DE2326355C3 - Einrichtung zum Steuern der Sendeleistung bei einer Anlage zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander beweglichen Abfrage- und Antwortgeräten - Google Patents

Description

zweig des Abfragegerätes das Abfragesignal mit dem von in einem Abstand gegenüber dem Abfragegerät befindlichen Fahrzeugteilen reflektierten Abfragesignal mischt und daß eine aus dem Mischprodukt frequenzselektiv gewonnene Differenzfrequenz als Einschaltkriterium für die Betriebssendeleistung dient.

Das Auftreten des einem Antwortgerät zugeordneten Kennzeichens im vom Abfragegerät empfangenen Signal dient als Einschaltkriterium für die Betriebssendeleistung.

Bei einer Einrichtung dient die charakteristische Grundfrequenz der von einem Abfragegerät empfangenen Signale, die aus der gleichmäßigen Verteilung aller möglichen kennzeichnenden Frequenzplätze innerhalb des Durchstimmbereiches des Abfragesignals gegeben ist, als Einschaltkriterium für die Betriebssendeleistung.

Bei Frequenzumsetzung im Antwortgerät dient als Einschaltkriterium eine Empfangssignalkomponente, die im Frequenzspektrum des Abfragesignals nicht enthalten ist.

Zum Einschalten der Betriebssendeleistung überschreitet die Leistung des vom Abfragegerät empfangenen Signals einen gewählten Einschalt-Schwellwert.

Zum Wiederausschalten der Betriebssendeleistung unterschreitet die Leistung des vom Abfragegerät empfangenen Signals einen gewählten Ausschall-Schwellwert.

Die abgeschlossene Identifizierung eines Antwortgerätes bildet ein Kriterium zum Wiederausschalten der Betriebssendeleistung.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Diagramme wird die erfindungsgemäße Einrichtung nachstehend an Beispielen näher erläutert. Es zeigen die qualitativen Diagramme in

F i g. 1 die Empfangsleistung über der Differenzfrequenz zwischen Abfragesignal und Antwortsignal einer Nahreflexion,

F i g. 2 die Sendeleistung über der Zeit bei Verwendung eines Einschalt-Schwellwertes für die Empfangsleistung,

F i g. 3 die Empfangsleistung an einem Abfragegerät bei Verwendung eines Einschalt-Schwellwertes,

F i g. 4 die Sendeleistung des Abfragegerätes über der Zeit bei Verwendung eines Einschalt-Schwellwertes und eines höherliegenden Ausschalt-Schwellwertes für die Empfangsleistung am Abfragegerät,

Fig. 5 die Empfangsleistung über der Zeit für ein Abfragegerät gemäß Fig./

F i g. 6 die Empfangsleistung über den Frequenzen des aus Empfangs- und Sendesignal bestehenden Mischproduktes von der Größenordnung der Wobbelfrequenz bis zu Harmonischen der Impulsfrequenz des Nutzsignals,

F i g. 7 die Sendeleistung eines Abfragegerätes über der Zeit bei Verwendung eines Einschalt-Schwellwertes und eines Kriteriums zum Ausschalten der Sendeleistung, das aus der abgeschlossenen Identifizierung eines Antwortgerätes entsteht, und

F i g. 8 die Empfangsleistung über der Zeit entsprechend der Variante nach F i g. 7.

Von den Abfragegeräten der beispielsweise beschriebenen Einrichtung zum Identifizieren von Eisenbahnfahrzeug-Antwortgeräten bzw. zum Identifizieren von Ortungspunkt-Antwongeräten werden Abfragesignale ausgesendet, deren elektromagnetische Energie beispielsweise Frequenzen zwischen etwa 3 und 4GHz enthält. Die Frequenz der Abfragesignale wird dabei periodisch durchgestimmt. Beim Mischen des Abfragesignals und des an irgend einem Gegenstand reflektierten und als Antwortsignal im Abfragegerät empfangenen Abfragesignals entsteht eine der Laufzeit vom Abfragegerät zum Reflektor und wieder zurück und damit eine dem Abstand zwischen Abfragegerät und jeweiligem Reflektor proportionale Differenzfrequenz Af.

Bei einem gewählten Beispiel entspricht diese Differenzfrequenz Af bei etwa 15 kHz einem Abstand

ίο von etwa einem Meter, bei 30 kHz zwei Meter, bei 45 kHz drei Meter usw. Reflektoren, die sich im Abstand von etwa zwei Meter zum Abfragegerät befinden, haben im gewählten Beispiel, wie aus dem Diagramm in F i g. 1 ersichtlich ist, einen hohen Anteil an der gesamten Reflexionsleistung. Bei Auftreten derartiger Reflexionen wird angenommen, daß sich ein Eisenbahnfahrzeug über dem Abfragegerät befindet.

