組合，所述組合形成控制方面自主的單元。在本領(lǐng)域技術(shù)人員的術(shù)語中，這種組合也稱作為“編組”。例如，組合能夠?qū)?yīng)于半個動車組。

通過本發(fā)明，能夠特別有利地通過控制單元的相應(yīng)的軟件執(zhí)行來替換常規(guī)的開關(guān)技術(shù)裝置。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)有利的模塊化、尤其關(guān)于功能擴(kuò)展的模塊化。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的構(gòu)成方案中提出，控制單元和線路組形成至少一個至少部分邏輯的安全回路。已知的是，安全回路與監(jiān)控軌道車輛中的安全相關(guān)的過程相關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)地，安全回路由模擬電線路形成，在所述模擬電線路中設(shè)置有開關(guān)技術(shù)裝置，所述開關(guān)技術(shù)裝置能夠根據(jù)運(yùn)行事件閉合或中斷回路。對此典型的示例是門控制回路、門鎖緊回路、緊急制動回路、制動指令回路、行駛方向確定回路和/或耦合回路。通過本發(fā)明，能夠?qū)⑼ǔＪ褂玫?、與安全回路相關(guān)聯(lián)的常規(guī)的監(jiān)控和評估機(jī)構(gòu)——如尤其比較器、與門、或門、定時器等——通過控制單元的軟件方面的措施替換，所述軟件措施實現(xiàn)、尤其模擬所述常規(guī)元件的功能。

此外提出：引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置具有至少一個第三接口單元，所述第三接口單元設(shè)為用于連接到至少兩個列車總線上。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個耦聯(lián)的車輛單元之間的布線的有利的簡化，因為車輛單元之間的通信——包括關(guān)于經(jīng)由第二接口單元處理的過程的數(shù)據(jù)通信——僅能夠經(jīng)由列車總線進(jìn)行。如果控制單元和線路組如在上文中提出的那樣形成至少一個至少部分邏輯的安全回路，那么經(jīng)由列車總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信能夠包括傳輸涉及到安全回路的安全相關(guān)的信息。由此，能夠避免耗費(fèi)的、與列車總線分開的布線，所述布線用于建立包括耦聯(lián)的車輛單元的物理的安全回路。

尤其應(yīng)將“列車總線”理解成下述數(shù)據(jù)總線，所述數(shù)據(jù)總線設(shè)為用于在耦聯(lián)的車輛單元之間的數(shù)據(jù)通信。根據(jù)TCN標(biāo)準(zhǔn)的列車總線的示例是WTB總線(“Wire Train Bus”，有線列車總線)和ETB總線(“Ethernet Train Bus”，以太網(wǎng)列車總線)。

如果引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置具有至少一個內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在所述內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上連接有控制單元和接口單元，那么能夠?qū)崿F(xiàn)引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置的尤其簡單的分級結(jié)構(gòu)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化程度高的擴(kuò)展可能性。

此外，本發(fā)明還基于一種軌道車輛，所述軌道車輛具有：一組車輛單元，所述車輛單元分別具有：運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)；和引導(dǎo)系統(tǒng)，所述引導(dǎo)系統(tǒng)具有第一引導(dǎo)系統(tǒng)級和至少一個第二引導(dǎo)系統(tǒng)級，在所述第一引導(dǎo)系統(tǒng)級中，運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)借助于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)彼此聯(lián)網(wǎng)，所述第二引導(dǎo)系統(tǒng)級包括至少一個與對運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)中的過程進(jìn)行模擬處理相關(guān)聯(lián)的線路組，其中引導(dǎo)系統(tǒng)具有第三引導(dǎo)系統(tǒng)級，所述第三引導(dǎo)系統(tǒng)級具有至少兩個列車總線，所述列車總線將車輛單元彼此連接。

