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flAnordnung zur Übertragung von Informationen zu fahrenden Zügen"
Die Erfindung b::trifft eine Anordnung zur Übertragung von Informationen von bestimmten,
entlang der Gleise lugenden Punkten zu fahrenden Zügen.
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Die Regelung und Überwachung von schnell fahrenden Zügen macht die
Übertragung von öri.lichen oder geographischen Informationen -nachfolgend als "Orts-Informationen",bezeichnet
- erforderlich, die sich auf Gleismerkmale, wie beispielsweise Neigungsverhältnisse,
(zulässige) Geschwindigkeit, Kennzeichnung von Stationen oder Haltepunkten od.dgl.
sowie die diesen Merkmalen zugeordneten Entfernungen. Zur Angabe verschiedener Grössen
.mit ausreichender Sicherheit und Zuverlässigkeit wird eine beträchtliche Informationskapazität
der Übertragungseinrichtung benötigt und weitere Umstände können dazu führen,
daß
eine stetige Übertragung von einer zentralen Stelle aus sich nicht rechtfertigt.
Im Idealfall sollten daher Ortsinformationen vom Gleis an geeigneter Stelle mittels
Einrichtungen übertragen werden, die nur ein Minimum an Wartung # erfordern. Bekannte
übliche Mittel, wie z.B. Magnete oder abgestimmte Schaltkreise, die so angeordnet
sind, dass mit ihnen Einrichtungen auf der Lokomotive im Augenblick des Überfahrens
beeinflußt werden, werden dann@untragbar kompliziert und nicht ausreichend anpassungsfähig,
wenn sie dazu bestimmt sind, mehr äls einige wenige.Informationseinheiten zu übertragen.
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Der Zrfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile bekannter
Übertragungseinrichtungen der genannten Art zu beseitigen und eine Anordnung zu
schaffen, die besser als die bisher bekannten den Forderungen der Praxis gerecht
werden, insbesondere in einfacher Weise eine Übermittlung einer größeren Informationsmenge
zu ermöglichen. Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, die Informationen
verschlüsselt zu übertragen, wobei jede dieser Informationen aus einer vorbestimmten
Anzahl von Informationselementen oder -Bits besteht, deren jedes einen von zwei
Werten, die in üblicher Weise mit 11111 (11L!1) und 110" bezeichnet werden, aufweist
und jedes Element oder Bit eindeutiggekennzeichnet ist.
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Dazu enthält eine Anordnung zur Übertragung von Informationen von
bestimmten, entlang der Gleise angeordneten Punkten zu fahrenden Zügen, erfindungsgemäß
eine Anzahl von Leiterschleifen, die hintereinander entlang des Gleises an einer
Informationsstelle angeordnet sind, ferner eine Wechselstromquelle
zur
gleichzeitigen Erregung,(Induzierung) aller dieser Leiterschleifen, sowie auf dem
Zug Empfangsmittel, die nacheinander induktiv mit jeder dieser Schleifen dann gekoppelt
werden, wenn der Zug die Informationsstelle überfährt, sodaß von jedem dieser Leiterschleifen
ein Informationselement oder Bit empfangen wird.
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Die Leiterschleifen können nach einem weiteren vorteilhaften ItIerkmal
der Erfindung von einem Sender auf dem Zug erregt werden, der in den Leiterschleifen
einen Vlechselstrom mit einer Frequenz von 20 - 150 kHz induziert.
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Nach einer vorteilhaften Abwandlung der Erfindung können die Leiterschleifen
jedoch auch von einer stationären Wechselstromquelle aus über sich entlang des Gleises
von einer Informationsstelle zur anderen erstreckende elektrische Leiter erregt
werden, wobei diese Wechselstromquelle ebenfalls im genannten .Frequenzbereich arbeitet.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung besteht die von einer Informationsstelle
am Gleis abzurufende Ortsinformation aus einer Kombination von binär verschlüsselten
Informationsbits,, wobei jedes dieser Bits entweder den vorbestimmten Wert "L" oder
'#0" auf1-.eisen kann, je nachdem die Leiterschleife, von 'der das Bit abgerufen
wird im Uhrzeigersinn oder im Gegen-- zeigersinn verläuft bzw. angeordnet ist. Auf
di,se Weise kann der Ortsinformation der gewünschte Inhalt dadurch gegeben werden,
dass die die Informationsbits liefernden Leiterschleifen entsprechend einer vorbestimmten
Kombination angeordnet werden.
