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System zur eigenen Feinortung von spurgebundenen Fahrzeugen, inabesondere
pneumatisch oder magnetisch getragenen Fahrzeugen Die Erfindung betrifft ein System
zur eigenen Feinortung von spurgebundenen Fahrzeugen, insbesondere pneumatisch oder
magnetisch getragenen Fahrzeugen, in Land verkehr sanlagen mit Fahrzeug- und Streckengßräten
zum Informationsaustausch.
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Bei Landverkehrsanlagen mit spurgebundenen Fahrzeugen, z.B.
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in Eisenbahnanlagen, müssen zur operativen und dispositiven Regelung
des Verkehrs die Fahrorte der einzelnen Fahrzeuge innerhalb der Verkehrsanlage ermittelt
werden. Im Eisenbahnsicherungswesen wurden und werden hierfür vorzugsweise Gleisstromkreise
und Achezählanlagen verwendet. Ferner ist ein Zugmeldesystem bekannt (DBP 910 551),
bei dem an vorgegebenen Streckenpunkten Signaleinrichtungen angeordnet sind, die
beispielsweise auf elektrischem oder magnetischem Wege nach den passierenden Zügen
ein dem betreffenden Abschnitt zugeordnetes Kennzeichen übertragen, das der Zug
beim zyklischen Abfragen aller Züge durch einen Funksender einer den Verkehr überwachenden
Zentrale als Quittungszeichen sendet. Ferner ist es in Eisenbahnanlagen mit Linienleitungen
zur Zugbeeinflussung bekannt (DBP 1 106 794), daß die Züge den jeweils befahrenen
8treckenabschnitt durch Zählen von passierten Narkierungsstellen der Linienleitung
ermitteln und über die Leitung an die Streckenzentrale melden. Mit Hilfe dieser
Abschnittskennzeichen bzw. Markierungsstellen ist jedoch nur eine Grobortung der
Fahrzeuge möglich. Zur Feinortung innerhalb der Abschnitte sind die Fahrzeuge zusätzlich
mit einem Wegmesser ausgerüstet, der vorzugsweise von einer nicht angetriebenen
und nicht gebremsten
Achse betätigt wird. Für künftige Verkehrssysteme
mit magnetisch oder pneumatisch getragenen Fahrzeugen besteht diese Möglichkeit
zur Feinortung nicht.
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Durch die Erfindung wird für magnetisch oder pneumatisch getragene
Fahrzeuge eine Möglichkeit zur eigenen Feinortung geschaffen, die aber auch für
von Rädern getragene Fahrzeuge anwendbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß entlang
der Spur Streckenantennen mit kurzen Wirkbereichen zum Senden von Ortskennungssignalen
in einem Abstand angeordnet t sind, der höchstens gleich der Länge des kürzesten
zu ortenden Fahrzeuges ist, daß auf jedem zu ortenden Fahrzeug zum Weiterleiten
der empfangenen Ortskennungssignaie an ein Auswertegerät mindestens eine Fahrzeugleitung
verlegt ist, die in einer dem Abstand der Wirkbere iche benachbarten Streckenantennen
entsprechenden Länge entweder als Empfangsleiterschleife mit Kreuzungsstellen verlegt
oder mit abwechselnd aufeinanderfolgenden empfangenden und nicht empfangenden Teilen
ausgerüstet ist, deren Abstände gleich, aber größer als der Wirkbereich einer Streckenantenne
sind, und daß die infolge Vorbeifahrt der Kreuzungsstellen bzw. der Ubergangsstellen
zwischen den empfangenden und den nicht empfangenden Teilen der Fahrzeugleitung
erfolgende Modulation der von den Streckenantennen unverändert gesendeten Ortskennungssignale
im Fahrzeuggerät zur eigenen Feinortung des Fahrzeuges in Streckenabschnitten zwischen
aufeinanderfolgenden Streckenantennen ausgewertet wird.