所提出的是，引導(dǎo)系統(tǒng)包括一組引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置，所述引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置分別設(shè)置在不同的車輛單元中并且具有與數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一接口單元、與線路組相關(guān)聯(lián)的第二接口單元、用于列車總線的至少一個第三接口單元和控制單元，所述控制單元在至少一個運(yùn)行模式中設(shè)為用于經(jīng)由第二接口單元處理所述過程。由此，能夠有利地節(jié)省用于處理所述過程的常規(guī)的開關(guān)元件、監(jiān)控元件和評估元件。由此，車輛單元的布線能夠明顯地簡化。由此，車輛單元的布線能夠明顯地簡化。此外，能實現(xiàn)耦聯(lián)的車輛單元之間的布線的有利的簡化，因為在車輛單元之間的通信——包括關(guān)于經(jīng)由第二接口單元處理的過程的數(shù)據(jù)通信——僅能夠經(jīng)由列車總線進(jìn)行。在兩個耦聯(lián)的車輛單元之間的過渡區(qū)域中的布線能夠限制于用于列車總線和供電的線路。尤其在根據(jù)CSM(“Common Safety Methods”，通用安全方法)方面能夠有利地省去附加的布線。由此，在布線時和在使用插接器、連接器、線纜引導(dǎo)等時能夠?qū)崿F(xiàn)明顯的成本節(jié)約。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)有利的重量減輕，并且能夠減少腐蝕損壞、線纜折斷和與之關(guān)聯(lián)的對于運(yùn)營商的服務(wù)成本。

此外，所提出的分級結(jié)構(gòu)允許：每個單獨(dú)的車輛單元從引導(dǎo)技術(shù)的角度構(gòu)建成獨(dú)立的單元或獨(dú)立的子系統(tǒng)。由此，軌道車輛的可用性與已知的解決方案相比能夠明顯提高，因為在車輛單元中引導(dǎo)方面的故障根據(jù)情況不是對軌道車輛的繼續(xù)運(yùn)行的阻礙。引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置有利地分別在每個車輛單元中形成第一和第二引導(dǎo)系統(tǒng)級到第三引導(dǎo)系統(tǒng)級和其列車總線上的聯(lián)接點(diǎn)，使得所述聯(lián)接點(diǎn)能夠適當(dāng)?shù)嘏c網(wǎng)關(guān)的功能相關(guān)聯(lián)。

軌道車輛尤其能夠構(gòu)成為動車組，其中車輛單元分別構(gòu)成為用于運(yùn)輸乘客而設(shè)置的車廂。在此，至少一個車廂配設(shè)有驅(qū)動單元。軌道車輛還能夠構(gòu)成為多個動車組的組合。軌道車輛此外能夠構(gòu)成為機(jī)車牽引的列車，其中至少一個車輛單元構(gòu)成為機(jī)車，并且其余的車輛單元構(gòu)成為用于運(yùn)輸乘客的客運(yùn)車廂。此外，車輛單元能夠分別構(gòu)成為機(jī)車，其中軌道車輛對應(yīng)于多單元牽引的一組機(jī)車。

通過本發(fā)明，能夠特別有利地將常規(guī)的開關(guān)技術(shù)通過控制單元的相應(yīng)的軟件執(zhí)行來替代。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)有利的模塊化、尤其關(guān)于功能擴(kuò)展的模塊化。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的構(gòu)成方案中提出，控制單元和線路組形成至少一個至少部分邏輯的安全回路。已知的是，安全回路與監(jiān)控軌道車輛中的安全相關(guān)的過程相關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)地，安全回路由模擬電線路形成，在所述模擬電線路中設(shè)置有開關(guān)技術(shù)裝置，所述開關(guān)技術(shù)裝置能夠根據(jù)運(yùn)行事件來閉合或中斷回路。對此典型的示例是門控制回路、門鎖緊回路、緊急制動回路、制動指令回路、行駛方向確定回路和/或耦合回路。通過本發(fā)明，能夠?qū)⑼ǔＪ褂玫摹⑴c安全回路相關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)的監(jiān)控和評估機(jī)構(gòu)——如尤其比較器、與門、或門、定時器等——通過控制單元的軟件方面的措施替換，所述軟件措施實現(xiàn)、尤其模擬所述常規(guī)元件的功能。通過所提出的系統(tǒng)分級結(jié)構(gòu)，經(jīng)由列車總線進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信能夠包括傳輸涉及至少一個安全回路的安全相關(guān)的信息。由此，能夠避免耗費(fèi)的、與列車總線分開的布線，所述布線用于建立包括耦聯(lián)的車輛單元的、尤其車組范圍中的、物理的安全回路。

如果引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置分別具有至少一個內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在所述內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上連接有控制單元和接口單元，那么能夠?qū)崿F(xiàn)引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置的特別簡單的分級結(jié)構(gòu)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化程度高的擴(kuò)展可能性。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的構(gòu)成方案中提出，列車總線中的至少一個構(gòu)成為以太網(wǎng)列車總線。由此，能夠使用常見的、可靠的網(wǎng)絡(luò)部件。此外，能夠簡單地改裝現(xiàn)有的、配設(shè)有以太網(wǎng)列車總線的引導(dǎo)技術(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個有利的改進(jìn)方案提出，軌道車輛具有電流供給系統(tǒng)，其中列車總線中的一個由電流供給系統(tǒng)的線路形成。由此，能夠結(jié)構(gòu)上簡單地——尤其盡可能不具有附加的布線地——提供用于車組范圍中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧熊嚳偩€。

