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Einrichtung zur punktförmigen Zugbeeinflussung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Für die Steuerung des Eisenbahnbetriebes ist es erforderlich, von
der Strecke her Informationen auf die Züge zu übermitteln und/oder von dort Informationen
an die Strecke zu geben. Während bei einer stark zentralisierten Betriebsführung
eine nahezu kontinuierliche Informationsübertragung in beiden tlbertragungsrichtungen
verlangt wird, genügt es bei weniger starker Zentralisierung, die Informationen
punktförmig von der Strecke an die vorüberlaufenden Züge zu übertragen,zu speichern
und weg/zeitabhängig- auszuwerten und/oder auch von den Zügen Informationen abzufragen.
Zu den Informationen, die von der Strecke auf die Züge übermittelt werden, gehören
z.B. die Signalisierung von Langsamfahrstellen und die Signalisierung von Streckensignalbegriffen;
zu den Informationen, welche von den Zügen an die Strecke abgesetzt werden, gehört
u.a. die Kennzeichnung des betreffenden Zuges.
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Die durch dichteres Verkehrsaufkommen und höhere Fahrgeschwindigkeiten
an die Betriebsführung von Eisenbahnen gestellten höheren Anforderungen- verlangen
nach einer Intensivierung auch der punktförmigen Zugbeeinflussung. Der Ausbau der
Zugbeeinflussung erstreckt sich dabei nicht nur auf die Notwendigkeit, mehr Beeinflussungseinrichtungen
einer bestimmten Art an der Strecke anzubringen sowie die Anzahl der zu übertragenden
Informationen in Abhängigkeit von den
immer komplexeren betrieblichen
Aufgaben zu erhöhen, sondern auch darauf, beispielsweise neben solchen Einrichtungen,
die ausschließlich zur Übermittlung von Streckendaten an die vorüberfahrenden Züge
vorgesehen sind, nun auch solche vorzusehen, ü.br die Informationen von den vorüberlaufenden
Fahrzeugen abgefragt werden können oder Informationen sowohl abgefragt als auch
übermittelt werden können. Diese wahlweise Ausrüstung der Strecke mit unterschiedlichen
Zugbeeinflussungseinrichtungen verlangt ein Fahrzeuggerät, das mit allen Arten von
Streckengeräten wahlweise kommunizieren kann. Ein derartiges Fahrzeuggerät ist bislang
in der beschriebenen Art nicht bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur punktförmigen
Zugbeeinflussung im. Eisenbahnwesen anzugeben, welche eine Informationsübertragung
zwischen Strecke und Fahrzeug unabhängig davon ermöglicht, ob die Streckengeräte
nur zum Senden, nur zum Empfangen oder zum Senden und Empfangen von Informationen
ausgelegt sind.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale.
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Besonders vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Bei der Erläuterung der Erfindung wird Bezug genommen auf die Zeichnung,
die in den Figuren 1 bis 4 für unterschiedliche Zugbeeinflussungssysteme Sende-
und Empfangstelegramme von
Strecken- und Fahrzeuggeräten angibt.
Figur 1 bezieht sich dabei auf ein Zugbeeinflussungssystem mit ausschließlicher
Informationsübertragung in Richtung auf die Fahrzeuge,Figur 2 auf ein Zugbeeinflussungsystem
mit Informationsübertragung ausschließlich in Richtung auf die Strecke und die Figuren
3 und 4 auf ein Zugbeeinflussungssystem, mit dem Informationen sowohl in Richtung
auf die Fahrzeuge als auch in Richtung auf die Strecke übermittelt werden können.
Die Ubertragungsrichtung, für die die Fahrzeug- und die Streckengeräte jeweils eingerichtet
sind, ist in den Figuren durch Pfeile angegeben. Bei den einzelnen Zugbeeinflussungssystemen
sind jeweils-nur die Ubertragungseinrichtungen der Streckengeräte unterschiedlich
ausgebildet; die der Fahrzeuggeräte sind stets die gleichen. In allen Ausführungsbeispielen
ist ferner angenommen, daß die Übertragungseinrichtungen an der Strecke keine eigene
Stromversorgung besitzen, sondern in bekannter Weise für ihre Funktionsfähigkeit
Leistung von den vorüberlaufenden Fahrzeugen beziehen.