Enthält die Ortsinformation beispielsweise
vier Bits, so können diese die Dualzahlen 10119 1001 oder irgend eine andere
mittels vier Bits darstellbare Dualzahl repräsentieren, je nach dem gewünschten
Inhalt der zum Zug zu übertragenden Ort s inf o rmat ion.
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Die für einen bestimmten Ort (Informationsstelle) am Gleis vorgesehene
Ortsinformation kann aber auch aus mehreren Teilen bestehen, deren jeder aus einer
Anzahl von Informationsbits zusammengesetzt ist, die von entlang des Gleises in
Abständen von den die anderen Teile der Ortsinformation liefernden Leiterschleifen
angeordneten Leiterschleifen abgerufen werden. So kann beispielsweise eine Ortsinformation
auf folgende Weise aus drei Teilen bestehen:.
| Anzahl Bits Informationsinhalt |
| xZuleitung einer Information zu einer |
| bestimmten Einrichtung auf der Loko- |
| motive |
| y Information, z.B. Neigungsverhältnisse, |
| Wert der Geschwindigkeitsbegrenzung, |
| Stations- oder Haltepunktskennzeichnung |
| od.dgl. |
| z Ende der Information einschließlich |
| des zugeordneten Abstandes zur nächsten |
| Informationsstelle. |
Die Ortsinformation kann daher als ein vom Gleis zum Zug übermitteltes Telegramm
angesehen werden, wobei nur bestimmte Bit-'Kombinationen gültige Bedeutung haben,
und zur Sicherstellung der Sicherheit der Übertragung und zum Verhindern des Abrufens
von
Leiterschleifen, wenn diese in umgekehrter Richtung überfahren werden, eine dem
Grade der erforderlichen Vollständigkeit und Unversehrtheit entsprechende Redundanz
verwendet wird. Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung an
Hand der Zeichnung, dia Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, beschrieben.
Es zeigt: Figo 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Übertragungsanordnung,
Fg. 2 Einzelheiten der Anordnung der Leiterschleifen gemäß Figo 19 Fig. 3 ein zweites
Ausführungsbeispiel der Übertragungseinrichtung, und Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren l und 2 ist die Mittellinie eines Eisenbahngleises
durch die.st rich-punktierte Linie CZ angezeigt, Die Ortsinformationsstelle weist
eine Reihe von heiterschleifen 10 bis 19 sowie parallel zueinander angeordnete,
entlang dem Gleis verlaufende elektrische Leiter 20 und 21 auf. Zwischen den Leitern
20 und 21 ist an ihrem einen Ende ein Kondensator 0 geschaltet. Bei einem typischen
Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand der beiden Leiter 20 und 21 voneinander
30 cm.
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Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist,. in der nur zwei Leiterschleifen 10
und 11 dargestellt sind, sind diese miteinander über den Leiter 20 in Reihe ges-haltet
verbunden. Es ist klar, dass die
weiteren in Fig. 2 nicht dargestellten
Leiterschleifen in ähnlicher Weise angeordnet und miteinander verbunden sind, wie
die dargestellten Schleifen 10 und 11, die be:, dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei Windungen aufweisen ,jedoch auch jede andere gewünschte Anzahl von Windungen
besitzen können. Die Leiterschleifen 10 und 11 haben untereinander entgegengesetzten
Wickelsinn: Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß d-.e Schleife 10 im Uhrzeigersinn, die
Schleife 11 entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt ist. Für die nachfolgende Beschaeibung
sei festgelegt, dass die im Uhrzeigersinn gewickelte Leiterschleife 10 das Binärbit
"EI' und die im Gegenzeigersinn gewickelte Schleife 11 das Binärbit "0" liefert.
In Figo l ist fier die weiteren Leiterschleifen 12 bis 19 jeweils das zugeordnete,
von ihnen gelieferte Binärbit - "EI' oder 11011- angegeben; demge4äß sind
bei der Ortsinformationsstelle in Figo 1 die Leiterschleifen 10p12,14,17 und 18
im Uhrzeigersinn, die anderen en-t,-,egen der.. Uhrzeigersinn gewickelt. Die Leiterschleifen
10 bis 19 sind jeweils auf zugeordneten Gleisschwellen 23 angeordnqt und bilden
zusammen eine sich entlang des Gleises,-in der Nähe der einen Schiene 24 desselben
erstreckende Reihe.