如果第三引導(dǎo)系統(tǒng)級具有至少三個列車總線，所述列車總線分別將車輛單元彼此連接，那么能實現(xiàn)有利的冗余，其中第三接口單元設(shè)為用于連接到至少三個列車總線上。在這方面提出，在引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置中，控制單元在運(yùn)行模式中分別設(shè)為用于，確定和執(zhí)行數(shù)據(jù)流量在列車總線上的分布。由此，能夠有利地實現(xiàn)通過列車總線架起的網(wǎng)絡(luò)的自動的配置。這提供關(guān)于配置變化的提高的模塊化。尤其，控制單元能夠分別形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

在本發(fā)明的另一個實施方式中提出，列車總線分別與不同的安全等級相關(guān)聯(lián)。安全等級尤其與不同的安全標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。尤其，第一安全等級能夠一方面與所謂的“Security安全”要求相關(guān)聯(lián)，而第二安全等級與所謂的“Safety安全”要求相關(guān)聯(lián)。尤其應(yīng)將“Safety安全要求”理解成下述要求，所述要求在標(biāo)準(zhǔn)EN 50128、50159、50126、50129和/或61508中定義。尤其地，Safety安全要求針對人員保護(hù)，而Security安全要求與通常的數(shù)據(jù)安全相關(guān)聯(lián)。因此Safety安全要求比Security安全要求更嚴(yán)格。

在這方面提出，列車總線中的一個構(gòu)成為舒適總線(Komfortbus)，所述舒適總線至少設(shè)為用于為乘客傳輸信息。此外，舒適功能和安全相關(guān)的功能的通信的特別有利的區(qū)分處理能夠在下述情況下實現(xiàn)：與舒適總線不同的列車總線中的一個列車總線用于傳輸驅(qū)動或制動數(shù)據(jù)。

附圖說明

借助附圖闡述本發(fā)明的實施例。附圖示出：

圖1示出具有運(yùn)行機(jī)構(gòu)的軌道車輛的示意側(cè)視圖；

圖2示出圖1中的軌道車輛，所述軌道車輛具有引導(dǎo)系統(tǒng)，所述引導(dǎo)系統(tǒng)在每個車廂中分別包括三個列車總線和引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置；

圖3示出圖2中的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置的細(xì)節(jié)圖；

圖4示出圖3中的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置的控制單元；

圖5示出由列車總線和引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置形成的、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)；和

圖6示出圖1中的軌道車輛的車頭。

具體實施方式

圖1示出軌道車輛10的示意側(cè)視圖。軌道車輛10構(gòu)成為多個、分別構(gòu)成為用于運(yùn)輸乘客的車廂的車輛單元12.1、12.2等的車組，所述車輛單元彼此機(jī)械耦聯(lián)并且形成動車組。為此，車組的車輛單元中的至少一個車輛單元設(shè)有用于驅(qū)動至少一個驅(qū)動軸16的驅(qū)動單元14(見圖2)。在另一個實施方案中能夠考慮，軌道車輛10構(gòu)成為單獨(dú)的動車。此外，軌道車輛10能夠具有一組無驅(qū)動的客運(yùn)車廂，所述客運(yùn)車廂與至少一個機(jī)動車、例如機(jī)車耦聯(lián)。

已知的是，軌道車輛10具有多個運(yùn)行機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)軌道車輛10的運(yùn)行。所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)尤其能夠構(gòu)成為控制單元、傳感器單元和/或執(zhí)行器單元。在軌道車輛10中安裝進(jìn)而持久地接合在車輛結(jié)構(gòu)上的運(yùn)行機(jī)構(gòu)借助于在圖2至6中詳細(xì)示出的引導(dǎo)系統(tǒng)18以通信和控制的方式彼此聯(lián)網(wǎng)。

在圖1中示例性地示出的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20構(gòu)成為制動裝置19的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.2、門裝置的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.3、空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.5、乘客信息系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.6、用于機(jī)動車駕駛員的人機(jī)接口的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.7、20.8和20.9、緊急制動裝置的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.11和列車安全裝置的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.13。