Das Abfragegerät sendet ein Abfragesignal mit zum einwandfreien Identifizieren eines Aiüivortgerätes viel zu geringer Mikrowellenleistung aus. Dies.; abgesenkte Prüfsendeleistung kann beispielsweise durch ein in die Sendeleitung geschaltetes Dämpfungsglied ermöglicht werden. Die Prüfsendeleistung ist dann beispielsweise so klein, daß sie sich in einer Entfernung von 20 Metern zum Abfragegerät aus dem allgemeinen Störpegel nicht mehr heraushebt In einer Entfernung von bis zu beispielsweise 3 Metern bis zum Abfragegerät ist diese Leistung jedoch groß genug, daß sie aus dieser Entfernung reflektiert vom Empfangsteil des Abfra-

3Γ gegerätes noch zweifelsfrei erkannt werden kann. Eisenbahnfahrzeuge, deren Fahrgestellteile sich in einer Entfernung von etwa 1 bis 1,5 Meter am Abfragegerät vorbeibewegen, können daher durch die Reflexionen des Abfragesignals an diesen als Reflektoren wirkenden Teilen mit Sicherheit festgestellt werden.

Zum ausschließlichen Erkennen nur dieser Reflexionen kann im Abfragegerät ein Bandfilter vorgesehen sein, dessen Frequenzgrenzen etwa unterhalb von 15 kHz und oberhalb von 45 kHz liegen und das feststellt, ob die Frequenz des Mischproduktes aus Sendeleistung und Reflexionsleistung zwischen diesen Grenzen liegt. Dann wird die Betriebssendeleis'.ung des Abfragegerätes eingeschaltet. Das bedeutet praktisch, daß die Leistung des Abfragesignals von ihrem bisher

4' sehr geringen Wert der Prüfsendeleistung erhöht wird, indem beispielsweise das obenerwähnte Dämpfungsglied überbrückt wird.

Während des Betriebs des Abfragegerätes wird weiterhin ständig ein Mischprodukt von Sendeleistung

Mt und Reflexionsleistung hergestellt und überwacht, ob die Frequenz dieses Mischproduktes immer noch zwischen den angegebenen Grenzen liegt. Sobald dieses Kennzeichen wegfällt, wird das Abfragegerät wieder auf seine ursprüngliche kleine Prüfsendeleistunt' zurückgeschaltet.

Diese Vorgänge sind schematisch durch die Diagramme in Fig. 2 und 3 angedeutet. In Fig. 2 ist die Sendeleistung PS über der Zeit ι dargestellt. Dabei bedeuten PS I den Wert der oben bereits beschriebenen

M' Prüfsendeleistung und PS 2 den Wert der oben ebenfalls beschriebenen Betriebssendeleistung. Im Diagramm in Fig.3 ist schematisch die Empfangsleistung PE im Abfragegerät über der Zeit t beim Vorbeifahren eines Zuges mit beispielsweise einem Triebwagen und fünf

.. ι angekoppelten Eisenbahnwagen am Abfragegerät dargestellt. Die Einsenkungen der Empfangsleistung der Reflexionen von Teilen de> Zuges entstehen durch die Lücken zwischen den einzelnen Eisenbahnfahrzeugen.

Daß die Empfangsleistung der Reflexionen zu diesen Zeiten nicht ganz auf Null absinken, liegt an den zwischen den Fahrzeugen befindlichen Teilen der Puffer und der Kupplungen.

Aus dem Diagramm in F i g. 3 ist zu erkennen, daß die Empfangsleistung der Reflexionen zunächst langsam ansteigt, bis sie den Einschalt-Schwellwert PEi erreicht hat. Damit ist das Kriterium zum Einschalten der Bttriebssendeleistung vorhanden. Selbstverständlich steigt die Empfangsleistung der Reflexionen beim Einschalten der Betriebssendeleistung ebenfalls erheblich an. Beim Entfernen der reflektierenden Teile des Zuges vom Abfragegerät sinkt die Empfangslcistung der Reflexionen wieder ab, bis der Schaltschwellwert PfI wieder erreicht ist. Dann wird die Sendeleistung des Abf ragegerätes wieder auf den ursprünglichen Wert PS 1 der Prüfsendeleistung zurückgeschaltet.