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Die jeweils ausgegebenen bzw. empfangenen Informationen sind in ihrer
zeitlichen Folge auf zugehörigen symbolisch bezeichneten Sende- und Empfangskanälen
S, E der Fahrzeug- bzw. Streckengeräte grafisch dargestellt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist angenommen, daß ein Streckengerät
dazu eingerichtet ist, ausschließlich Informationen an ein vorüberlaufendes Fahrzeug
zu übermitteln. Das Streckengerät St möge beim Vorüberlaufen eines Fahrzeuges F
zum Zeitpunkt tl soviel Energie vom vorüberlaufenden Fahrzeug empfangen, daß es
mit dem Aussenden eines ihm eingeprägten Strecke kentelegrammes beginnt. Nach einem
ersten Streckentelegramm StT1 folgt, solange das Streckengerät genü-
gend
Leistung erhält, ein zweites, drittes, viertes usw. Streckentelegramm, das inhaltlich
mit dem ersten Streckentelegramm übereinstimmt. Die nacheinander Ubermittelten Streckentelegramme
sind in der Zeichnung fortlaufend numeriert. In Figur 1 ist angenommen, daß zwar
zum Zeitpunkt t1 die von einem.Fahrzeug auf das Streckengerät übermittelte Energie
so groß ist, daß das Streckengerät mit dem Senden beginnt, daß aber zu diesem Zeitpunkt
eine Unterbrechung des Ubertragungsweges besteht, z.B. durch einen Störer oder dadurch,
daß die Kopplung zwischen dem Streckengerät und der Fahrzeugempfangsantenne noch
nicht ausreicht, um das übermittelte Streckentelegramm StT1 vollständig und ungestört
zu empfangen.Erst zu einem Zeitpunkt t2 wäre nach diesem Beispiel die Kopplung zwischen
den Sende- und Empfangseinrichtungen des Strecken- und des Fahrzeuggerätes groß
genug, um Informationen übermitteln zu können. Das erste, nur bruchstückhaft empfangene
Streckentelegramm wird-auf dem Fahrzeug nicht gewertet.
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Erst die ab dem Zeitpunkt t3 empfangenen folgenden Streckentelegramme
StT2 bis StT4 werden auf dem Fahrzeug au-sgewertet und in-die erforderlichen Steuersignale
umgesetzt.
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Durch das mehrfache Aussenden und Empfangen der vom Streckengerät
übermittelten Information ist es möglich, eventuelle kurzzeitige Ubertragungsstörungen
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Unterbrechungen dadurch unwirksam zu machen- oder auch die Übertragungssicherheit
weiter zu erhöhen, daß zur Anerkennung einer übermittelten Information bei spielsweise
der mehrmalige ungestörte Empfang dieser Information verlangt wird.
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Jedes von der Strecke auf das Fahrzeug übermittelte Streckentelegramm
belegt den Fahrzeugempfänger für
die Dauer der Informationsübertragung
und verhindert damit, daß das Fahrzeuggerät in dieser Zeit auf Sendebetrieb geht.
Zwar würde die Anschaltung des Fahrzeugsenders für die Informationsübertragung von
der Strecke auf-das Fahrzeug nicht schädlich sein; in dieser Zeit jedoch wäre der
Empfangskanal des Fahrzeuggerätes mindestens dann, wenn das Fahrzeuggerät wie. angenommen,
nicht im Voll- sondern im Halbduplexbetrieb arbeitet, für die Aufnahme der weiterhin
vom Streckengerät gesendeten Streckentelegramme blockiert, so daß weniger Streckentelegramme
insgesamt empfangen werden können als bei abgeschaltetem Fahrzeugsender.
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Das erfindungsgemäß vorgesehene Fahrzeuggerät schaltet selbsttätig
erst dann von Empfang auf Sendebetrieb um, wenn im Anschluß an den Empfang eines
Datentelegrammes von einem Streckengerät eine Empfangspause vorgegebener Mindestdauer
auftritt. Dieser Fall tritt annahmegemäß bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1
jedoch nicht auf, weil das Streckengerät fortlaufend ohne Unterbrechung Streckentelegramme
aussendet, solange es mit genügend Sendeenergie versorgt ist.