已知的是，軌道車輛10具有電氣系統(tǒng)22，所述電氣系統(tǒng)包括一組電線路，在所述電線路上連接有運(yùn)行機(jī)構(gòu)20。電氣系統(tǒng)22包括供電系統(tǒng)24，所述供電系統(tǒng)用于，用電能供給作為電消耗器的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20。為此，供給系統(tǒng)24具有一組電線路26，所述電線路將運(yùn)行機(jī)構(gòu)20與能量供給裝置28以能量的方式連接，使得能夠在能量供給裝置28和各個運(yùn)行機(jī)構(gòu)20之間建立能量流。除了引導(dǎo)至少一個電流相的電導(dǎo)體之外，屬于電線路26的組的尤其也包括所謂的接地線路，所述接地線路引導(dǎo)參考電勢(接地電勢或車輛電勢)。在圖1中示意地示出的能量供給裝置28尤其能夠?qū)?yīng)于電壓中間回路，所述電壓中間回路本身借助于軌道車輛10的沒有詳細(xì)示出的輸入電路饋送來自供電網(wǎng)30中的能量。通過供給系統(tǒng)24的至少一個變流器，從電壓中間回路的能量中產(chǎn)生對于運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的電消耗器適配的電信號，所述電信號借助于電線路26引導(dǎo)至所述電消耗器。根據(jù)要供給的消耗器組，線路26引導(dǎo)電流，所述電流具有不同的特性(直流電壓、交流電壓、電壓值、頻率值、電流相的數(shù)量等)。出于概覽的原因，示意地示出圖1中的線路26，其中放棄完整地示出線路26的聯(lián)網(wǎng)。

電氣系統(tǒng)22還具有一組32電線路34。所述組與借助于模擬的電壓和/或電流信號對過程進(jìn)行模擬處理相關(guān)聯(lián)。這種模擬過程的示例在下文中描述。

示例性地，線路組32具有第一組電線路34.1，所述第一組電線路將所示出的車輛單元12.1中的分別構(gòu)成為用于操作門打開或門關(guān)閉的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.3的門驅(qū)動器彼此連接。在已知的——在此沒有示出的——解決方案中，線路34.1通常沿著整個組延伸，其中所述線路將該組的所有門驅(qū)動器彼此連接并且與評估單元連接。

此外，線路組32包括另一組電線路34.2，該組電線路與軌道車輛10的所謂的“列車駕駛警醒裝置”相關(guān)聯(lián)。已知的是，在所述列車駕駛警醒裝置上連接有構(gòu)成為操作單元的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.7(手操作裝置)和20.8(腳操作裝置)。在已知的——在此沒有示出的——解決方案中，通常配設(shè)有定時器的、構(gòu)成為監(jiān)控單元的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和構(gòu)成為記錄設(shè)備(也稱作為“法律記錄儀”)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)連接到電線路34.2上。

此外，示出線路組32的電線路34.3，所述電線路與軌道車輛10的緊急制動功能相關(guān)聯(lián)。所述電線路將在所示出的車輛單元12.1中構(gòu)成為緊急制動操作裝置的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.11連接。已知的是，電線路34.3引導(dǎo)恒定的直流電壓。在已知的——在此沒有示出的——解決方案中，緊急制動功能的線路34.3通常沿著整個組延伸并且將該組的所有緊急制動操作裝置彼此連接并且與監(jiān)控單元連接，所述監(jiān)控單元本身與制動裝置19的制動控制裝置有效連接。

此外，線路組32包括另一組線路34.4，該組線路與緊急制動超馳控制功能相關(guān)聯(lián)。在所述線路上連接有人機(jī)接口的構(gòu)成為用于車輛駕駛員的操作單元的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.9。在已知的——在此沒有示出的——解決方案中，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)通常與評估單元連接，所述評估單元本身以控制的方式與制動裝置19的制動控制裝置有效連接。

電線路34.1至34.4的上述組通常是回路的組成部分，所述回路在本領(lǐng)域技術(shù)人員的術(shù)語中也稱作為“安全回路”。在線路34.1的示例中，這種線路將集成在門驅(qū)動器中的開關(guān)連接，當(dāng)相關(guān)聯(lián)的門關(guān)閉時，所述開關(guān)分別繼續(xù)引導(dǎo)饋入到回路中的恒定的電壓。其他的與線路34.2至34.4相關(guān)聯(lián)的功能同樣基于開關(guān)的原理，所述開關(guān)閉合或中斷電壓回路，其中饋入和讀取相應(yīng)的電壓信號在已知的解決方案中借助于輸入和輸出模塊進(jìn)行，所述輸入和輸出模塊通常對于在上文中描述的功能是分別不同的。在上文中描述的線路組32的線路的組當(dāng)然通常屬于彼此獨(dú)立的安全相關(guān)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)要求其本身的、必要時在組范圍中的布線。

