DE19944896A1

DE19944896A1 - Train location system for rail network

Info

Publication number: DE19944896A1
Application number: DE1999144896
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dziggel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-15

Abstract

The train location system uses sensors spaced throughout the rail network, responding to the mechanical energy upon passage of a train, to provide electrical energy for transmission of a coded HF signal which identifies the sensor location. The HF signals are received by a device on board the train or at the side of the track, for processing and/or transmission to an operating control for the rail network., e.g. for controlling points and/or signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von Schienenfahrzeugen.The invention relates to a method for locating Rail vehicles.

Betriebsleitsysteme von Bahnen benötigen für die sicherungstechnisch überwachte Fahrt von Zügen eine möglichst genaue Information über den augenblicklichen Ort eines Zuges. Bei einem Betrieb mit klassischen Stellwerken werden mit dieser Information Gleisabschnitte, in die jeweils nur ein Zug einfahren darf, besetzt oder frei gemeldet. Bei Linienzugbeeinflussungssystemen dienen sie zur Geschwindigkeits- und Abstandssteuerung mehrerer Züge auf einer Gleisstrecke.Operational control systems from railways need for that safety-monitored train travel as possible precise information about the current location of a train. When operating with classic signal boxes, this information track sections, in each of which only one Train may enter, occupied or registered freely. At Line control systems are used for Speed and distance control of several trains a track.

In der klassischen Signal- und Sicherungstechnik werden z. B. Induktionsschleifen verwendet, die durch die Metall-Masse eines Fahrzeuges verstimmt werden. Andere Systeme nutzen Motorrelais oder Tonfrequenzgleisstromsysteme, die beim Befahren durch den von einem Fahrzeug hervorgerufenen Achskurzschluß verstimmt werden.In classic signal and security technology, e.g. B. Induction loops used by the metal mass of a vehicle are out of tune. Use other systems Motor relays or audio frequency track current systems, which at Driving through the one caused by a vehicle Axis short can be detuned.

Bei moderneren Ortungssystemen werden Achszähler eingesetzt, mit denen nicht nur das Überfahren eines Zuges an sich gemeldet wird, sondern exakt die Anzahl der Achsen des Zuges bestimmt werden kann, so daß an jedem Meßpunkt auch die Vollständigkeit eines Zuges festgestellt wird. Die als Achszähler eingesetzten Radsensoren reagieren auf das Gewicht eines Schienenfahrzeugs bei Überfahren durch eine Achse oder sprechen auf das Eisen eines Radkranzes an. Die Radsensoren haben den Nachteil, daß sie durch starke Wirbelstrombremsen, wie sie bei Hochgeschwindigkeitszügen üblich sind, beeinträchtigt, wenn nicht gar zerstört werden können. Axle counters are used in more modern location systems, with which not only driving a train over itself is reported, but exactly the number of axes of the train can be determined so that at each measuring point also Completeness of a train is determined. As Axle counters used wheel sensors react to the weight a rail vehicle when passing over an axle or respond to the iron of a wheel rim. The wheel sensors have the disadvantage that strong eddy current brakes, as they are common on high-speed trains, impaired, if not destroyed.

Die benannten Systeme sind drahtgebunden und haben teilweise selbst für kurze Distanzen einen hohen Energiebedarf. Linienzugbeeinflussungssysteme kommen zwar mit einer einzigen Leitung im Gleisbett aus, durch die neben dem bidirektionalen Datenaustausch die Ortung als Teilfunktion erfolgt, aber auch sie erfordern eine Kabelverlegung und Energieversorgung und sind mit hohen Installationskosten verbunden. Bei Unterhaltungsarbeiten am Schotterbett muß ein teilweiser Rückbau erfolgen, damit ein Stopfen von Gleisen ausgeführt werden kann. Da solche Arbeiten in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt werden müssen, entstehen insgesamt hohe, auf die Gleisfreimeldeteile bezogene Kosten.The named systems are wired and partially a high energy requirement even for short distances. Line control systems come with a single one Line in the track bed, through which in addition to the bidirectional Data exchange takes place as a sub-function, but also they require cable laying and power supply and are associated with high installation costs. At Maintenance work on the ballast bed must be partial Dismantling is carried out so that tracks are stuffed can be. Because such work at regular intervals must be repeated, overall arise high on the Costs related to track vacancy.