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Die Feinortung ist um so genauer, je größer die Anzahl der Markierungsstellen
bzw. empfangenden bzw. nicht empfangenden Teile der Leitung ist. Bei Verwendung
nur einer Leitung kann zur Feinortung ein Impulszähler verwendet werden, der von
einem an die Leitung angeschlossenen Empfänger bei jedem Modulationssignal bzw.
am Anfang und Ende jedes Modulationssignals einen Fortschaltimpuls erhält. Um die
Feinortung auch bei Umkehrung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges in einem
Abschnitt
zu ermöglichen, werden zweckmäßigerweise mehrere Leitungen mit unterschiedlichen
Längen der empfangenden bzwv nicht empfangenden Teile verwendet. Durch den einzelnen
Leitungen zugeordnete bistabile Kippschaltungen kann dann der jeweilige Fahrort
dualcodiert ermittelt und über einen Umsetzer in ein anzuzeigendes Längenmaß umgerechnet
werden.
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Weitere zweckmäßige Maßnahmen zur Ausgestaltung der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 schematisch Strecken- und Fahrzeugausrüstung zum Informationsaustausch und zur
Eigenortung der Fahrzeuge mittels einer Fahrzeugleitung mit Markierungsstellen zur
Feinortung; Fig. 2 mehrere zur Feinortung vorgesehene Fahrzeugleitungen mit bei
allen Leitungen gleich langen empfangenden Teilen und von Leitung zu Leitung zunehmender
Länge der nicht empfangenden Teile; Fig. 3 mehrere Fahrzeugleitungen zur Feinortung
mit abwechselnd aufeinanderfolgenden je Leitung gleich langen empfangenden und nicht
empfangenden Teilen, deren Länge von Leitung zu Leitung verdoppelt ist, und Fig.
4 eine Fahrzeugleitung mit daran über Bandfilter angeschlossenen gesonderten Empfangsantennen.
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In Fig. 1 sind entlang der Spur Sp örtliche Streckengeräte S1 bis
S3 mit Sende- und Empfangsantennen Al, A2 bzw. A3 zum Informationsaustausch zwischen
einer an die Streckenleitung Ls angeschlossenen Zentrale und dem magnetisch oder
pneumatisch getragenen Fahrzeug Z angeordnet. Die Streckengeräte senden ständig
ein zugeordnetes Ortskennungssignal xl, x2 bzw. x3 zur Eigenortung der Fahrzeuge.
Das Fahrzeug ist mit einer Fahrzeugleitung Li ausgerüstet, deren Länge mindestens
gleich dem Abstand ds=100m der Streckenantennen ist. Diese Leitung
ist
als Leiter schleife ohne Markierungsstellen verlegt und dient zum Informationsaustausch
mit den Streckengeräten bzw.
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der Zentrale.
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Zur eigenen Feinortung des Fahrzeuges ist eine Fahrzeugleitung Lo
als Leiterschleife verlegt, die an den mit Kreuzen angedeuteten neun Stellen mit
Markierungsstellen versehen ist, z.B. durch Kreuzen der Leitungen. Der Abstand dm
der Markierungsstellen ist größer als der Wirkbereich s der einzelnen Streckenantennen.
leber die Leitung Li kann das Fahrzeug jeweils beim Ausfahren aus einen Abschnitt
zwischen zwei Streckenantennen gleichzeitig die von beiden Antennen gesendeten Informationen
und Ortskennungssignale empfangen. Die Länge do der Leitung Lo ist um -so viel kürzer
als der Abstand ds, daß die empfangenden Teile an beiden Enden dieser Leitung nicht
gleichzeitig im Wirkbereich benachbarter Streckenantennen sind. Bei dem dargestellten
Fahrort des Zuges empfängt das Fahrzeug das Ortskennungssignal xi des Streckengerätes
S1 noch über beide Leitungen Li und Lo. Beim Weiterfahren in Pfeilrichtung empfängt
das Fahrzeug zunächst über die Leitung Li zusätzlich das Ortskennungssignal x2 des
Streckengerätes S2. Danach verläßt zunächst der empfangende Teil am rückwärtigen
Ende der Leitung Lo den Wirkbereich der Antenne Al.