圖2示出車輛單元12.1至12.6的完整的車組的示意側(cè)視圖。軌道車輛10的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20以分布在整個車組中的方式設(shè)置，在圖1中示出所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的一些示例。特定的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20并非存在于每個車輛單元12中，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)尤其是驅(qū)動單元14的或用于車輛駕駛員的人機(jī)接口的組成部分。能夠用于驅(qū)動驅(qū)動軸16的驅(qū)動單元14例如分別設(shè)置在車輛單元12.2、12.3和12.5中，其中其余的車輛單元12.1、12.3和12.6是無驅(qū)動的。其他的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20、例如乘客信息系統(tǒng)的部件存在于車組的每個車輛單元12中。出于概覽性，在圖2中個別運(yùn)行機(jī)構(gòu)20沒有示出。

與軌道車輛10中的共同的功能相關(guān)聯(lián)、尤其共同作用地設(shè)為用于完成特定的任務(wù)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20在控制方面作為運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組處理，所述組在本領(lǐng)域技術(shù)人員的術(shù)語中稱作為“運(yùn)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)”并且與所述任務(wù)相關(guān)聯(lián)。設(shè)置在車輛單元12中的子系統(tǒng)的示例是“驅(qū)動單元”、“制動單元”、“門裝置”、“空調(diào)裝置”、“乘客信息裝置”、“緊急制動裝置”等。在圖2中示意地示出子系統(tǒng)，并且分別用附圖標(biāo)記36.a和36.b表示。在相應(yīng)的車輛單元中的驅(qū)動單元14同樣分別稱作為子系統(tǒng)36.e。

圖2還示出軌道車輛10的引導(dǎo)系統(tǒng)18。所述引導(dǎo)系統(tǒng)具有引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38.1、38.2等的組，所述引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置分別設(shè)置在不同的車輛單元12.1、12.2等中。引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38分別具有接口單元，所述接口單元在圖3和4中詳細(xì)示出，在所述接口單元上連接有相應(yīng)的車輛單元12的子系統(tǒng)36。引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38借助于列車總線40、42、44以數(shù)據(jù)的方式彼此連接，所述列車總線沿著整個車組延伸并且在更下文種詳細(xì)描述。

圖3示出車輛單元12.1的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38.1的細(xì)節(jié)圖。下面的實施方式用于其他車輛單元12.2至12.6中的其他的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38.2至38.6。

所述引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置包括第一接口單元46，在所述第一接口單元上連接有相應(yīng)的車輛單元12的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)52的線路。對此，能夠使用傳統(tǒng)的引導(dǎo)技術(shù)的數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，例如基于以太網(wǎng)技術(shù)的總線結(jié)構(gòu)。尤其地，作為總線結(jié)構(gòu)的組成部分能夠使用類型的總線，其中總線拓?fù)淅缒軌蚓哂蠵rofinet環(huán)。盡管如此，能夠考慮其他結(jié)構(gòu)，例如CAN結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)52和連接于此的子系統(tǒng)36在圖3中示意地示出。

引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38此外具有第二接口單元48，在所述第二接口單元上連接有線路組32的線路34。尤其地，門回路的線路34.1、列車駕駛警醒裝置(沒有示出)的線路34.2、緊急制動回路的線路34.3和緊急制動超馳控制回路的線路34.4連接到接口單元48的連接可能性上。此外，示例性地詳細(xì)示出構(gòu)成為操作單元、尤其呈按鍵的形式的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.9。同樣示出緊急制動超馳控制回路的線路34.4，在所述線路上連接有運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.9。

用于線路34的接口由接口單元48的第一單元48.i形成。第一接口單元48的另一單元46.ii形成用于線路組32的電線路35的連接可能性，所述電線路與其他模擬過程的執(zhí)行相關(guān)聯(lián)，所述其他模擬過程不同于監(jiān)控安全回路。電線路35能夠?qū)?yīng)于相應(yīng)的車輛單元12的本地的控制線路。

此外，引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38具有第三接口單元50，在所述第三接口單元上連接有列車總線40、42、44。列車總線的功能和構(gòu)成在更下文中詳細(xì)描述。