In Dritte-Welt-Ländern kommt oftmals Bahnfrevel durch Kupferdiebstahl hinzu.In Third World countries, railfrequency often comes through Copper theft added.

Neben den klassischen Ortungssystemen werden in jüngster Zeit auch energieärmere Informationssysteme eingesetzt (Signal + Draht (88) 7 + 8/96, S. 38-40). Die Systeme bestehen aus streckenseitigen Geräten zur Kennzeichnung von Fahrorten und aus fahrzeugseitigen Abfrage- und Lesegeräten zur Interpretation der Ortungsdaten und zu deren Übermittlung an eine Betriebsführungszentrale. Als Übertragungsmedium für die Datenübermittlung kommen sowohl schnelle Busleitungen als auch Funkstrecken in Frage. Die Kennzeichnung erfolgt induktiv oder mit sogenannten ID-Tags auf der Grundlage der akustischen Oberflächenwellentechnik.In addition to the classic location systems, recently low-energy information systems are also used (Signal + wire (88) 7 + 8/96, pp. 38-40). The systems exist from trackside devices for marking driving locations and from vehicle-side interrogators and readers for Interpretation of the location data and its transmission to an operations management center. As a transmission medium for the Data transfer both come as fast bus lines also radio links in question. The labeling is done inductively or with so-called ID tags based on the surface acoustic wave technology.

Im letztgenannten Fall empfängt ein streckenseitiger Datenträger von einem vorüberlaufenden Fahrzeug kurze, hochfrequente Abfrageimpulse. Auf jeden solchen Abfrageimpuls sendet er eine akustische Welle auf einem piezoelektrischen Einkristall aus, auf dem sich Reflektoren befinden, die eine Identitätskennzeichnung analog einem Barcode aufweisen und deren Dateninhalt die Position des Tags im Gleis bezeichnet. Die Reflexion der akustischen Welle wird in ein HF-Signal gewandelt und abgestrahlt/und kann von einem Lesegerät des Fahrzeugs empfangen werden. Die Auswertung des Phasenwinkels der reflektierten Signale erlaubt auch die Bestimmung der Richtung und der Geschwindigkeit des Zuges. Die Leistung des rückgesandten Signals wird vollständig aus dem Abfragesignal gewonnen, so daß an der Strecke keine Hilfsenergie benötigt wird. Die Abfragesicherheit erfordert das mehrfache Lesen eines ID-Tags, in der Praxis bis zu 256 mal. Die Fahrzeuge senden ständig hochfrequente Abfragesignale aus, die bedarfsweise von den streckenseitigen Tags aufgenommen und umgesetzt werden.In the latter case, a trackside receives Disk from a passing vehicle short, high-frequency interrogation pulses. On every such impulse it sends an acoustic wave on a piezoelectric Single crystal, on which there are reflectors, one Identity identification similar to a barcode and whose data content indicates the position of the tag in the track. The reflection of the acoustic wave is converted into an RF signal converted and emitted / and can be read by a reader Vehicle are received. The evaluation of the phase angle of the reflected signals also allows the determination of the Direction and speed of the train. The performance of the returned signal is completely from the interrogation signal won, so that no auxiliary energy is required on the route becomes. Query security requires multiple readings of an ID tag, in practice up to 256 times. The vehicles constantly send out high-frequency interrogation signals that if necessary, recorded by the trackside tags and be implemented.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ortung von Schienenfahrzeugen anzugeben, mit dem eine sichere Ortung am Gleissystem ermöglicht wird, ohne daß die Fährzeuge hierzu Abfragesignale an die Tags absetzen müssen.The invention has for its object a method for Specify the location of rail vehicles with which a safe Locating on the track system is made possible without the vehicles have to send query signals to the tags.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit dem Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by the features of claim 1 in connection with the preamble. Appropriate configurations are the subject of Subclaims.

