DE2061813A1 - Verfahren zur Feststellung des Ortes von Fahrzeugen auf einer vorgegebenen Fahrstrecke - Google Patents

Description

GutehoffnungsMitte Aktiengesellschaft

1 1106 H.Dez. 1970

Verfahren zur Feststellung des Ortes von Fahrzeugen auf einer vorgegebenen Fahrstrecke

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, welches zur Feststellung des Ortes von Fahrzeugen auf einer vorgegebe- ä nen Fahrstrecke verwendet werden soll. Es wird hierzu eine entlang der Fahrstrecke angeordnete Hochfrequenz-Leitung mit partiellem Außenfeld eingesetzt.

Bei Bahnlinien und internationalen Schiffahrtswegen, d.h. bei festliegenden Fahrstrecken, ist es heute und besonders in naher Zukunft wünschenswert, durch Ortung der diese Fahrstrecken benutzenden Fahrzeuge die Möglichkeit zu erhalten, eine Steuerung des Verkehrsflusses durchführen zu können, wodurch gleichzeitig die Fahrstrecke optimaler ausgenutzt und die Sicherheit wesentlich erhöht werden kann. Eine solche Ortung ist grundsätzlich mit den heute vorhandenen technischen Möglichkeiten, wie z.B. dem Radar, ™ durchführbar. Das Radarverfahren arbeitet zweidimensional und bringt daher viele Informationen, die für den Betrieb der geschilderten eindimensionalen Fahrstrecken nicht erforderlich sind. Dazu kommt, daß mit diesem Verfahren in Kurven der Fahrstrecken besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um die zweidimensionalen Informationen möglichst einfach in die gewünschte eindimensionale Strecke zu übertragen. Außerdem sollten die gewonnenen Informationen zur schnelleren und sichereren Auswertung möglichst in digitaler Form vorliegen, ura sie direkt in Prozeßrechner eingeben zu können.

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Es sind für die Durchführung von Fahrzeugortungen auf vorgegebenen Fahrstrecken leitungsgebundene Quasi-Radar-Anlagen denkbar, bei denen die Ortungsimpulse über Hochfrequenz-Leistungen gegeben werden, die ein größeres, partielles Außenfeld haben, das durch die Fahrzeuge so stark gestört wird, daß Reflektionen innerhalb der Hochfrequenz-Leitungen ausgelöst werden, die eine Ortung ermöglichen. Dieses Verfahren läßt sich auch auf das bekannte im Luftverkehr angewendete Sekundär-Radar-Prinzip erweitern. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ortunssimpulse, die ihrerseits sehr kurze Kennungen der Fahrzeuge erfordert. Die nohe Ausbreitungsgeschwindigkeit bedingt einerseits hohe Frequenzen für die Kennungen und andererseits muß für kleinere Fahrzeuge, die das Hochfrequenzfeld weniger beeinflussen, eine relativ hohe Auflösung verlangt werden, was wiederum kurze Impulse erfordert. Beide Forderungen führen zu höheren Dämpfungen und bedingen ein aufwendiges Ortungssystem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ortung von Fahrzeugen anzugeben, das mit einfachsten Mitteln arbeitet und jedem Fahrzeug genügend Zeit zur Abgabe seiner Kennung sowie eventueller Zusatzinformationen gibt. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die Hochfrequenz-Leitung von zwei Endpunkten aus mittels zweier Sender zwei unterschiedliche Hochfrequenzen eingespeist werden, die mit der gleichen Niederfrequenz moduliert werden, deren halbe Wellenlänge etwa der Länge der Fahrstrecke entspricht, daß die beiden von den beiden Endpunkten eingespeisten Niederfrequenzen in einer in den Fahrzeugen angebrachten Empfangseinrichtung durch Demodulation empfangen werden, daß in der Empfangsrichtung ein Phasenvergleich der beiden Niederfrequenzen

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zur Ermittlung diskreter Punkte mit bestimmten Phasenunterscnieden durchgeführt wird, daß die Phasen der beiden Niederfrequenzen so gegeneinander verschoben werden, daß die diskreten Punkte mit einer gewünschten Geschwindigkeit entlang der Fahrstrecke bewegt werden und daß durch die diskreten Punkte beim Passieren der Fahrzeuge in diesen angebrachte Sender zur Abgabe einer spezifischen, zum ,jeweiligen Fahrzeug gehörenden Kennung sowie eventueller Zusatzinformationen angeregt werden. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Abtastgeschwindigkeit der Fahrstrecke und damit die Ortung der Fahrzeuge nahezu beliebig langsam vorgenommen werden kann, wodurch die Fahrzeuge genügend Zeit erhalten, ihre Kennung und evtl. Zusatzinformationen beim Passieren der diskreten Punkte abzugeben. Dieser Effekt kann noch dadurch erhöht werden, daß die diskreten Punkte gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung auf einer Höhe mit dem jeweiligen Fahrzeug gehalten werden können, bis dieses seine Meldung vollständig abgegeben hat.

Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:

Entlang einer Fahrstrecke wird eine HF-Leitung verlegt, die ein partielles Außenfeld hat. Die Fahrstrecke selbst ist ,"je nach Lange gleich einem Ortungsabschnitt oder wird in mehrere Ortungsabschnitte unterteilt. In die HF-Leitung eines Ortungsabschnittes werden von beiden Enden her mittels zweier Sender zwei verschiedene Hochfrequenzen gesendet. Diese beiden verschiedenen Frequenzen werden mit der gleichen Niederfrequenz beispielsweise amplitudenmoduliert. Die Niederfrequenz wird dabei so gewählt, daß ihre Phasendifferenz aufgrund der Laufzeit zwischen Anfang und Ende der HF-Leitung bzw. des Ortungsabschnitts, d.h. also zwischen den beiden Sendern, gleich oder kleiner Tf

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ist ( #" = 180°). Die beiden verschiedenen Hochfrequenzen haben lediglich die Aufgabe der Trägerfrequenz, und die ermöglichen es, am Empfangsort in zwei verschiedenen Empfängern die modulierte Wi ederfrequenz durch Demodulation zu empfangen und einen Phasenvergleich der beiden Niederfrequenzen durchzuführen.

Die diirch die HF-Träger übertragene Niederfrequenz, die wie geschildert an beiden Enden der Leitung auf verschiedene HF-Träger moduliert ist, steht in einem bestimmten vorgegebenen Phasenverhältnis. Betrachtet man die Phasenlage der Niederfrequenz an dem einen Ende des Ortungsabschnittes als Bezugsphase, so wird am anderen Ende des Abschnittes die Phase langsam von 0 bis 2^verändert. Für jede Phasendifferenz zwischen 0 und 2tan den Enden des Ortungsabschnittes gibt es nur ,jeweils einen Punkt des Ortungsabschnittes, der die Phasendifferenz 0 oder auch eine andere Differenz zwischen 0 und 2t hat. Durch Verändern der Phase an dem einen Ende des Ortungsabschnittes ist es somit möglich, z.3. die Phasendifferenz 0 gewissermaßen mit jeder gewünschten langsamen Geschwindigkeit über den Ortungsat^chnitt zu "scnieben".

Die Fahrzeuge sind nun mit einer Empfangseinrichtung ausgerüstet, die durch Vergleich der beiden nach Deinodulationen vorhandenen gleichen Niederfrequenzen die Phasendifferenz dieser beiden auswerten kann. Das "Schieben" beispielsweise der Phasendifferenz O über den Ortungsabschnitt bewirkt in der Empfangseinrichtung, daß die Phasendifferenz dort zu einem bestimmten Zeitpunkt, der abhängig ist von dem Empfangsort, die Phasendifferenz vom Negativen ins Positive oder - was noch besser auszuwerten ist - νοη-έϊ/ζ. = 90 auf>/V? kippt. Dieser Zeitpunkt ist nun für den Sender, der in den Fahrzeugen außer den Empfängern mitgeführt wird, der Befehl, die

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vereinbarte Kennung und die gewünsohtm Zusatzinformationen vorzugsweise in digitaler Form zu senden. An einem oder an beiden Enden des Ortungsabschnittes sind außer den Sendern für die modulierte Hochfrequenz auch die Empfänger angebracht, die die Kennungssignale empfangen. Das Abtasten der Strecke und das Empfangen der digitalisierten Zusatzinformationen kann vollautomatisch mit Prozeßrechnern in relativ einfacher Weise durchgeführt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung kann noch wie folgt erweitert werden:

Schranken und Signale bei Schienenstrecken bzw. Schleusen und Brücken bei Kanälen, sollten ebenfalls mit Empfängern ,für die Abtastphase und mit Sendern zur Kennungsgabe ausgestattet werden. Tn die Kennung (Nummer der Schranke oder des Signals) könnte statt der Geschwindigkeit der georteten Fahrzeuge hier der Betriebszustand "offen" oder "geschlossen." bei Schranken bzw. "freie Fah^t" oder "Halt" bei Signalen in einfacher Weise mitgesendet werden. Der Einbau ortsfester Ketmungssander bietet gleichzeitig den •Vorteil, daß eine Kontrolle des Abtastsystems automatisch erfolgen kann, was gleichzeitig eine einfache Kontrolle der Funktionsweise ües gesamten Systems erlaubt. Um Stö- J rungen durch GleichzeLtigkeifc von Kennungsabgaben georteter Fahrzeuge und der Fixpunkte zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Sender der Fixpunkte auf einer anderen Frequenz arbeiten zu lassen oder wenn die gleiche Frequenz für die Kennungsabgaben verwendet wird, könnte durch Modulation mit unterschiedlichen Niederfrequenzen dafür gesor_c;t werden, aaß eine gegenseitige Störung ausgeschaltet wird.