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Anschließend gelangt der vorderste empfangende Teil der Leitung Lo
in den Wirkbereich der Antenne A2 und empfängt ebenfalls das Signal x2. Durch den
Wechsel der empfangenen Ortskennungssignale wird im Fahrzeuggerät F eine Zählschaltung
zur Feinortung des Fahrzeuges im vorausliegenden Streckenabschnitt zwischen den
Streckengeräten S2 und S3 in die Anfangsstellung geschaltet. Jeweils beim Vorbeifahren
der Markierungsstellen der Leitung Lo an der Antenne A2 wird das unverändert gesendete
Ortskennungssignal x2 moduliert empfangen, wodurch im Fahrzeuggerät ein Fortschaltimpuls
an die Zählschaltung gegeben wird. Die Zählschaltung erhält hierdurch beim Vorbeifahren
des Fahrzeuges an der Streckenantenne A2 entsprechend den neun Kreuzungsstellen
der Leitung Lo
nacheinander neun Fortschaltimpulse. Die jeweilige
Stellung der Zählschaltung entspricht dabei der laufenden Nummer desjenigen Teiles
der Leitung Lo, der gerade im Wirkbereich einer Streckenantenne ist. Hierdurch ist
im Abschnitt zwischen zwei Streckenantennen eine eigene Feinortung des Fahrzeuges
mit einer Genauigkeit von 10 m möglich. Entsprechende Schaltvorgänge laufen ab,
wenn das Fahrzeug die Strecke in entgegengesetztes Richtung durchfa'hrt.
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Werden infolge Painrrichtungsumkehr des Fahrzeuges mehr als neun Fortschaltimpulse
für die ZahZschaltung ausgelöst, 90 gelangt diese in eine Sperrstellung, bei der
weitere Fortschaltizpulse unwirksam sind. Die Zählschaltung wird erst - wie vorstehend
beschrieben - beim Passieren eines Streckengerätes mit anderer Ortskennung wieder
ordnungsgerecht in die Anfangsstellung geschaltet. Zum Schutz gegen Sehlortungen
kann die werratellung auch eingestellt werden, wenn über die Leitung Li kein Ortskennungstsignal
empfangen wird.
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Die Ortekennungesignale können das betreffende Streckengerät genau
bezeichnen z.B. durch entsprechende Modulation. In d9esem Falle können die Ortskennungssignale
zur selektiven Grobortung der Fahrzeuge dienen. Es ist aber auch möglich, beis-pielsweie
mit drei unterschiedlichen Ortskennungssignalen auezukommæn, die den aufeinanderfolgenden
Streckengeräten in zyklischer Folge zugeordnet sind. Das Fahrzeuggerät kann dann
durch Zählen der wechselnden Ortskennungssignale eine Grobortung durchführen. Durch
zusätzliches Auswerten der Reihenfolge der Signalwechsel ist dann auch bei Fahrrichtungswechsel
eine Ortung möglich. Zweckmäßigerweise wird das zuletzt empfangene Ortskennungssignal
bis zum Empfangen eines anderen Ortskennungssignals gespeichert, um auch bei gestörtem
Empfang wenigstens die Grobortung zu ermöglichen.
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Die Leitung Lo kann auch durch eine Leitung ersetzt werden, in der
empfangende Teile, z.B. kurze Schleifen, und nicht empfangende Teile, z.B. infolge
Abschirmung, abwechselnd aufeinanderfolgen.
Sind die nicht empfangenden
Teile länger als der Wirkbereich einer Streckenantenne, so kann bei gleicher Anzahl
von nicht empfangenden Teilen wie Kreuzungsstellen in Fig. 1 die Feinortung mit
der gleichen Genauigkeit von 10 m erfolgen, wenn jeweils bei, Anfang des moduliert
empfangenen Ortskennungssignals, nachstehend Modulationssignal genannt, die Zählschaltung
einen Sin3tell- bzw. Portschaltimpuls erhält. Sind die empfangenden und die nicht
empfangenden Teile gleich lang, aber länger als der Wirkbereich einer Streckenantenne,
so ist eine Feinortung mit einer Genauigkeit von 5 m möglich, wenn jeweils am Anfang
und am Ende des Modulationssignals ein Impuls an die Zählschaltung gegeben wird.