Danach wird auf die Sensoren wirkende mechanische Energie bei Annäherung oder bei Überfahren durch ein Schienenfahrzeug in elektrische Energie umgeformt, mit der kodierte HF-Signale gebildet werden, die die Identität des Meßortes und wahlweise zusätzlich weitere Streckendaten bezeichnen. Die HF-Signale werden von mindestens einem fahrzeug- oder streckenseitigen Lesegerät empfangen und verarbeitet und/oder an eine Betriebsführungszentrale weitergegeben.Then mechanical energy acting on the sensors is added Approach or when a rail vehicle runs over it in transformed electrical energy using the coded RF signals are formed, the identity of the measurement site and optional designate additional route data. The RF signals are provided by at least one vehicle or trackside Reader received and processed and / or to a Operations management center passed on.

Mit dem Verfahren können Daten über eine weitaus größere Distanz übertragen werden als mit den bisher bekannten Verfahren. Die Sensoren sind als OFW-Sensoren ausgebildet, die von Wirbelstromschienenbremsen nicht beeinflußt werden und keine drahtgebundene Energieversorgung benötigen. Von dem Schienenfahrzeug wird beim Befahren des Gleisabschnittes hinreichend mechanische Energie, z. B. durch Vibration oder Krafteinwirkung auf einen Piezo-Energiewandler oder eine Induktionseinrichtung übertragen, die einem Funksensor zugeführt wird, so daß der Funksensor die dem Ort zugeordnete Codenummer mit einer für den Empfang am Zug hinreichenden Energie funkt, die dann von einem oder mehreren Lesegeräten aufgenommen werden kann. Als Funksensoren werden vorteilhaft an sich bekannte Oberflächenwellen-Sensoren verwendet. Die Sensoren können an einer Schwelle oder an einer Schiene angeordnet sein. Das Stopfen des Gleises wird ohne Beeinträchtigung der Sensoren ermöglicht.With the method, data can be obtained over a much larger Distance are transmitted than with the previously known Method. The sensors are designed as SAW sensors, which are not affected by eddy current rail brakes and do not need a wired power supply. Of the Rail vehicle is when driving on the track section sufficient mechanical energy, e.g. B. by vibration or Force applied to a piezo energy converter or a Induction device transmitted to a radio sensor is supplied so that the radio sensor is assigned to the location Code number with a sufficient number for receipt on the train Energy sparks, which is then transmitted by one or more reading devices can be included. As radio sensors are advantageous known surface wave sensors used. The Sensors can be on a threshold or on a rail be arranged. The stuffing of the track is without Allows impairment of the sensors.

In einer vorteilhaften Ausbildung senden die Funksensoren zusätzliche physikalische Größen aus, die von der Empfangseinrichtung mitgelesen und für weitere Steuer- und Überwachungsfunktionen bewertet oder der übergeordneten Betriebsführungszentrale übermittelt werden können. Diese Streckendaten können vielfältiger Natur sein, z. B. Abstände von Weichenzungen, Kräfte an Weichen und Schienen, Dehnungen, Achszahlen der vorüberfahrende Züge und Kontaktstellungen von streckenseitigen Einrichtungen. Die Funksensoren werden dem Schienenfahrzeug über fahrzeugseitig vorhandene Streckendaten vorher bekanntgemacht, so daß bei Zugbegegnungen nicht fälschlich Daten des Nachbargleises ausgewertet werden.In an advantageous embodiment, the radio sensors transmit additional physical quantities from the Read receiving device and for further control and Monitoring functions rated or the parent Operations management center can be transmitted. This Route data can be diverse in nature, e.g. B. Clearances of switch tongues, forces on switches and rails, stretching, Number of axles of passing trains and contact positions of trackside facilities. The radio sensors are the Rail vehicle via route data available on the vehicle announced beforehand so that at train encounters not data from the neighboring track are incorrectly evaluated.