Da das beschriebene Ortungssystem nicht in der Lage ist, Fahrzeuge direkt selbst zu orten, sondern darauf angewiesen ist, daß die zu ortenden Fahrzeuge Ortungsempfanger

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und Kennungssender besitzen und daß diese ständig betriebsbereit sind, könnten in einfacher Weise noch zusätzliche Kontrollen eingebaut werden, die es erlauben, Fahrzeuge, die nicht die für dieses Ortungssystem notwendigen Empfänger und Sender besitzen, zu verfolgen und zu kontrollieren: So können an allen oder einigen Fixpunkten Schienenkontakte angebracht werden, die die Fixpunktsender zur Kennungsgabe dann veranlassen, wenn ein Fahrzeug dieselben Bassiert. Durch Wahl bestimmter Kennungsfrequenzen könnten auch hier gegenseitige Störungen ausgeschaltet werden.

Für die beiden entgegengesetzten Fahrtrichtungen oder bei vielgleisigen Strecken wenigstens für zwei zueinander gehörige Gleise, auf denen sich der Verkehr in zwei Richtungen abwickelt, kann ein Ortungssystem mit nur einer HF-Leitung aufgebaut werden, das zwischen den beiden Gleisen verlegt werden kann. Auch diese Aufgabe kann durch aas beschriebene System gelöst werden, injfdem die Kennungssender der beiden Fahrtrichtungen auf verschiedene Frequenzen ansprechen.

Im Sinne der oben beschriebenen Erfindung ist unter "Hochfrequenz" etwa ein Bereich von 50 bis 100 kHz und unter "Niederfrequenz" etwa ein Bereich von 1 bis 10 kHz zu verstehen.

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Claims (6)

1. Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

   1 1106 H.Dez.1970

   Pat entan Sprüche

   J Verfahren zur Peststellung des ürtes von Fahrzeugen auf einer vorgegebenen Fahrstrecke unter Verwendung einer entlang der Fahrstrecke angeordneten Hochfrequenz-Leitung mit partiellem Außenfeld, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hochfrequenz-Leitung von zwei Endpunkten aus mittels zweier Sender zwei unterschiedliche Hochfrequenzen eingespeist werden, die mit der gleichen Niederfrequenz moduliert werden, deren halbe Wellenlänge etwa der Länge der Fahrstrecke entspricht, daß die beiden von den beiden Endpunkten eingespeisten Niederfrequenzen in einer in den Fahrzeugen angebrachten Empfangseinrichtung durch Demodulation empfangen werden, daß in der Empfangseinrichtung ein Phasenvergleich der beiden Niederfrequenzen zur Ermittlung diskreter Punkte mit bestimmten Phasenunterschieden durchgeführt wird, daß die Phasen der beiden Niederfrequenzen so gegeneinander verschoben werden, daß die diskreten Punkte mit einer gewünschten Geschwindigkeit entlang der Fahrstrecke bewegt werden und daß durch die diskreten Punkte beim Passieren der Fahrzeuge in diesen angebrachte Sender zur Abgabe einer spezifischen, zum jeweiligen Fahrzeug gehörenden Kennung sowie eventueller Zusatzinformationen angeregt werden.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederfrequenzen so gewählt werden, daß die Länge der zu üb erwachend en Fahrstrecke genau gleich der halben Wellenlänge der Niederfrequenzen oder größer als diese ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Punkte beim Erreichen eines Fahrzeuges solange auf einer Höhe mit diesem gehalten werden, bis der Sender des Fahrzeugs die Abgabe seiner Kennung und eventueller Zusatzinformationen beendet hat.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß ortsfeste Einrichtungen, wie Schranken und Signale, mit gleichen Empfangseinrichtungen und Sendern wie die Fahrzeuge ausgerüstet werden,,
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die ortsfesten Einrichtungen eine andere Niederfrequenz als für die Fahrzeuge verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Fahrtrichtungen unterschiedliche Niederfrequenzen verwendet werden.

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