DE3538165A1 - Einrichtung zur uebertragung von daten auf ein schienenfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 30 40 137 be­ kannt. Sie ermöglicht die Übertragung von Information zwischen einer Trasse und auf dieser geführten Fahr­ zeugen. Dabei kann der Information sendende Teil der Einrichtung, der in der Regel an der Strecke angeordnet sein wird, ohne eigene Stromversorgung betrieben werden.

Die bekannte Einrichtung verwendet zur Informationsüber­ tragung mehrere bewickelte Ferritkerne, welche zusammen mit jeweils einem Ferritstab zur Energieübertragung, in einem besonderen Gehäuse im Gleis oder am Fahrzeug untergebracht sind.

Dies kann für bestimmte Einsatzfälle von Nachteil sein. Beispielsweise stören über das Niveau der Schienen­ köpfe hinausragende Gehäuse beim Einsatz von Schneepflü­ gen. Um fahrtrichtungsspezifische Information für beide Fahrtrichtungen zu übertragen, werden, da die Antennen für die Energie- und die Informationsübertragung jeweils in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, zwei kom­ plette Übertragungseinrichtungen benötigt. Eine Kombina­ tion einer Energieübertragungseinrichtung mit zwei In­ formationsübertragungseinrichtungen ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung der vorstehend beschriebenen Art so zu verbessern, daß sich keine störenden Bauteile im Gleis befinden und daß auf eine gemeinsame Unterbringung der Antennen für die Energieübertragung und die Informationsübertragung verzichtet werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung eines Schienenstückes als Datensen­ deantenne entfallen die bisher hierfür verwendeten,empfind­ lichen Ferritstäbe, die in einer ganz bestimmten Lage zur Energieempfangsantenne angeordnet und aus Stabilitäts­ gründen mit dieser zusammen in einem Gehäuse eingegossen werden mußten. Die robuste Energieempfangsantenne kann damit jetzt ohne Schwierigkeiten so im Gleis (etwa zwi­ schen zwei Schwellen) untergebracht werden, daß sie kein Hindernis darstellt.

Eine Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung sieht als Antennen für die Energiesender und den Energie­ empfänger bewickelte Ferritstäbe vor, die mit ihrer Ma­ gnetfeldachse quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind und in Gleismitte aneinander vorbeigeführt werden. Eine andere Ausgestaltung sieht anstelle von Ferritstäben Rahmenantennen vor, deren Magnetfeldachsen zur Gleis­ ebene senkrecht stehen.

In den Ansprüchen 4 und 5 werden schaltungstechnische Maßnahmen, die bereits beim Stand der Technik im Zusam­ menhang mit der dort beschriebenen Einrichtung verwirk­ licht waren, für die erfindungsgemäße Einrichtung bean­ sprucht.

Ausgestaltungen, die die Übertragung richtungsspezifi­ scher Information über zwei von einem einzigen Energie­ empfänger gespeisten, voneinander unabhängigen Datensen­ dern zum Gegenstand haben, sind in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben.

Anhand dreier Figuren soll ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben und seine Funktion erklärt werden.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Einrichtung als Blockschaltbild

Fig. 2 zeigt die streckenseitige Antennenanordnung mit einem Ferritstab als Energieempfangs­ antenne

Fig. 3 zeigt die streckenseitige Antennenanordnung mit zwei Datensendern und Rahmenantenne als Energieempfangsantenne.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung nach der Erfindung dar­ gestellt, die aus einem Information abgebenden Teil, der sich z.B. an einem Eisenbahngleis befindet und im Weiteren als Gleisgerät GG bezeichnet wird und einem an einem Fahrzeug montierten, Information aufnehmenden Teil, der im Weiteren als Fahrzeuggerät FG bezeichnet wird,be­ steht. Das Gleisgerät enthält eine Datenaufbereitungs­ schaltung DA, vorzugsweise ein Mikrorechnersystem mit Datenspeicher, das die auszugebende Information in Form eines Datentelegrammes bereithält. Ein Datensender DS gibt eine mit diesem Datentelegramm modulierte Frequenz aus. Diese Frequenz wird über einen Stromwandler in eine der Schienen des Gleises eingespeist. Das Sendestrom führende Schienenstück wirkt damit als Datensendeantenne DSA. Zur Stromversorgung der Datenaufbereitungsschaltung und des Datensenders dient eine Stromversorgungsschal­ tung SV, die eine über eine Energieempfangsantenne EEA aufgenommene Frequenz gleichrichtet und die so entste­ hende Gleichspannung auf einen festgelegten Wert begrenzt. Die Stromversorgungsschaltung enthält einen in der Figur nicht dargestellten Speicherkondensator, der die Strom­ versorgung der Daten sendenden bzw. aufbereitenden Schal­ tungsteile auch nach Absinken der von der Energieempfangs­ antenne aufgenommenen Leistung noch für eine gewisse Zeit aufrechterhält. Die Ausgabe von Datentelegrammen beginnt automatisch, sobald eine bestimmte Versorgungsspannung von der Stromversorgungsschaltung abgegeben wird und wird erst wieder eingestellt, wenn die Versorgungsspan­ nung unter einen bestimmten vorgegebenen Wert absinkt. Über eine in Fig. 1 dargestellte Verbindung SL besteht die Möglichkeit, die gespeicherte, zu übertragende In­ formation etwa abhängig von einer Signalstellung oder abhängig von einem in einem Stellwerk eingegebenen Be­ fehl zu ändern.