Bei dem zu Fig. 2 und 3 beschriebenen Beispiel unterscheiden sich die Einschalt- und die Ausschaltempfindlichkeit für die Betriebssendeleistung sehr stark voneinander. Die Betriebssendeleistung PS 2 wird dann eingeschaltet, wenn die von der schwachen Prüfsendeleistung PS 1 ermöglichten Nahreflexionen an Teilen eines Eisenbahnfahrzeugs den Einschalt-Schwellwert PfI überschreiten. Dagegen wird die Betriebssendeleistiitig PS2 erst wieder auf den ursprünglichen Wert PS 1 zurückgeschaltet, wenn die von der derntrgiuiuber großen Betriebssendeleistung ermöglichten Nahreflexionen den Einschalt-Schwellwert PfI unterschreiten.

Durch Verwendung von zwei sich unterscheidenden Schwellwerten PfI und Pf 2 zum Einschalten und zum Ausschalten wird diese Einrichtung erheblich verbessert. Ein Fig. 2 und 3 entsprechendes Beispiel ist dafür in F i g. 4 und 5 schematisch dargestellt. Sobald sich ein Eisenbahnfahrzeug dem Abfragegerät nähert, steigt die durch die geringe Prüfsendeleistung PS 1 ermöglichte Empfangsleistung PE der Nahreflexionen bis zum Einschalt-Schwellwert PfI an. Zu diesem Zeitpunkt wird die volle Betriebssendeleistung PS 2 des Abfragegerätes eingeschaltet. Damit erhöht sich auch die Empfangsleistung der Nahreflexionen bis weit über den Einschalt-Schwellwert PfI. In einer Lücke zwischen zwei Eisenbahnfahrzeugen, in denen sich nur Teile der Puffer und der Kupplungen befinden, sinkt die Empfangsleistung der Nahreflexionen auf einen Wert unterhalb des Ausschalt-Schwellwertes PE 2 ab. Daher wird zu diesem Zeitpunkt die Betriebssendeleistung PS 2 wieder auf den geringeren Wert PSl der Prüfsendeleistung zurückgeschaltet. Die Empfangsleistung Pf der Nahrewexionen erreicht aber bald wieder den Einschalt-Schwellwert PfI, so daß wieder die Betriebssendeleistung PS 2 des Abfragegerätes eingeschaltet wird. Diese Vorgänge wiederholen sich beim Vorbeibewegen jeder Lücke zwischen zwei Eisenbahnfahrzeugen am Abfragegerät. Beim Entfernen des letzten Fahrzeuges eines Zuges vom Abfragegerät sinkt die Empfangsleistung schnell bis unter den Ausschalt-Schwellwert PE2, so daß die Betriebssendeleistung PS 2 bei dieser Variante eher wieder auf die geringe Prüfsendeleistung PSI zurückgeschaltet wird als bei dem für F i g. 2 und 3 beschriebenen Beispiel.

Für diese beiden Beispiele wird die Empfangsleistung von Nahreflexionen des gesamten Frequenzspektrums des Abfragesignals als Kriterium zum Ein- bzw. Ausschalten der Betriebssendeleistung PS"2 des Abfragesignals verwendet Selbst bei Anwendung eines Einschalt-Schwellwertes und eines Ausschalt-Schwellwertes bleibt die Betriebssendeleistung PS2 ungefähr

so lange eingeschaltet, wie sich ein Fahrzeug über dem Abfragegerät befindet. Wenn es möglich ist, die Anwesenheit eines Antworlgerätes im Wirkungsbereich des Abfragegerätes als Kriterium zum Einschalten der Betriebssendeleistung des Abfragesignals zu verwenden, kann die Einschaltdauer des Abfragegerätsenders weiterhin erheblich eingeschränkt werden.

Da ein Antwortgerät durch Resonanzen an seinen Filtern Hochfrequenzimpulse reflektiert, die fü· be stimmte Frequenzplätze innerhalb des ausgesendeten Frequenzbandes vorgesehen sind, und deren Frequerizplätze voneinander immer den gleichen Abstand haben, haben die im Abfragegerät gleichgerichteten Hochire· quenzimpulse eine bestimmte Grundfrequenz ffpl. Bei dem beschriebenen Beispiel beträgt diese Frequenz etwa 165 kHz. Ein Frequenzspektrum der gleichgerich tcten Empfangsleistung ist im ι 'lägramm in Fi κ. b beispielsweise dargestellt. Dabei bedeutet fw die vom Wobbelgenerator festgelegte Grundfrequenz d-r Abfrageperiirfu. Die oberhalb der Impuls-Grundfrequenz ffpl liegenden Leistungsmaxima entstehen bei den anteilig sehr starken Harmonischen der Impuls-Grundfreqii.nz da nicht jeder Frequenzplatz durch einen Resonanzimpuls belegt ist. Damit zum Einschalten der Betriebsjendeleistnne PS2 des Abfragesignals tatsäch- Vk h nur di»* Anwesenheit der Impuls-Grundfrequenz als Einschallkriterium verwendet wird, kann ein schmalbandiges Filter, das beispielsweise eine im Diagramm in Fig. 6 gestrichelt dargestellte, beispielsweise auf 165 kHz abgestimmte Dämpfungsöle aufweist, im Empfangszweig des Abfragegerätes vorgesehen sein. Das Diagramm für die Einschaltdauer der Betriebsendeleistung PS2 würde dann für das in Fig.4 gewählte Beispiel der Passage eines Triebwagens mit fünf Wagen nur ganz schmale Impulse aufweisen.

