Zuverlässige Computersysteme in der Eisenbahnsicherungstechnik ...
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<strong>Zuverlässige</strong> Zuverl ssige <strong>Computersysteme</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Eisenbahnsicherungstechnik</strong> von<br />
Alcatel Transport Solutions Austria<br />
Alcatel Transport Solutions Austria – Dr. Günter Grünsteidl<br />
Übersicht<br />
All rights reserved © 2006, Alcatel<br />
Eisenbahnbetrieb: Fahrwegsicherung / Zugsicherung<br />
Alcatel Transport Solutions Austria (TS-AT)<br />
Elektronisches Stellwerk ELEKTRA (Alcatel 6131)<br />
Systemarchitektur<br />
TAS Control Platform<br />
FEC-Subsystem (Field Element Controll<strong>in</strong>g)<br />
ETCS Level 1 System Alcatel 6413 AlTrac (On-Board System OBS)<br />
OVE-GIT / 07.11.2006<br />
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All rights reserved © 2006, Alcatel<br />
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Eisenbahnbetrieb<br />
Warum erfor<strong>der</strong>t <strong>der</strong> Eisenbahnbetrieb im Gegensatz zum<br />
Straßenverkehr e<strong>in</strong>e umfassende Sicherung?<br />
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Sicht<br />
Bremsweg<br />
Sicht<br />
Bremsweg<br />
Fahren auf Sicht möglich.<br />
Nur Nur e<strong>in</strong> e<strong>in</strong> Teil Teil des des Bremsweges Bremsweges ist ist überschaubar<br />
überschaubar.<br />
überschaubar<br />
Ke<strong>in</strong> Ke<strong>in</strong> Ke<strong>in</strong> Fahren Fahren Fahren auf auf auf Sicht Sicht. Sicht Sicht<br />
Based on slides from Ing. Peter Wegenste<strong>in</strong><br />
Theorie Theorie:<br />
Theorie<br />
Praxis Praxis: Praxis<br />
Eisenbahnbetrieb<br />
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Sicht<br />
Bremsweg<br />
Start Start Ziel<br />
Ziel<br />
Sicht<br />
Bremsweg<br />
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Start Start Dieser Dieser Bereich Bereich muss muss gesichert gesichert werden.<br />
werden. Ziel<br />
Ziel<br />
Based on slides from Ing. Peter Wegenste<strong>in</strong><br />
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All rights reserved © 2006, Alcatel<br />
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Eisenbahnbetrieb: Fahrwegsicherung/Zugsicherung<br />
“Zentrale”<br />
<br />
Bahnhof A <br />
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<strong>Zuverlässige</strong> <strong>Computersysteme</strong><br />
Sichtweite<br />
Bremsweg<br />
Fahrwegsicherung:<br />
Streckenbasierend<br />
“zentrale” Steuerung<br />
Stellwerkstechnik<br />
fahrzeugbezogen, Signalisierung<br />
Belegung Fahrwegabschnitte<br />
Bahnhof B <br />
Page 5<br />
Zugbee<strong>in</strong>flussung/<br />
Zugsicherung:<br />
Fahrzeugbasierend<br />
„dezentrale“ Steuerung<br />
European Tra<strong>in</strong> Control<br />
Systems (ETCS)<br />
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Eisenbahnbetrieb: Fahrwegsicherung / Zugsicherung<br />
Alcatel Transport Solutions Austria (TS-AT)<br />
Elektronisches Stellwerk ELEKTRA (Alcatel 6131)<br />
Systemarchitektur<br />
TAS Control Platform<br />
FEC-Subsystem (Field Element Controll<strong>in</strong>g)<br />
ETCS Level 1 System Alcatel 6413 AlTrac (On-Board System OBS)<br />
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Alcatel Transport Solutions<br />
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Mehr als 100 Kunden <strong>in</strong> mehr als 50 Län<strong>der</strong>n<br />
Umsatz 695 M€<br />
Mitarbeiter 3.064<br />
R & D 67 M€<br />
Top 3 Fahrwegsicherung / Stellwerkstechnik<br />
Top 3 Zugsicherung / Zugbee<strong>in</strong>flussung<br />
N o 1 Elektronische Achszähltechnik<br />