接口單元46、48、50分別與引導(dǎo)系統(tǒng)19的不同的引導(dǎo)系統(tǒng)級相關(guān)聯(lián)。在第一引導(dǎo)系統(tǒng)級54中，子系統(tǒng)36借助于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)52彼此聯(lián)網(wǎng)，其中與第一引導(dǎo)系統(tǒng)級54相關(guān)聯(lián)的接口單元對應(yīng)于第一接口單元46的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38。在第二引導(dǎo)系統(tǒng)級56中，在子系統(tǒng)36中的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20借助于線路組32互聯(lián)，以對過程進(jìn)行模擬處理。引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38的相應(yīng)的接口單元由第二接口單元48形成。第一和第二引導(dǎo)系統(tǒng)級54、56尤其能夠通過由其處理的信號的類型彼此區(qū)分。第一引導(dǎo)系統(tǒng)級54與數(shù)字信號的處理相關(guān)聯(lián)，而第二引導(dǎo)系統(tǒng)級56與模擬信號的處理相關(guān)聯(lián)。在此，第一接口單元46構(gòu)成為用于數(shù)字信號的輸入輸出單元(或I/O單元)，并且具有接口，所述接口構(gòu)成為用于連接用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)木€纜。第二接口單元48構(gòu)成為用于模擬信號的輸入輸出單元并且具有接口，所述接口構(gòu)成為用于連接模擬電線路，以引導(dǎo)模擬信號。

引導(dǎo)系統(tǒng)18具有第三引導(dǎo)系統(tǒng)級58，所述第三引導(dǎo)系統(tǒng)級由連接車輛單元12的列車總線40、42、44形成。接口單元50屬于第三引導(dǎo)系統(tǒng)級58，所述接口單元形成用于列車總線的連接可能性。

引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38此外包括控制單元60，所述控制單元設(shè)為用于基于信號處理運(yùn)行過程，所述信號經(jīng)由接口單元46、48、50接收或發(fā)送。控制單元60在圖3中示意地示出并且在圖4中以細(xì)節(jié)圖示出。

控制單元60具有計算單元62，所述計算單元配設(shè)有兩個處理器單元62.1、62.2。通過具有兩個處理器單元的構(gòu)成方案，控制單元60的控制過程能夠冗余地構(gòu)成。尤其地，通過下述方式能夠?qū)崿F(xiàn)多樣性的冗余：用不同的算法對控制過程進(jìn)行編程，所述算法由不同的處理器單元62.1、62.2執(zhí)行。處理器單元62.1、62.2能夠由兩個物理上彼此不同的處理器(或CPU)形成，或者其能夠由一個處理器形成，其中處理器單元62.1、62.2的形成在邏輯層上進(jìn)行。控制單元60還包括存儲器單元64，所述存儲器單元構(gòu)成為ROM和/或RAM存儲器，并且在所述存儲器單元中存儲用于執(zhí)行控制過程的軟件模塊。

引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38具有內(nèi)部數(shù)據(jù)總線66，在所述內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上連接有控制單元60和接口單元46、48、50(也參見圖3)。經(jīng)由數(shù)據(jù)總線66，能夠?qū)?shù)據(jù)在接口單元46、48、50的接口和控制單元60之間引導(dǎo)。由接口單元讀取的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)總線66引導(dǎo)到控制單元60上，并且將有控制單元60產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)總線66輸出到與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的接口單元上。

控制單元60還包括與計算單元62以數(shù)據(jù)方式連接的評估單元68，所述評估單元設(shè)為用于評估安全相關(guān)的信號，所述安全相關(guān)的信號由接口單元46、48讀取。因此這為下述信號，所述信號在相應(yīng)的車輛單元12中產(chǎn)生，在所述車輛單元中設(shè)置有相應(yīng)的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38。所述安全相關(guān)的信號能夠在第一引導(dǎo)系統(tǒng)級54中產(chǎn)生并且以數(shù)字形式經(jīng)由數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)52由第一接口單元46接收。此外，安全相關(guān)的信號能夠在第二引導(dǎo)系統(tǒng)級56中產(chǎn)生并且作為模擬信號由第二接口單元48檢測。這種模擬的、安全相關(guān)的信號的示例是由線路34.1、34.2、34.3或34.4形成的安全回路中的電壓變化。替選于或除了對電壓變化以外，能夠由接口單元48檢測具有特定頻率的信號。常規(guī)來看，至少一個信號或線路特征(電壓值、電流值、頻率、電阻、電導(dǎo)率等)的變化通過第二接口單元48檢測，并且——通過借助于內(nèi)部總線66的引導(dǎo)——由評估單元68評估。