Die Anwesenheit der Impuls-Grundfrequenz kann auch durch ein im F-mpfangszweig des Abiragegetäies ohnehin vorgesehenes Empfangsfilter festgestellt werden. Ferner kann möglicherweise im Antwortgerät eine Einrichtung zur Frequenzumsetzung vorhanden sein. Derartige Einrichtungen werden verwendet, um die Abfragesignale von den Antwortsignalen frequenzmäßig zu entkoppeln. In diesem Fall wird als Einschaltkriterium für die Betriebssendeleistung PS2 zweckmäßigerweise eine Empfangssignalkomponente verwendet, die im Frequenzspektrum des Abfragesignals nicht vorhanden ist.

F i g. 7 und 8 zeigen Diagramme für die Sendeleistung des Abfragegerätes und die Empfangsleistung ^er Nahreflexionen im Abfragegerät bei einer Ausbildung, in der die abgeschlossene Identifizierung eines Antwortgerätes ein Kriterium zum Wiederausschalten der Betriebssendeleistung bildet. Sobald die Empfangsleistung von Nahreflexionen bzw. von durch ein Antwortgerät in beschriebener Weise gekennzeichneten Reflexionen den Schwellwert PfI zum Einschalten der Betriebssendeieistung PS 2 überschreitet, kann das betreffende Antwortgerät mit großer Sicherheit durch die Betriebssendeieistung PS 2 richtig identifiziert werden. Dann wird im Abfragegerät ein Signal gebildet, durch das die Betriebssendeieistung PS 2 wieder auf die geringe Prüfsendeleistung PS 1 zurückgeschaltet wird.

In F i g. 8 ist nur ein Einschalt-Schwellwert Pf 1 dargestellt. Die Unterschreitung dieses SchweHwertes durch die Empfangsleistung der gekennzeichneten Reflexion würde allerdings zu einer Wiedereinschaltung der Betriebssendeieistung PS 2 führen. Um dies zu vermeiden, könnten beispielsweise zwei sich eerinsfü-

gig voneinander unterscheidende Einschaltschwellen vorgesehen sein, die beide durch die Empfangsleistung der Reflexion nacheinander von unten her überschritten werden müssen, ehe die Betriebssendeleistung PS2 wieder eingeschaltet werden kann. Zum Vermeiden von

auf kurzzeitigen Pegelschwankungen beruhenden Ein- und Ausschalt-Wechselspielen kann zusätzlich ein diese kurzen Zeiten überdeckendes Verzögerungsglied zum Ein- bzw. Auschalten vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Steuern der Sendeleistung bei einer Anlage zum selbsttätigen drahtlosen Obertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander beweglichen Abfrage- und Antwortgeräten, insbesondere der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten, bei der jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen Frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet, aus dem das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch Filter auswählt und für jede Stelle der Information eine vorgegebene Anzahl von Antwortfrequenzen zum Abfragegerät zurücksendet, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die die Betriebssendeleistung (PS 2) des Abfragesignals auf eine Sendeleistung (PS 1) unterhalb der Betriebssendeleistung (PST) vermindern und daß den Betriebsfall kennzeichnende Informationen im vom Abfragegerät empfangenen Signal die Sendeeinrichtung auf die Betriebssendeleistung (PS 2) schalten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischstufe im Empfangszweig des Abfragegerätes das Abfragesignal mit dem von in einem Abstand gegenüber dem Abfragegerät befindlichen Fahrzeugteilen reflektierten Abfragesignal mischt und daß eine aus dem Mischprodukt frequenzseleki.v gewonnene Differenzfrequenz ais Einschaltkriterium für die E- triebssendeleistung (PS2)dienL

3. Einrichtung nach Anspruch ' dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten des einem Antwortgerät zugeordneten Kennzeichens im vom Abfragegerät empfangenen Signal als Einschaltkriterium für die Betriebssendeleistung (PS 2) dient.