Transport Solutions Austria<br />
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General Manager: Dr. Alfred Vei<strong>der</strong><br />
Voll<strong>in</strong>tegriertes Unternehmen mit Entwicklung, RAMS,<br />
Vertrieb, Produktmanagement, Stabstellen.<br />
Aktuellen Kennzahlen: ~57 M€ Umsatz, ~250 Mitarbeiter<br />
Turn-Key <strong>in</strong>tegrierte Lösungen für Eisenbahnbetriebsführung<br />
Globales Kompetenzzentrum und Produktverantwortung<br />
für<br />
Elektronische Stellwerkstechnik<br />
ERTMS/ETCS Systeme (Schwerpunkt Level 1)<br />
TAS Software Plattform (Rechnerbasistechnologien)<br />
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TS-AT Leit- und Sicherungstechnik<br />
Elektronisches Stellwerk Alcatel 6163 ELEKTRA<br />
Bedienplatz und Stellwerksraum Testlabors bei TS-AT <strong>in</strong> Wien<br />
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TS-AT Zugsicherungs- und Bee<strong>in</strong>flussungstechnik<br />
ERTMS/ETCS System Alcatel 6413 AlTrac<br />
ETCS L1 Fahrzeugausrüstung ETCS L1 Streckenausrüstung ETCS L1 Projektierung<br />
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TS-AT Kompetenzzentrum Basistechnologien<br />
TAS Control Platform<br />
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• Vital software platform<br />
• Enables hardware <strong>in</strong>dependent signall<strong>in</strong>g<br />
applications<br />
• Used for all signall<strong>in</strong>g applications<br />
as part of Alcatel TAS equipment practice<br />
Stellwerkssystem Achszähler ETCS Fahrzeuggerät<br />
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Eisenbahnbetrieb: Fahrwegsicherung / Zugsicherung<br />
Transport Automation Solutions (TAS) of Alcatel<br />
Elektronisches Stellwerk ELEKTRA (Alcatel 6131)<br />
Systemarchitektur<br />
TAS Control Platform<br />
FEC-Subsystem (Field Element Controll<strong>in</strong>g)<br />
ETCS Level 1 System Alcatel 6413 AlTrac (On-Board System OBS)<br />
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ELEKTRA – Elektronisches Stellwerkssystem<br />
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Skalierbar für verschiedenen<br />
Anlagengrößen (Anzahl <strong>der</strong><br />
Außenelemente, Anzahl <strong>der</strong> Bedienplätze,<br />
Anzahl möglicher Fahrstrassen usw.)<br />
Erfüllung <strong>der</strong> höchsten Sicherheits- und<br />
Zuverlässigkeitsanfor<strong>der</strong>ungen (European<br />
Norm CENELEC, EN 50129, Safety<br />
Integrity Level 4)<br />
Zugelassen und e<strong>in</strong>gesetzt <strong>in</strong> Österreich,<br />
Schweiz und Ungarn<br />
Integrierte Fernbedienungsfunktionalität<br />
Standardisierte Schnittstellen zu den<br />
Peripheriekomponenten<br />
Steuerung von Relaisstellwerken<br />
Effizientes Diagnose- und<br />
Wartungskonzept.<br />
ELEKTRA – Funktions-/Sicherungs-Kanäle<br />
Electronic Interlock<strong>in</strong>g System ELEKTRA<br />
Field Element Controll<strong>in</strong>g (FEC) subsystem<br />
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VCA<br />
VCB<br />
DGP<br />
CCA<br />
CCB<br />
FECA<br />
FEC with TTP<br />
FECB<br />
Railway Validator<br />
Man-Mach<strong>in</strong>e Control Central Control Field Element Control<br />
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ELEKTRA – Sicherheits-Architektur<br />
<strong>in</strong>terlock<strong>in</strong>g<br />
functionality<br />
CCA<br />
element<br />
functionality<br />
ECA<br />
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MMI functionality / components of the operator<br />
TTP<br />
comm.<br />
track side elements<br />
diverse<br />
<strong>in</strong>terlock<strong>in</strong>g<br />
functionality<br />