Das Fahrzeuggerät FG enthält neben einem Datenempfänger DE, der die vom Gleisgerät GG ausgesendete Frequenz über eine Datenempfangsantenne DEA aufnimmt und demoduliert, einen Generator als Energiesender ES, der einen auf eine andere Frequenz als die Datenübertragungsfrequenz abge­ stimmten Reihenschwingkreis erregt. Eine Energiesendean­ tenne ESA ist die Induktivität dieses Reihenschwingkrei­ ses und erzeugt in ihrer Umgebung ein starkes elektroma­ gnetisches Wechselfeld. Der Energiesender wird aus dem Bordnetz des Fahrzeuges über eine nicht dargestellte Regelschaltung so mit Spannung versorgt, daß der im Sen­ dekreis fließende Strom einen konstanten Wert beibehält. Bei Annäherung an ein Gleisgerät wird der Energiesende­ kreis durch die Rückwirkung des Energieempfangskreises verstimmt. Die infolge der Verstimmung normalerweise zu er­ wartende Stromabsenkung im Sendekreis findet jedoch nicht statt, da die Regelschaltung durch Anheben der Versorgungs­ spannung des Energiesenders der Stromabsenkung entgegen­ wirkt und dafür sorgt, daß trotz des durch die Energie­ empfangsantenne hervorgerufenen Energieverlustes das elektromagnetische Feld in gleicher Stärke erhalten und so die Stromversorgung des Gleisgerätes gesichert bleibt. Die Rückwirkung auf den Energiesendekreis, die dem Fahrzeug­ gerät die Anwesenheit eines Gleisgerätes auch bei Ausfall von dessen Datensender signalisiert, wird nun, da keine Stromabsenkung auftritt, anhand der Spannungsüberhöhung am Sendekreis durch eine Sensorschaltung S festgestellt. Eine Auswerteschaltung AS decodiert die vom Datenempfänger gelieferten Datentelegramme und wertet die Signale der Sensorschaltung aus. Die Auswerteschaltung liefert Steuer­ signale zum Führerstand oder direkt an die automatische Fahr- und Bremssteuerung des Fahrzeuges. Auch Ein- und Ausschaltsignale für den Energiesender werden von der Auswerteschaltung geliefert, um den Energiesender z.B. nur in der unmittelbaren Umgebung eines Gleisgerätes ein­ zuschalten. Die Einschaltorte können dazu in bekannter Weise durch Übertragung der Entfernung zum jeweils nächsten Gleisgerät und eine Wegmessung erfolgen.

In Fig. 2 ist in einem Schwellenfach eines Gleises GL ein bewickelter Ferritstab als Energieempfangsantenne EEA dargestellt. Er versorgt das in einem Elektronikkasten EK untergebrachte Gleisgerät mit Spannung welche durch das elektromagnetische Feld eines nicht dargestellten, an einem Fahrzeug angebrachten gleichartigen Ferritstabes in ihm induziert wird. Die beiden Ferritstäbe liegen mit ihren Magnetfeldachsen einander parallel etwa in der Gleismitte. Als Datensendeantenne DSA wirkt das von den Punkten P 1 und P 2 begrenzte Schienenstück. Dieses wird über in den Punkten P 1 und P 2 angeschweißte oder angeschraubte Kupfer­ seile mit Sendestrom beaufschlagt. Das Magnetfeld des in der Schiene fließenden Sendestromes wird von einer am Fahrzeug angebrachten, über der Schiene quer zur Fahrt­ richtung liegend geführten Spule, die auch einen Ferrit­ kern aufweisen kann und als Datenempfangsantenne wirkt, aufgenommen. Die Verwendung einer Spule zur Aufnahme des Schienenmagnetfeldes ist auch von codierten Gleiskreisen her bekannt.