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In Fig. 2 sind n=3 zur Feinortung dienende FahrzeugleitungenL1 bis
L3 der Länge do mit empfangenden Teilen el, e2 bzw. e3 und nicht empfangenden Teilen
ul, u2 bzw. u3 dargestellt.
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Die empfangenden Teile ei bis e3 sind bei allen Leitungen gleich lang
und kürzer als der Wirkbereich einer Streckenantenne und als die nicht empfangenden
Teile ul der ersten Leitung L1. Bei der zweiten Leitung L2 ist der Mittenabstand
der empfangenden Teile vergrößert auf das 21-fache, bei der dritten Leitung L3 auf
das 2n 1-fache. Im Fahrzeuggerät F ist an jede Leitung über einen Empfänger El,
E2 bzw. E7 je eine bistabile Kippschaltung K1, K2 bzw. K3 angeschlossen, die bei
jedem Modulationssignal durch einen Ausgangsimpuls in die jeweils andere Lage geschaltet
wird. Es sei angenommen, daß alle Kippschaltungen in eine Lage geschaltet sind,
bei der sle die Information 000 an einen Umsetzer U geben. Passiert der erste empfangende
Teil eil der Leitung L1 eine Streckenantenne, 90 wird durch den Anfang des Modulationssignals
im Empfänger El ein Impuls ausgelöst, der die Kippscnaltung K1 in die 1-Lage schaltet.
Dann erhält der Umsetzer die Information 100. Beim Weiterfahren des Fahrzeuges wechseln
die abgegebenen Informationen jeweils beim Empfang eines iIodulationssignals über
eine der Leitungen. Passieren die drei letzten empfangenden Teile der Leitungen
die Streckenantenne,
so werden die Kippschaltungen wieder in die
Lagevdbwgwe' stellt. Insgesamt ergeben sich dabei 2n=8 unterschiedliche dualcodierte
Informationen, die vom Umsetzer zur Feinortung ausgewertet werden. Bei einem Abstand
ds=100 m der Strecke antennen ist hierbei eine Feinortung mit einer Genauigkeit
von von 12,5 m möglich, das sind 2n=8 ;0 des Abstandes ds.
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Bei einem entsprechend Fig. 2 ausgerüsteten Fahrzeug ist es ebenfalls
zweckmäßig, eine zusätzliche Leitung Li vorzusehen und das Auswerten der Modulationssignale
vom ständigen Empfang eines Ortskennungssignale über diese Leitung abhängig zu machen.
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In Fig. 3 ist eine Fahrzeugausrüstung mit m=4 Leitungen L4 bis L7
der Länge do zur Feinortung dargestellt. Die empfangen den Teile e4 bis e7 und die
nicht empfangenden Teile u4 bis u7 der einzelnen Beitungen sind hierbei jeweils
gleich lang. Die Länge dieser Teile ist bei der ersten Leitung L4 größer als der
Wirkbereich einer Streckenantenne. Bei der zweiten Leitung L5 beträgt dié Länge
das 21 -fache, bei der zweiten das 22-fache usw. bis zur n-ten Leitung L7 das 2n-1
-fache der Teile der ersten Leitung L4. An jede der Leitungen ist über einen Empfänger
E4 bis E7 je eine bistabile Kippschaltung K4 bis K7 angeschlossen, die jeweils am
Anfang eines Modulationssignals durch einen Ausgangsimpuls des zugehörigen Empfängers
in die 1-Lage und am Ende des Modulationssignals in die O-Lage geschaltet wird.
Die Kippschaltungen können insgesamt auf 2m=16 unterschiedliche binärcodierte Informationen
von 0000 bis 1111 eingestellt werden. Die als Schleifen ausgebildeten empfangenden
Teile der Leitungen sind zweckmäßigerweise so verlegt, daß die in diesen Schleifen
induzierten Empfangsspannungen gleichphasig sind und mindestens eine Schleife der
Leitungen L4 bis L7 im Wirkbereich einer Streckenantenne ist.