信號或線路特征的變化例如通過由乘客操作運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.11(緊急制動回路)、通過在關(guān)閉過程中操作運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.3(門回路)、在車頭單元12.1或12.6中通過操作運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.7(列車駕駛警醒回路)或在車頭單元12.1或12.6中通過操作運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.9(緊急制動超馳控制回路)來觸發(fā)。所述信號通過評估單元68檢測并且評估。評估結(jié)果輸出給計算單元62，所述計算單元執(zhí)行相應(yīng)的控制過程。在緊急制動回路和列車駕駛警醒回路的示例中，觸發(fā)的控制過程能夠是啟動緊急制動。在緊急制動超馳控制回路的示例中，在通過評估單元68識別到操作運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.9的情況下，緊急制動的啟動能夠至少暫時由計算單元62撤銷。

關(guān)于所述模擬的、安全相關(guān)的信號，控制單元60的任務(wù)——除了檢測關(guān)于第二接口單元48的信號或線路特征的變化之外——還引起線路組32以適宜的模擬信號饋入，如尤其恒定的直流電壓的饋入，或者以具有特定頻率的交流電壓饋入。換言之，第二接口單元48在控制單元60的至少一個運(yùn)行模式中作為模擬的輸入輸出單元的運(yùn)行由所述控制單元控制成，使得經(jīng)由所述第二接口單元48進(jìn)行的過程、尤其饋入和讀取輸入到線路組32中或從線路組32中輸出的模擬信號由所述控制單元60處理。

尤其地，控制單元60和線路組32形成上述安全回路，其中線路組32和第二接口單元48、尤其單元48.i形成回路的物理結(jié)構(gòu)，而控制單元60替代傳統(tǒng)的通過常規(guī)的開關(guān)技術(shù)裝置——尤其借助于開關(guān)、集電器、比較器、與門、或門、定時器等——提供的在邏輯層上對回路的信號評估。

關(guān)于在上文中描述的“列車駕駛警醒回路”，控制單元60能夠借助運(yùn)行模式編程，在所述運(yùn)行模式中，所述控制單元實現(xiàn)法律的記錄設(shè)備的功能。

除了在上文中提到的門或門控制回路、制動或制動指令回路之外，由控制單元60連同線路組32的電線路能夠形成門鎖緊回路、行駛方向確定回路和/或耦合回路。

控制單元60還能夠在監(jiān)控模式中經(jīng)由第二接口單元48監(jiān)控線路組32的線路34、35。通過檢測電阻特征變量或電導(dǎo)率特征變量，尤其能夠通過控制單元60識別出線路組32中的線路斷裂。

如在上文中已經(jīng)提到的那樣，第三引導(dǎo)系統(tǒng)級58具有三個列車總線40、42、44，所述列車總線沿著車輛單元12的整個車組延伸(參見圖2)。每個車輛單元12在聯(lián)接點(diǎn)連接到列車總線40、42、44上。所述聯(lián)接點(diǎn)在車輛單元12中分別通過相關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38形成。為此，所述引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置如在上文中描述的那樣設(shè)有接口單元50，在所述接口單元上連接有列車總線40、42、44(參見圖3)。所述列車總線到控制單元60上的連接在圖4中示出。所述控制單元具有三個通信處理器70、72、74的組，所述通信處理器分別與不同的列車總線40、42或44相關(guān)聯(lián)。所述通信處理器70、72、74在各相關(guān)聯(lián)的列車總線的數(shù)據(jù)流中連接并且與計算單元62以數(shù)據(jù)的方式連接。通過所述連接，經(jīng)由列車總線40、42、44和接口單元50的相應(yīng)的接口引導(dǎo)的數(shù)據(jù)能夠由計算單元62接收和評估。此外，在控制單元60的控制過程中通過計算單元62產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)由所述連接耦合輸入到相應(yīng)的列車總線中。

列車總線40、44分別構(gòu)成為以太網(wǎng)總線。列車總線40構(gòu)成為舒適總線，所述舒適總線至少設(shè)為用于為乘客傳輸信息。所述信息能夠?qū)?yīng)于有用信息，例如關(guān)于運(yùn)行過程的信息，或者還有娛樂信息，例如尤其是音頻和視頻數(shù)據(jù)。在這種情況下，列車總線40設(shè)計成用于至少100MB/s的傳輸速率。