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Um beim Auftreten kurzzeitiger Störungen bzw. Unterbrechungen zu verhindern,
daß das Fahrzeuggerät als Folge einer derartigen Störung oder Unterbrechung auf
Sendebetrieb umschaltet, ist es möglich, dem Fahrzeuggerät durch Setzen mindestens
eines bestimmten Bits im Datentelegramm des Streckengerätes eine Information darüber
zukommen zu lassen, daß dieses Streckengerät ausschließlich zur Abgabe von Datentelegrammen
bestimmt ist. Das Fahrzeuggerät erkennt dann aus dem Empfang dieses Bits, daß die
von ihm ggf. festgestellte Empfangspause nicht die Aufforderung zum Umschalten auf
Sendebetrieb darstellt, sondern entweder eine Störung darstellt oder das Ende der
Informationsüber-
tragung anzeigt. Auch diese Maßnahme trägt dazu
bei, innerhalb des Übertragungszeitraumes mehr Telegramme an das Fahrzeug absetzen
zu können als wenn das Fahrzeug vorübergehend auf Sendebetrieb umschalten würde.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist angenommen, daß ein Streckengerät
ausschließlich dazu bestimmt ist, Informationen von einem vorüberlaufenden Fahrzeug
zu empfangen. Dabei möge wiederum zum Zeitpunkt t1 durch Ankopplung des Fahrzeuggerätes
an das Streckengerät soviel Energie auf das Streckengerät uebertragen worden sein,
daß das Streckengerät selbst funktionsfähig ist. Sobald genügend Energie vorhanden
ist, sendet das Streckengerät ein Anforderungssignal A vorgegebener Dauer an das
vorüberlauf ende Fahrzeuggerät. Dieses Anforderungssignal ist nicht zu vergleichen
mit einem Streckentelegramm, das aus einer Vielzahl von Datenbits besteht, von denen
Jedes durch unterschiedliche Frequenzen oder Frequenzkombinationen dargestellt ist.
Ein Anforderungssignal A dagegen besteht z.B. nur aus einem Trägersignal vorbestimmter
Dauer. Das erste Anforderungssignal möge wegen noch fehlender Kopplung zwischen
der Empfangsantenne des Fahrzeuggerätes und der Sendeantenne des Streckengerätes
vom Fahrzeuggerät noch nicht erkannt werden.
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An das Anforderungssignal A schließt sich eine Sendepause SSt vorgegebener
Mindestdauer an, die größer ist als die vom Fahrzeuggerät auszuwertende Empfangspause.
Da das erste Anforderungssignal annahmegemäß von dem Fahrzeuggerät des vorüberlaufenden
Fahrzeugs nicht erkannt wurde, hat auch die auf das erste Anforderungssignal folgende
Sendepause SSt keinen Einfluß auf das Fahrzeuggerät, d.h. das Fahrzeuggerät wird
nicht auf Sendebetrieb umgeschaltet. Nach Ablauf der Sendepause SSt gibt das Streckengerät
ein weiteres
Anforderungssignal A aus. Dieses zum Zeitpunkt t2
ausgegebene Anforderungssignal wird vom Fahrzeuggerät empfangen, weil dieses nun
in den Empfangsbereich des Streckengerätes vorgerückt ist.Aus dem Anforderungssignal
oder aus der auf den Empfang dieses Anforderungssignals folgenden Empfangspause
erkennt das Fahrzeuggerät, daß das Streckengerät nun von ihm die aber mittlung eines
Fahrzeugtelegrammes erwartet. Das Fahrzeuggerät schaltet daraufhin auf Sendebetrieb
um und strahlt ein erstes Fahrzeugtelegramm FT1 ab; anschließend schaltet das Fahrzeuggerät
für eine vorgegebene Mindestzeit SF auf Empfang um. Sobald das Streckengerät Informationen
vom vorüberlaufenden Fahrzeuggerät empfängt, blockiert es seinen Sendekanal und
verhindert damit für die Dauer des Empfanges die Ausgabe weiterer Anforderungssignale.
Nach Telegrammende Jedoch schaltet es wieder auf den Sendekanal und veranlaßt damit
die Ausgabe eines weiteren Anforderungssignals. Dieses Anforderungssignal wird vom
Empfänger des Fahrzeuggerätes aufgenommen; es dehnt die vorgegebene Mindestsendepause
SF auf eine der Dauer des Anforderungssignals entsprechende Mindestzeit SFm1 aus
und veranlaßt entweder direkt oder aber huber die anschließende Empfangspause die
Ausgabe des folgenden Fahrzeugtelegrammes FT2. Für die Dauer des Empfanges dieses
Fahrzeugtelegrammes durch das Streckengerät wird wiederum der Sendekanal des Streckengerätes
blockiert und die Ausgabe von Anforderungssignalen vorübergehend unterbunden. Erst
nach Telegrammende setzt das Streckengerät unter der Voraussetzung, daß noch genügend
Sendeenergie verfügbar ist, ein weiteres Anforderungssignal A an das Fahrzeuggerät
ab, das wiederum das Ausgeben eines folgenden Fahrzeugtelegrammes FT3 veranlaßt.