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Hierdurch kann durch einen gesonderten Empfänger (nicht dargestellt),
der an diese Leitungen angeschlossen ist, der ständige Empfang des Ortskennungssignals
überwacht und beim Ausbleiben
dieses Signals in den Kippschaltungen
die Information 000 eingestellt und eine Störungsmeldung ausgelöst werden.
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Mit einer Fahrzeugausrüstung entsprechend Fig. 3 kann auch bei Fahrrichtungsumkehr
und vorübergehend gestörtem Empfang des Ortskennungssignals der jeweilige Fahrort
richtig ermittelt werden. Wird beispielsweise nach einer Empfangsstörung das -Ortskennungssignal
bei einem beliebigen Fahrort erneut empfangen , so wird dann automatisch die Information
eingestellt, die diesem Fahrort entspricht, z.B. beim Einwirken der Streckenantenne
auf die Schleife e43 der Leitung L4 und die gleichzeitig empfangende Schleife e61
der Leitung L6 die Information 1010.
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In Fig. 4 ist angenommen, daß alle Streckengeräte die Ortskennungssignale
mittels k=3 Frequenzen f1 bis f3 senden. Das Fahrzeug ist mit einer abgeschirmten
Leitung L8 ausgerüstet, an die im Bereich do in gleichen Abständen angeordnete Empfangsantennen
ezl bis ez8 mit begrenzten Wirkbereichen e über Bandpässe B1 für die Frequenz f1,
B12 für die Frequenzen fi und f2 bzw. B123 für die Frequenzen f1 bis f3 angeschlossen
sind. Statt jedes Bandpasses 312 kann auch ein Bandpaß B1 mit parallel geschaltetem
Bandpaß für die Frequenz f2 verwendet werden. Im Fahrzeuggerät F ist für jede dieser
Frequenzen ein Empfänger Ef1, Ef2 bzw. Ef3 mit nachgeschalteter Kippschaltung K10
bis K30 vorgesehen. Ist der Abstand der Wirkbereiche e benachbarter Antennen größer
als der Wirkbereich einer Streckenantenne und geben die Empfänger jeweils beim Empfang
der betreffenden Frequenz einen Impuls an die zugehörige Kippschaltung, so geben
diese beim Vorbeifahren des Fahrzeuges an einer Streckenantene die gleichen binärcod
ie rten Fahrortinformationen an den nachgeschalteten Umsetzer U wie die Kippschaltungen
der Fig. 2. Die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Maßnahmen, z.B. Ausrüstung
mit einer Leitung Li, Einstellen einer Sperrstellung bei gestörtem Empfang der Ortskennungssignale
usw., können auch hierbei zweckmäßig sein.
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Es ist in entsprechender Weise auch möglich, statt der m=4 Fahrzeugleitungen
der Fig. 3 nur eine abgeschirmte Fahrzeugleitung zu verwenden und die Ortskennungssignale
mit k=4 durch Bandpässe trennbaren Prequenzen zu übertragen. Sind auf dem Fahrzeug
im Bereich do insgesamt 2k-1=15 Antennen mit aneinandergrenzenden Wirkbereichen
angeordnet, so kann über Bandpässe bzw. Bandpaßkombinationen von den vier empfangenen
Frequenzen der Ortskennungssignale nur die dem jeweiligen Fahrort entsprechende
Frequenzkombination auf die Leitung gegeben werden. Zum Auswerten dieser Frequenzkombinationen
können dann im Pahrzeuggerät vier frequenzselektive Empfänger angeordnet sein, welche
die nachgeschalteten Kippstufen in gleicher Weise einstellen wie die Empfänger der
Fig. 3.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zur eigenen Grob-
und Feinortung von Fahrzeugen sind sinngemäß auch anwendbar, wenn von den Streckengeräten
lediglich die Ortskennungssignale gesendet werden und an der Strecke sowie auf den
Fahrzeugen Punkgeräte zum Informationsaustausch angeordnet sind. Ferner ist es möglich,
daß über die Fahrzeugleitung Li und die Streckenantennen die Informationen nur in
einer Richtung, vorzugsweise zum Fahrzeug, übertragen werden und für die andere
Ubertragungsrichtung eine Funkverbindung vorgesehen ist.
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10 Patentansprüche 4 Figuren