列車總線40、44關(guān)于其基本功能通過其所關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的安全等級而有所不同。經(jīng)由列車總線40進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信受到通常的數(shù)據(jù)安全要求的限制，該要求在德意志聯(lián)邦共和國中尤其由聯(lián)邦信息安全局(BSI)規(guī)定。與此相反，與列車總線44相關(guān)聯(lián)的安全等級是更高的并且對應(yīng)于人員保護(hù)的要求。這種要求在本領(lǐng)域技術(shù)人員的術(shù)語中也稱作為“safety安全要求”。列車總線44例如根據(jù)TCN標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成為ETB總線(或“Ethernet Train Bus”，以太網(wǎng)列車總線)。尤其，經(jīng)由列車總線44傳輸用于驅(qū)動和/或制動過程的數(shù)據(jù)。

參考在上文中描述的緊急制動回路的示例，在通過評估單元68識別到對相應(yīng)的車輛單元12的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20.11的操作之后，由計算單元62產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通過所述數(shù)據(jù)能夠由制動裝置19觸發(fā)緊急制動。所述數(shù)據(jù)經(jīng)由列車總線44傳輸給軌道車輛10的另外的車輛單元12的其他單元。因此，列車總線44能夠被認(rèn)為是至少用于傳輸驅(qū)動或制動數(shù)據(jù)的行駛運(yùn)行總線。

第三列車總線42由供電系統(tǒng)24的線路26形成(也參見圖1)。通信處理器72設(shè)有耦合輸入和解耦單元，通過所述耦合輸入和解耦單元，由計算單元62產(chǎn)生的數(shù)字信號能夠以模擬的形式耦合輸入到供電系統(tǒng)24的線路26中，并且經(jīng)由線路26引導(dǎo)的模擬信號由所述耦合輸入和解耦單元解耦并且能夠與數(shù)字的形式輸出到計算單元62上。為此，耦合輸入和解耦單元構(gòu)成為用于執(zhí)行調(diào)制和解調(diào)制方法。所述方法尤其能夠是正交的(解)調(diào)制方法。第三列車總線42的主要功能是在第三引導(dǎo)系統(tǒng)級58中提供至少一個冗余的通信通道。

如在上文中描述的那樣，列車總線40、42、44分別具有基本功能，所述基本功能尤其與相應(yīng)的相關(guān)聯(lián)的安全等級和尤其與應(yīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的類型有關(guān)。然而能夠考慮的是，車輛單元12中的控制單元60分別在運(yùn)行模式中設(shè)為用于，確定并且執(zhí)行數(shù)據(jù)流量在列車總線40、42、44上的分布。因此，由車輛單元12中的控制單元60經(jīng)由列車總線中的一個列車總線接收到的數(shù)據(jù)由所述控制單元60繼續(xù)引導(dǎo)到其他的列車總線中。由列車總線40、42、44和由引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38的控制單元60形成的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)能夠作為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，在所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，控制單元60分別形成三個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。這高度示意性地在圖5中示出，其中除了列車總線40、42、44之外，也在列車總線之間通過控制單元60形成橫向的過渡部。

圖6示出構(gòu)成為車頭的車輛單元12.1。在所述車頭中設(shè)置有供電系統(tǒng)24的能量供給裝置28(也參見圖1)。從所述能量供給裝置開始的電線路26用作為列車總線42的傳輸線路。為此，電線路26以數(shù)據(jù)的方式連接到與所述車輛單元12.1相關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38.1上。在所述引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置上同樣連接有列車總線40和44。此外，示出車輛單元12.1的運(yùn)行機(jī)構(gòu)20，通過所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生模擬的、安全相關(guān)的信號，所述安全相關(guān)的信號由接口單元48接收并且由控制單元60的評估單元68評估。所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)20尤其構(gòu)成為操作元件，所述操作元件接入到一個或多個在上文中描述的安全回路中。與迄今的解決方案相反，所述安全回路的線路不直接連接到相鄰的車輛單元12.2的相應(yīng)的線路上，而是與所述車輛單元以及與全部其他車輛單元12的數(shù)據(jù)連接——包括關(guān)于安全回路的數(shù)據(jù)通信——僅經(jīng)由本地的引導(dǎo)系統(tǒng)接口裝置38.1和列車總線40、42、44的組進(jìn)行。相鄰的車輛單元12.1和12.2的以數(shù)據(jù)方式的連接因此能夠僅經(jīng)由現(xiàn)有的列車總線40、44和經(jīng)由電線路26進(jìn)行，所述電線路形成第三列車總線42。