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Auch bei diesem .Zugsicherungssystem ist eine mehrmalige Informationsübertragung,
diesmal allerdings vom Fåhrzeuggerät zur Strecke hin, vorgesehen und möglich, so
daß eventuelle Störungen und Unterbrechungen durch Auswerten mehrerer Telegramme
ausgeblendet werden können. Die Informationsübertragung beginnt zum frühestmöglichen
Zeitpunkt, nämlich dann, wenn die Kopplung für die Informationsübertragung gerade
ausreicht und sie endet zum spätestmöglichen Zeitpunkt, nämlich dann, wenn die Kopplung
bzw. die Sendeleistung für die Informationsübertragung nicht mehr ausreicht.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich,
daß das Fahrzeuggerät nach sicherem Erkennen eines Anforderungssignals daraus die
Information ableitet, daß es sich bei dem Punkt, mit dem gerade die Verbindung zustande,
gekommen ist, ausschließlich um einen Empfangspunkt handelt. Damit kann der Fahrzeugsender
auf Dauerstrichbetrieb geschaltet werden und die wenn auch geringe Zeit zum Aussenden
der folgenden Anforderungssignale zur Übertragung von Informationen benutzt werden.
Die Rückschaltung auf Empfangsbetrieb kann zweckmäßig vom Zurücklegen einer bestimmten
Fahrstrecke seit Auf-.
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nahme des Dauer-Sendebetriebes oder vom Aussenden einer bestimmten'Anzahl
von Datentelegrammen abhängig gemacht sein.
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In Figur 3 ist angenommen, daß nicht nur das Fahrzeuggerät, sondernauch
das Streckengerät sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Informationen eingerichtet
ist. Das Streckengerät möge zum Zeitpunkt t1 mit dem Aussenden eines ersten Streckentelegrammes
StT11 beginnen, das Fahrzeuggerät möge aber erst zum Zeitpunkt t2 Informationen
vom Streckengerät her
empfangen. Dieses erste nur bruchstückhaft
empfangene Streckentelegramm wird vom Fahrzeuggerät nicht anerkannt und gewertet.
Entsprechend hat auch die sich anschließende Sendepause SSt des Streckengerätes
keine Auswirkungen auf das Fahrzeuggerät. Das Fahrzeuggerät wird also nicht auf
Sendebetrieb umgeschaltet und das Streckengerät kann innerhalb der Sendepause damit
auch keine Informationen vom vorüberlaufenden Fahrzeuggerät empfangen. Nach Ablauf
der Sendepause SSt veranlaßt das Streckengerät die Ausgabe des folgenden Streckentelegrammes
StT1 2. Dieses Streckentelegramm wird vom Fahrzeuggerät vollständig empfangen. Anschließend
an das Aussenden des zweiten Streckentelegrammes legt das Streckengerät wieder eine
Sendepause SSt vorgegebener Dauer ein. Das Fahrzeuggerät erkennt aus der sich an
den Empfang des zweiten Streckentelegrammes anschließenden Empfangspause EP das
Ende des Streckentelegrammes und veranlaßt damit die Umschaltung des Fahrzeuggerätes
auf Sendebetrieb.
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Das Fahrzeuggerät gibt dabei ein erstes Fahrzeugtelegramm FT11 aus.
Innerhalb der vorgegebenen Sendepause SSt empfängt das Streckengerät Daten vom Fahrzeuggerät
und verlängert daraufhin die Sendepause SSt auf eine der Dauer des Fahrzeugtelegrammes
FT11 entsprechende Mindestzeit SStm, in der der Empfangskanal des Streckengerätes
belegt bleibt. Anschließend beginnt das Streckengerät mit dem Ausgeben des folgenden
Streckentelegrammes StT13.
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Das Fahrzeuggerät hatte nach dem Ausgeben des ersten Fahrzeugtelegrammes
FT11 selbsttätig vom Sendebetrieb auf Empfangsbetrieb umgeschaltet, und zwar für
eine Mindestsendepause SF, die etwas größer ist als die Dauer der vom Streckengerät
jeweils im Anschluß an ein Streckentelegramm eingelegten Sendepause SSt.
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Während dieser Sendepause SF des Fahrzeuggerätes empfängt das Fahrzeuggerät
die ersten Daten des vom Streckengerät ausgesandten Streckentelegrammes StT1 3.
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Es verlängert daraufhin die Sendepause SF auf eine der Dauer des Streckentelegrammes
StT13 entsprechende Mindestzeit SFm13 und sorgt damit dafür, daß das Streckentelegramm
StT13 komplett empfangen werden kann.