Die Übertragung der Daten erfolgt mit mehrfacher Wiederholung über einen gewissen Zeitraum, so daß trotz zufälliger, zeitlicher Überlappungen ein einwandfreies Erkennen der Daten möglich ist.The data is transferred several times over a period of time so that despite accidental temporal overlaps a perfect recognition of the data is possible.

Die Lesegeräte werden bevorzugt auf den Schienenfahrzeugen installiert, können in einer weiteren Variante aber auch durch dezentrale streckenseitige Empfangseinrichtungen realisiert werden, die die Ereignisdaten selbst weiterverarbeiten oder diese drahtgebunden oder drahtlos per Funk an eine Betriebsführungszentrale übertragen. The readers are preferred on the rail vehicles installed, but can also be used in a further variant through decentralized trackside reception facilities be realized that the event data itself further process or these wired or wireless via Radio transmitted to an operations control center.

Die Vorteile der Sensoren liegen neben der Energieeinsparung und der Vermeidung der Verkabelungskosten in der Wartungsfreiheit, der einfachen Diagnosemöglichkeit und der Verhinderung von Bahnfrevel an den Verkabelungen.The advantages of the sensors are besides the energy saving and avoiding cabling costs in the Maintenance-free, the simple diagnostic option and the Prevention of railroad level on the cabling.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention is based on a Embodiment will be explained in more detail. In the show associated drawings

Fig. 1 einen nach dem Verfahren arbeitenden Sensor, Fig. 1 shows a working according to the process sensor,

Fig. 2 das Zusammenwirken des Sensors mit einem Schienenfahrzeug und Fig. 2 shows the interaction of the sensor with a rail vehicle and

Fig. 3 das Zusammenwirken des Sensors mit einem Streckenlesegerät. Fig. 3 shows the interaction of the sensor with a distance reader.

Fig. 1 zeigt einen. Sensor, bestehend aus einem Piezoenergiewandler 1 und einem Funksensor 2. Der Piezoenergiewandler 1 besteht aus einem Piezoelement 3, das die Vibrationen eines Schienenfahrzeugs oder den Druck auf eine Schiene im Nahbereich des Wandlers 1, vorzugsweise während des Überfahrens durch ein Schienenfahrzeug in hochfrequente elektrische Energie wandelt, die über einen Schalter 4 auf ein Bandpaß-HF-Filter 5 übertragen wird, von der sie zu dem Funksensor 2 gelangt. Der Schalter 4 wirkt als Schwellwertschalter, der bei einer bestimmten Spannungshöhe am Piezoelement 3 einschaltet und die Energie für den Funksensor 2 bereitstellt. Fig. 1 shows one. Sensor, consisting of a piezo energy converter 1 and a radio sensor 2 . The piezo energy converter 1 consists of a piezo element 3 , which converts the vibrations of a rail vehicle or the pressure on a rail in the vicinity of the converter 1 , preferably while being run over by a rail vehicle, into high-frequency electrical energy, which is switched via a switch 4 to a bandpass HF Filter 5 is transmitted, from which it reaches the radio sensor 2 . The switch 4 acts as a threshold switch, which switches on at a certain voltage level at the piezo element 3 and provides the energy for the radio sensor 2 .

Der Funksensor 2 besteht aus einem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 6, auf dessen akustischer Laufstrecke sich eine Anzahl von Reflektoren 7 in verschiedenen Abständen voneinander befinden, die einen digitalen Code repräsentieren. Ein Interdigitalwandler 8 empfängt das Eingangs-HF-Signal und sendet darauf eine akustische Welle aus, die sich längs der Laufstrecke ausbreitet und an jedem Reflektor 7 reflektiert wird. Nach Wandlung der reflektierten Signale am Interdigitalwandler 8 in HF-Signale werden diese von der Antenne 9 ausgestrahlt.The radio sensor 2 consists of a piezoelectric single crystal substrate 6 , on the acoustic path of which there are a number of reflectors 7 at different distances from one another, which represent a digital code. An interdigital transducer 8 receives the input RF signal and thereupon emits an acoustic wave which propagates along the running path and is reflected on each reflector 7 . After converting the reflected signals at the interdigital transducer 8 into RF signals, they are emitted by the antenna 9 .