In Fig. 3 ist eine Einrichtung mit zwei mit verschiedenen Schienen verbundenen Datensendern dargestellt. Ein Daten­ sender verwendet als Datensendeantenne DSA 1 das Schienen­ stück zwischen den Punkten P 3 und P 4, der andere Daten­ sender verwendet als Datensendeantenne DSA 2 das durch die Punkte P 5 und P 6 begrenzte Schienenstück. Die beiden Datensender werden durch einen gemeinsamen Energieempfän­ ger, der zusammen mit den Datensendern in einem gemeinsamen Elektronikkasten EK untergebracht ist mit Energie versorgt. Der Energieempfänger benutzt als Energieempfangsantenne EEA eine in der Schwellenebene verlegte Rahmenantenne. Das den Energiesender tragende Fahrzeug verwendet als Energiesendeantenne ebenfalls eine Rahmenantenne, die bei Passieren des Gleisgerätes in einer zur Spulenebene der Energieempfangsantenne parallelen Ebene über die Energie­ empfangsantenne hinweggeführt wird.

Die vom Gleisgerät über die Schienenstücke DSA 1 und DSA 2 ausgesendeten Daten werden von getrennten Datenempfangs­ antennen auf dem Fahrzeug aufgenommen. Dabei werden über die Datensendeantennen DSA 1 Daten für von rechts nach links fahrende Fahrzeuge, über die Datensendeantenne DSA 2 Daten für von links nach rechts fahrende Fahrzeuge ausge­ geben. Die beiden als Datensendeantennen DSA 1, DSA 2 ver­ wendeten Schienenstücke sind gegeneinander und gegen die Energieempfangsantenne versetzt. Dies gewährleistet, daß der für die jeweilige Fahrtrichtung wichtige Datensender seine volle Betriebsspannung hat, wenn die für die Fahrt­ richtung benutzte Datenempfangsantenne des Fahrzeuges in den Bereich der Datensendeantenne gelangt.

Claims (7)

1. Aus einem streckenseitigen und einem fahrzeugsei­ tigen Teil bestehende, induktiv wirkende Einrichtung zur Übertragung von Daten von einem Gleis auf ein auf diesem fahrendes Fahrzeug, bei der der streckenseitige Teil einen Datensender und einen Energieempfänger, der fahrzeugseitige Teil einen Datenempfänger und einen Ener­ giesender enthält und bei der bei gegenseitiger Annähe­ rung der beiden Teile der Energiesender auf den Energie­ empfänger Energie und, bei Annäherung unter einen vorge­ gebenen kritischen Abstand, der Datensender auf den Da­ tenempfänger Daten überträgt und hierzu auf einem vorge­ gebenen Frequenzkanal arbeitet und die zu übertragenden Daten unter Verwendung eines Frequenzmodulationsverfahrens in binärer Form seriell ausgibt und wobei die vom Energie­ empfänger aufgenommene Energie zumindest zum Teil der Stromversorgung des Datensenders dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Daten­ senders (DS) über einen Stromwandler in zwei, ein kurzes Stück voneinander entfernt liegenden Punkten (P 1, P 2) an eine Schiene des Gleises (GL) angeschlossen ist, und die Antenne des Datenempfängers so angebracht ist, daß sie vom Magnetfeld der mit dem Datensender verbundenen Schiene induktiv beeinflußt wird und daß die Energie­ empfangsantenne (EEA) für sich getrennt im Gleis, unter­ halb des Niveaus der Schienenköpfe angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antenne (ESA) des Energiesenders (ES) aus einem bewickelten Ferritstab besteht, der mit seiner Längsachse quer zur Fahrrichtung, so an der Unterseite Fahrzeuges angebracht ist, daß er etwa oberhalb der Gleismitte geführt wird und daß die Antenne (EEA) des Energieempfängers (SV) ebenfalls aus einem quer zur Fahrrichtung in Gleismitte angeordneten bewickelten Ferritstab besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antenne des Energiesenders eine Rahmenan­ tenne ist, die so an der Unterseite des Fahrzeuges ange­ bracht ist, daß ihre Magnetfeldachse auf der Gleisebene senkrecht steht und sich etwa in der Gleismitte befindet und daß die Antenne des Energieempfängers aus einer in einem Schienenfach verlegten Spule mit ebenfalls zur Gleisebene senkrechter, in Gleismitte befindlicher Magnetfeldachse besteht.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Energiesender (ES) eine Sensorschaltung (S) verbunden ist, die die Rück­ wirkung des Energieempfängers (EEA) auf den Energie­ sender feststellt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Energiesender eine Regelschaltung enthält, die den Strom im Antennenkreis des Energiesenders kon­ stant einregelt und daß die Sensorschaltung (S) die Spannungsüberhöhung am Antennenkreis feststellt.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Energieempfänger zwei Datensender zugeordnet sind, die mit ihren Ausgängen an verschiedene Schienen des Gleises angeschlossen sind und daß auf dem Fahrzeug zwei Datenempfänger angeordnet sind, deren Antennen die Magnetfelder der verschiedenen Schienen des Gleises aufnehmen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Punkte (P 3, P 4, P 5, P 6), denen die Ausgänge der Datensender an die Schienen angeschlossen sind, paarweise in Fahrtrichtung gegen die Energieempfangsan­ tenne (EEA) versetzt sind.