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Aus der an dieses Streckentelegramm anschließenden Empfangspause erkennt
das Fahrzeuggerät wieder, daß das Streckengerät nun seinerseits von ihm ein weiteres
Fahrzeugtelegramm FT12 erwartet und es schaltet auf Sendebetrieb um. Das Fahrzeuggerät
hatte bereits zu Telegrammende auf Empfangsbetrieb umgeschaltet und damit die Voraussetzung
für die Aufnahme des folgenden Fahrzeugtelegrammes geschaffen.
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Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 gilt für das auch in Figur 3 angenommene
Zugbeeinflussungssystem unter der Maßgabe, daß das Fahrzeuggerät den Sendebetrieb
nicht vom Empfang eines vollständigen Streckentelegrammes abhängig macht, sondern
bereits dann mit dem Senden beginnt wenn es ein Streckentelegramm unvollständig
empfangen hat. Bei dem angenommenen Ausführungsbeisp,iel'hat das'Fahrzeuggerät ab
dem Zeitpunkt t2 Daten vom Streckengerät her aufgenommen. Aus der sich an das nur
unvollständig empfangene Streckentelegramm StT21 anschließenden Empfangspause EP
erkennt das Fahrzeug die Bereitschaft des Streckengerätes zur Aufnahme eines Fahrzeugtelegrammes.
Es setzt daraufhin das Fahrzeugtelegramm FT21 an das Streckengerät ab, das dieses
Telegramm aufnimmt und anschließend ein Streckentelegramm StT22 an das Fahrzeuggerät
absetzt.
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Wenn die vorgegebenen Zeitbedingungen erfüllt sind, d.h. die Jeweils
abgesetzten Telegramme von den Jeweiligen Gegengeräten innerhalb der von diesen
einge-
legten Sendepausen eintreffen, ist ein ordnungsgemäßer wechselweiser
Datenaustausch für die Dauer der gegenseitigen Einflußnahme möglich.
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Bei den Zugbeeinflussungssystemen der Figuren 2 bis 4 legte das Fahrzeuggerät
und ggf. auch das Streckengerät hinter jedem ausgesandten Datentelegramm bzw. Anforderungssignal
eine Sendepause SF bzw. SSt ein, innerhalb deren es von der Jeweiligen Gegenstation
die Aufnahme von Daten erwartete. Die zeitliche Dauer der Sendepausen sollte größer
liegen.als die vom Fahrzeuggerät für das Umschalten auf den Sendebetrieb auszuwertende
Empfangspause EP. Für den Fall, daß die Streckengeräte gegenüber den Fahrzeuggeräten
bevorrechtigt sein sollten, d.h. daß im Falle auftretender Störungen vom Streckengerät
her zunächst Informationen an das Fahrzeuggerät übermittelt werden sollen bevor
von diesem Informationen an das Streckengerät übermittelt werden sollen, ist die
vom Fahrzeuggerät einzulegende Mindestsendepause SF größer zu wählen als die vom
Streckengerät einzulegende Mindestsendepause SSt.
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Diese Maßnahme stellt sicher, daß nach einer Störung das Fahrzeuggerät
noch auf Empfang geschaltet ist, wenn das Streckengerät wieder zu senden beginnt.
Entsprechend ist die vom Streckengerät eingefügte Sendepause SSt größer zu wählen
als die vom Fahrzeuggerät vorgegebene Sendepause SF, wenn nach kurzzeitigen Störungen
oder Unterbrechungen zunächst Informationen vom Fahrzeug an die Strecke übermittelt
werden sollen, bevor von dort Informationen ans Fahrzeug uebertragen werden sollen.
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Zum Bestimmen der von den einzelnen Geräten auszuwertenden Sende-
bzw. Empfangspausen können auf den Fahrzeuggeräten und den Streckengeräten gesonderte
Zeit-
schalter vorgesehen sein, die Jeweils bei Telegrammende gestartet
werden. Vorteilhafter ist es Jedoch, wenn die Mindestempfangs- und Mindestsendepausen
der Rhrzeug-und der Streckengeräte in diesen Geräten aus der Bitfolgefrequenz der
Datentelegramme durch Zählen auf unter schiedliche Zählraten bestimmt werden. Dies
läßt sich z.B. durch getaktete Schieberegister erreichen, die auf unterschiedlichen
Ausgängen beschaltet sind.
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Die vorstehend näher erläuterte Einrichtung zur punktförmigen Zugbeeinflussung
kann in den verschiedensten Frequenzbereichen arbeiten, beispielsweise in dem für
die punktförmige Zugbeeinflussung häufig verwendeten Bereich zwischen 60 und 100
kHz aber auch z.B. im Gigahertzbereich, wie es beispielsweise für die Güterwagennummernmeldung
vorgesehen ist.
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4 Figuren 14 Patentansprüche
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