CCB<br />
LAN<br />
logical channel comm.<br />
safety bag<br />
<strong>in</strong>terface<br />
functionality<br />
ICA<br />
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<strong>in</strong>terlock<strong>in</strong>g <strong>in</strong>terfaces<br />
diverse<br />
element<br />
functionality<br />
ECB<br />
diverse<br />
<strong>in</strong>terface<br />
functionality<br />
ICB<br />
ELEKTRA – Systemarchitektur<br />
communication<br />
ommunication<br />
via via X.25<br />
(SSU;TCD)<br />
LDA LDB<br />
ICA<br />
CCA CCB<br />
ESM<br />
LAN (Ethernet)<br />
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2-kanalige Systemarchitektur<br />
(safety-bag Konzept)<br />
Diversitäre Spezifikationen<br />
Diversitäre Programmierparadigmen<br />
prozedural<br />
regelbasierent<br />
Sicherheitsrelais am Interface<br />
für die Ansteuerung <strong>der</strong><br />
Außenelementen<br />
HMI<br />
HMI<br />
Central<br />
Central<br />
Controller<br />
Controller<br />
DGP<br />
1 M<br />
ECA ECB ECA ECB<br />
ICB 1<br />
IF1 IF4<br />
„Cold Stand-by“ &<br />
„Hot Stand-by“<br />
Element Element<br />
Element<br />
Controller<br />
Controller<br />
Fieldbus (TTP-Bus) Fieldbus (TTP-Bus)<br />
N 1<br />
N<br />
ICA ICB<br />
ICA ICB ICA ICB<br />
IF1 IF4<br />
IF1 IF4 IF1 IF4<br />
All rights reserved © 2006, Alcatel<br />
„Warm<br />
Stand-by“<br />
„Hot<br />
Stand-by“<br />
Interface to<br />
outdoor outdoor elements<br />
elements<br />
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ELEKTRA – Redundanzkonzept<br />
WP-1 WP-10<br />
. . . . . .<br />
CC1<br />
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HMI<br />
HUB1-1 HUB2-1<br />
DGP<br />
CC2<br />
EC1-1 . . EC1-4 EC2-1 . . EC2-4<br />
.<br />
.<br />
ELEKTRA – Bedienplatz<br />
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Hohe Verfügbarkeit durch<br />
redundante<br />
Rechnerkomponenten und<br />
redundante<br />
Kommunikationsverb<strong>in</strong>dungen<br />
automatische<br />
Redundanzumschaltung<br />
Diagnose <strong>der</strong> ausgefallenen<br />
Komponenten<br />
ke<strong>in</strong>e Präventivwartung<br />
notwendig<br />
Beispiel für e<strong>in</strong>en Bedienplatz <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em mittelgroßen<br />
Bahnhof<br />
EC-ELEM: PCB.-2<br />
(12/12/2) BEDIENUNG: 99-<br />
02-15 01:01:44 (380)<br />
VCA.-1 Element: EBR@WH2 (1/1) -<br />
Weichenheizung<br />
E<strong>in</strong>gang: Weichenheizung e<strong>in</strong><br />
Stoerung: *Antivalente<br />
E<strong>in</strong>gaenge vorhanden<br />
Kommando: ohne Kommando<br />
Scan-Inp: 110000000<br />
Diagnosis<br />
Monitor<br />
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Operator Monitors Time-table Monitor<br />
(sett<strong>in</strong>g routes accord<strong>in</strong>g to<br />
time table)<br />
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ELEKTRA – HW/SW Technologie<br />
HW/SW Components Off-The-Shelf (COTS), z.B.<br />
Rechnerboards<br />
HW auf standardisierten Modulen<br />
Personal Computer HW & OS (L<strong>in</strong>ux, Microsoft-OS)<br />
Telekommunikations-Equipment für die Datenübertragung<br />
Kommunikationsprotokoll-Software (Protokoll-Stacks)<br />
Computer Technologien haben immer kürzere Innovationszyklen.<br />
„Lebensdauer“ <strong>der</strong> Applikationssoftware muss daher von <strong>der</strong> „kurzen<br />
Lebensdauer“ <strong>der</strong> COTS-Technologiekomponenten entkoppelt werden.<br />
Berücksichtigung durch die ELEKTRA Systemarchitektur durch<br />
Aufrechterhaltung/Stabilität <strong>der</strong> HW/SW-Schnittstellen<br />
TAS Control Platform<br />
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