4. Einrichtung nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Grundfrequenz der von einem Abfragegerät empfangenen v> Signale, die aus der gleichmäßigen Verteilung aller möglichen kennzeichnenden Frequenzplätze innerhalb des Durchstimmbereiches des Abfragesignals gegeben ist, als Einschaltkriterium für die Betriebssendeleistung (PS 2) dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4 mit Frequenzumsetzung im Antwortgerät, dadurch gekennzeichnet, daß als Einschaltkriterium eine Empfangssignalkomponente dient, die im Frequenzspektrum des Abfragesignals nicht enthalten ist.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschalten der Betriebssendeleistung (PS 2) die Leistung des vom Abfragegerät empfangenen Signals (PE)einen gewählten Einschalt-Schwellwert (PE 1) überschreitet.

7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wiederausschalten der Betriebssendeleistung (PS 2) die Leistung des vom Abfragegerät empfangenen «> Signals (/feinen gewählten Ausschalt-Schwellwert (PE2) unterschreitet.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschlossene Identifizierung eines Antwortgerä- f> tes ein Kriterium zum Wiederausschalten der Betriebssendeleistung (PS2) bildet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern der Sendeleistung bei einer Anlage zum selbsttätigen drahtlosen Obertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander beweglichen Abfrage- und Antwortgeräten, insbesondere der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten, dei der jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen Frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet, aus dem das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch Filter auswählt und für jede Stelle der Information eine vorgegebene Anzahl von Antwortfrequenzen zum Abfragegerät zurücksendet

Es ist eine Fahrzeugidentifizierungseinrichtung entwickelt worden (DE-PS 12 79 785), bei der zum Obertragen der Informationen vom Abfragegerät zum Antwortgerät eines Fahrzeuges und vom Antwortgerät dieses Fahrzeuges zurück zum Abfragegerät eine elektromagnetische Energie mit Frequenzen im Bereich zwischen etwa 3 und 4 GHz verwendet wird. Diese Identifizierungseinrichtung kann auch zur Ortung von Eisenbahnfahrzeugen innerhalb von Gleisnetzen verwendet werden. Dazu werden im Gegensatz zur Identifizierung die Abfragegeräte auf den zu ortenden Fahrzeugen und die Antwortgeräte an den Ortungspunkten am Gleis angeordnet. Jedes passive Antwortgerät ist jedenfalls mit einem Verschlüsselungsnetz aus Resonanzfiltern versehen, die beim Überstreichen ihrer Resonanzfrequenz durch das eine periodisch veränderliche Frequenz enthaltende Abfragesignal in Schwingung geraten und das vom Antwortgerät zurückübertragene Antwortsignal in bestimmter Weise kennzeichnen.

Die in Richtung der vorbeibewegten Antwortgeräte ausgestrahlte Mikrowellenleistung soll im Hinblick auf andere Funkdienste, die das gleiche Frequenzband benutzen, einerseits möglichst gering sein. Andererseits muß diese Leistung jedoch so groß sein, daß Antwortgeräte selbst bei verhältnismäßig geringem Störabstand noch mit Sicherheit richtig erkannt werden. Um insbesondere andere Funkdienste nicht dadurch zu stören, daß die Abfragesignalleistung beispielsweise bei einer Identifizierungseinrichtung ungenutzt in den Raum gestrahlt wird, kann ein Betrieb des Abfragegerätes beispielsweise von der durch einen Schienenkontakt gemeldeten Passage eines Zuges abhängig gemacht werden. Dieser Schienenkontakt kann in ein Blocksystem einer Eisenbahnsicherungseinrichtung integriert sein, und auch die vollständige Vorbeifahrt eines Zuges melden.

Wenn jedoch in gewissen Anwendungsfällen, zum Beispiel bei Zulauf- oder Richtungsgleisen von Ablaufbergen, kein Schienenkontakt zur Verfügung steht, darf die in Betrieb befindliche Anlage andere Funkdienste ebenfalls nicht stören. Dies ist die Aufgabe der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die die Betriebssendeleistung des Abfragesignals auf eine Sendeleistung unterhalb der Betriebssendeleistung vermindern und daß den Betriebsfall kennzeichnende Informationen im vom Abfragegerät empfangenen Signal die Sendeeinrichtung auf die Betriebssendeleistung schalten.

In Weiterbildung der Erfindung können die folgenden Merkmale entsprechend den im Patentbegehren angegebenen Rückbeziehungen vorteilhafterweise angewendet werden:

Das Merkmal, daß eine Mischstufe im Empfangs-