Wie Fig. 2 zeigt, können die kodierten HF-Signale von einer Empfangsantenne 10 eines Schienenfahrzeugs 11 empfangen, von einem Lesegerät 12 gelesen und anschließend per Funkstrecke 13 an eine Betriebsführungszentrale 14 gesendet werden, die auf umgekehrtem Weg dann Steuerungsbefehle an das Schienenfahrzeug 11 bzw. an Leiteinrichtungen geben kann.As shown in FIG. 2, the coded RF signals can be received by a receiving antenna 10 of a rail vehicle 11 , read by a reading device 12 and then sent via radio link 13 to an operations control center 14 which, in the opposite way, then sends control commands to the rail vehicle 11 or can give to control facilities.

Zum Beispiel kann über ein am Gleis installiertes Tag 1, 2 die Stellung einer Weiche 15 angegeben werden, die nach Überfahren der weiteren Sensoren 16 und 17 bzw. 16 und 18 und nach entsprechender Meldung an die Betriebsführungszentrale 14 dann gegebenenfalls wieder zurückgestellt werden kann. Je nach Länge des Zuges können auch mehrere Lesegeräte 12 vorhanden sein, wobei zwischen den Lesegeräten 12 per Funk oder leitungsgebunden eine Verbindung derart geschaffen sein kann, daß die eingelesenen Signale zunächst an ein ausgewähltes Lesegerät 12 übertragen und dort weiterverarbeitet werden. Ist ein Lesegerät 12 am Zugende angeordnet, so kann aus dem von ihm weitergegebenen Signal gleichzeitig auf die Vollständigkeit des Zuges geschlossen werden.For example, the position of a switch 15 can be specified via a day 1 , 2 installed on the track, which can then be reset if necessary after driving over the further sensors 16 and 17 or 16 and 18 and after corresponding notification to the operations control center 14 . Depending on the length of the train, a plurality of reading devices 12 can also be present, it being possible for a connection to be created between the reading devices 12 by radio or wired in such a way that the read signals are first transmitted to a selected reading device 12 and processed there. If a reading device 12 is arranged at the end of the train, the completeness of the train can be deduced from the signal passed on by it at the same time.

In Fig. 3 wird eine andere Variante der Signalverarbeitung gezeigt. Die HF-Signale werden hierbei nicht von dem Schienenfahrzeug 11, sondern von einem Streckenlesegerät 19, das mit dem Sensor 2 oder mit den Sensoren 2, 16, 17 und 18 kommuniziert, empfangen und weitergeleitet. Die Weiterleitung kann drahtgebunden oder per Funk erfolgen. Von der Betriebsführungszentrale 14 kann darauf über ein Stellwerk 20 eine entsprechende Weichenstellung veranlaßt werden.Another variant of the signal processing is shown in FIG . The HF signals are not received and forwarded by the rail vehicle 11 , but by a route reader 19 , which communicates with the sensor 2 or with the sensors 2 , 16 , 17 and 18 . The forwarding can be wired or by radio. An appropriate switch setting can then be initiated by the operations control center 14 via an interlocking 20 .

Claims

1. A method for locating rail vehicles with sensors arranged locally distributed on the rail system, characterized in that mechanical energy acting on the sensors is converted into electrical energy when driving over a rail vehicle, and thus coded RF signals are formed which represent the identity of the measurement location and optionally additionally denote further route data, and that the HF signals are received and processed by at least one vehicle or route-side reading device and / or passed on to an operations control center.

2. The method according to claim 1, characterized in that the data is passed on by radio from the reader.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the coded RF signals multiple times read one after the other and compared.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the location information for Synchronization of a vehicle-based measuring system is used.

5. The method according to claim 1, characterized in that the location information for controlling switches, barriers and / or signal systems is used.