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Zur Erregung der Leiterschleifen ist auf der Lokomotive des Zuges
, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung des Pfeiles 25 fährt,
ein Sender T vorgesehen. Der Sender T enthält einen Osoillator und einen Leistungsverstärker
von an sich bekannter Bauart, der eine hohe Ausgangsleistung liefert, beispielsweise
der Sendeantenne 30 Watt zuführt. Ausserdem liefert der Sender T ein schwaches
Signal
V,. das einem Empfänger R zu dessen Polarisation zugeführt wird, wobei der Empfänger
R grundsätzlich einen an sich bekannten Phasendetektor enthält.
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Eine-Antenne A weist die Form einer waagrecht angeordneten rechteckigen
Schleife auf und hat beispielsweise eine -Länge von 60 cm und eine Breite von 30
cm; sie ist. symmetrisch zur Mittellinie CL des Gleises ungefähr 30 cm oberhalb
desselben angeordnet. Eine der beiden langen Seiten der Antenne bewegt sich daher
entlang des Gleises parallel zum Leiter 20 und zwar in einer senkrechten, diesen
Leiter enthaltenden Ebene ,_ während die gegenüberliegende lange Seite der Antenne
A in ähnlicher Weise in Bezug auf den Leiter 21 angeordnet ist.
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Das in der Antenne A durch den in ihrer Schleife fliessenden Strom
il erzeugte elektromagnetische Feld induziert in dem g--schlossenen Leiterkreis
B einen Strom i2, der durch den Kondensator C, dessen Kapazität so gewählt ist,
dass der Kreis B mit der Senderfrequenz in Resonanz schwingt, verstärkt wird. Dieser
Strom i2 fließt durch die Leiterschleifen 10 bis 19 und erzeugt dort ein örtliches
elektromagnetisches VTechselfeld in jeder dieser Schleifen.
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".f der Zuglokomotive ist ferner eine Empfangsantenhe E vorgesehen,
die` ebenfalls wie die Antenne A die Form einer rechteckigen Schleife hat, und in
einer waagrechten Ebene angeordnetist. Diese L%pfangsantenne ist auf der Lokomotive
auf einer Seite der Mittellinie des Gleises derart angeordnet, dass beim
Passieren
der Informationsstelle durch die Lokomotive die Antenne E unmittelbar über jede
der Schleifen.10 bis 19 bewegt wird. Beim Passieren einer dieser Leiterschleifen
durch die, Antenne E, wird durch das örtliche Feld derselben eine Wechselspannung
V2 induziert, die die gleiche Frequenz wie V1 hat und die dem Empfänger R zugeführt
wird, Jenachdem nun die betreffende Leiterschleife im Uhrzeugersinn oder entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn gewickelt ist, wird die induzierte Spannung V2 in Phase mit der
polarisierenden Spannung V1 oder gegenphasig zu dieser sein. Für das beschriebene
Ausführungsbeispiel wurde festgelegt, dass im Uhrzeigersinn gewickelte Leiterschleifen
ein Binärbit 11L11 und entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gewickelte das Binärbit
"0" liefern, Im Empfänger R findet daher ein Vergleich der relativen Phasen von
V1 und V2 jedesmal statt, wenn die Empfangsantenne E eine der Leiterschleifen passiert
und vom Empfänger wird eine erste Form eines Ausgangssignal erzeugt, die das Binärbit
Hilf repräsentiert, zum anderen eine Ausgangssignalform., die das Binärbit 11011
darstellt. Diese Ausgangssignale werden einem an sich bekannten Dekoder zugeführt,
der die Folge der Binärbits auswertet, um automatisch die Regelung des Zuges entsprechend
dem Inhalt der Ortsinformation einzuleiten bzwo durch Sicht- oder Schallzeichen
den Lokomotivführer entsprechend hierzu anleitet.
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Beispielsweise sei nachfolgend eine Zuordnung der Leiterschleifen
zu verschiedenen Teilen der Ortsinformation inne r-. halb der Schleifenreihe 10
bis 19 angegeben, wenn ein
"Gleistelegramm" aufgestellt werden
soll: Die Leiterschleifen 10 bis 12 werden zur Angabe der"Adressel'verwendetj, d.ho
zur Kennzeichnung der Informationsstelle, damit die.-Information der geeigneten
Regeleinrichtung-auf der Lokomotive zugeleitet wird; die Leiterschleifen 13 bis
16 werden benutzt, um den Informationsinhalt darzustelleng und die"Leiterschleifen
17 bis 19 werden zur Angabe des Endes der Information benutzt. Soll irgend ein Teil
einer Ortsinformation geändert werden, so ist die Kombination der Binärbits zu ändern,
was bei dem besohriebenen Ausführungsbeispiel leicht und einfach dadurch erreicht
wird, dass eine oder mehrere_heiterschleifen umgedreht (invertiert) werden, wie
dies aus Fig. 2 leicht zu erkennen ist. Vorteilhafterweise ist jede dieser Leiterschleifen
in einer elektrischen Isoliermasse eingebetet (in Figo 2 durch schräge Schraffur
26 angedeutet), die als Schutzüberzug dient und die gleichzeitig ein Umdrehen der
Leiterschleife in einfacher Weise ermöglicht. Die Antennen A und E sind in Längsrichtung
voneinander soweit entfernt angeordnet,, dass in 'Bezug auf direkte Kopplung zwischen
beiden eine ausreichende Dämpfung sichergestellt ist; beispielsweise in einem Abstand
von 2,5 Meters Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Antennenschleifen
A und E in waagrechten Ebenenen angeordnet. "Die Antenne E kann aber auch, ebenso
wie die Leiterschleifen, mit ihren Ebenen senkrecht angeordnet werden, wobei die
Antenne E dann im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Leiterschleifen zu
liegen eommen, was eine gute Kopplung:"
zwischen beiden ermöglicht.
Dadurch wird die direkte Kopplung zwischen den beiden Antennen A und E verhindert
bzw. ausreichend vermindert und gleichzeitig wird auch die direkte Aaskopplung der
Antenne A an die Leiterschleifen mehr reduziert, als die an die beiden parallelen
Leiter 20 und 21. Auch bei dieser Anordnung kann die Information, die von einer
Leiterschleife geliefert wird, von "litt nach 110" umgeändert werden bzw, umgekehrt,
indem die Schleife einfach um 180o umgedreht wird.
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Bei dem in Fig.3 darges;ellten Ausführungsbeispiel ist der geschlossene
Schaltkreis anders ausgebildet als der in Fig.2o Hier sind Leiterschleifen 101 bis
106 dargestellt, von denen jede symmetrisch zur Mittellinie CL des Gleises angeordnet
ist und die Empfangsantenne E auf der Lokomotive daher sich entlang der 1littellinie
CL bewegt. Aus diesem Grunde muss bei diesem Ausführungsbeispiel die Sendeantenne
A von der Empfangsantenne E mindestens einen Abstand gleich der von den Leiterschleifen
eingenommenen Länge des Gleises haben und die Längserstreckung der beiden Leiter
120 und 121 entlang des Gleises muss die von den Leiterschleifen eingenommenen Gleislänge
übersteigen, damit bis zur vollständige Passage der Empfangsantenne über die Leiterschleifen
eine einwandfreie Erregung der letzteren sichergestellt ist.
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Der geschlossene Schaltkreis gemäß Fig.4 ist dem in den Figuren 1
und 2 dargestelltem ähnlich, indem er Leiterschleifen 210 bis 213 von ähnlicher
Form und Anordnung wie die Leiterschleifen 10 --19 in Fig. 1 und 2 aufweist. Die
Leiterschleifen
werden aber hier von einer stationären Z'iechselstromquelle
S .über Leiter 220 und 221 erregt. Von dieser einen Quelle S aus können mehrere
Ortsinformationsstellen erregt werden. Auch können die Leiter 220 und 221 ausser
zur Erregung der Informationsstellen noch als stetiges Verbindungsglied zum Zug
mittels einer Detektorspule am Zug dienen, die an einem oder an beide Leiter 220
und 221 induktiv angekoppelt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird, wie am den baschriebenen
Ausführungsbeispielen ersichtlich, an jeder Informationsstelle eine Schaltung verwendet,
die Informationen dual verschlüsselt liefert und deren Informationskapazität proportional
zu: den verschiedenen Kombinationen von Binärbits ist, die mit der Anzahl der benutzten
Leiterschleifen aufgestellt werden können. Die Einrichtung ist aussärdem praktisch
wartungsfrei und im Falle dass die Stromversorgung auf Zuge angeordnet ist,-wird
gleisseitig keine Stromquelle erforderlich.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und/oder beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfaßt auch alle Teil- und Unterkombinationen
der Einzel- _ merkorale.