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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum. Erkennen fehlerhafter Informationspakete, die in einem Sender zusammengestellt und jeweils durch ein als Redundanz dienendes Bit einer vorgewählten Wertigkeit ergänzt und anschliessend an ein vorausgehendes Startzeichen über eine gestörte Übertragungsleitung zu einem Empfänger gesendet werden, welcher Empfänger auf die Startzeichen anspricht und die Bits der Pakete regeneriert.
Digitale, paketweise Informationsübertragung gehört heute zum allgemeinen Stand der Technik. Weiter sind Verfahren bekannt, wie bei gestörten Übertragungsstrecken die fehlerfreie Übermittlung der Information erfolgen kann und/oder wie ermittelt werden kann, ob eine Übertragung fehlerfrei erfolgte. Hiezu ist vor allem die Paritätsprüfung zu nennen.
Aus der CH-PS Nr. 584487 ist eine Einrichtung bekannt, mit deren Hilfe Information über eine Zweidrahtleitung innerhalb eines Eisenbahnzuges ausgetauscht werden kann. Es handelt sich hiebei um ein Zeitmultiplexsystem, bei dem jeder Wagen des Eisenbahnzuges eine Teilnehmerstation aufweist. Die adresscodierten Telegramme laufen zeitmultiplexiert auf einer Zweidrahtleitung von Teilnehmerstation zu Teilnehmerstation. Der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung sind verschiedene Frequenzbänder für die Übertragung zugeordnet.
Die beschriebene Anordnung ermöglicht einen umfassenden Informationsaustausch zwischen beliebigen Teilnehmerstellen. Entsprechend dieser Möglichkeit ist der technische und preisliche Aufwand erheblich. Bei der Erfindung geht es im Gegensatz hiezu um die Lösung eines beschränkten Übertragungsproblems. Die Aufgabe besteht darin, von einem Zentralgerät einer längeren Zugskomposition, die im Pendelverkehr verwendet wird, laufend Information zu den beiden Führerständen der Komposition zu übertragen. Die Information besteht dabei vor allem in Werten der Soll- und der Ist-Geschwindigkeit zur Anzeige in den Führerständen. Da sich die Werte auf Grund der wechselnden Fahrgeschwindigkeit laufend ändern, müssen die Werte ständig erneuert werden. Dies bedeutet laufende Widerholung der Übertragungsprozesse.
Für Informationsübertragungen der geschilderten Art stehen bei Eisenbahnzügen im allgemeinen nur zwei Drähte eines mehradrigen Kabels zur Verfügung. Dieses Kabel besteht aus Kabelabschnitten in jedem Wagen, die mittels Steckern in den Kupplungen automatisch von Wagen zu Wagen durchverbunden sind. Die Drähte des Kabels besitzen einen relativ geringen Leitungsquerschnitt und sind gegenüber hochfrequenten Störungen, wie sie beispielsweise durch das Schalten der Antriebsmotoren entstehen, nicht geschützt. Aus diesem Grunde muss bei digitaler Informationsübertragung über diese Leitungen stets mit schwerwiegenden Störungen gerechnet werden. Voraussetzung für eine fehlerfreie Anzeige der übertragenen Information ist daher, dass vorgängig der Anzeige stets geprüft wird, ob die Information fehlerfrei übertragen wurde.
Die Einrichtung, die diese Aufgabe erfüllt, ist dadurch gekennzeichnet, dass das als Redundanz dienende Bit direkt nachfolgend auf das Startzeichen als erstes Bit des Informationspaketes ausgesendet wird, dass jedes Bit eines beim Empfänger ankommenden Informationspaketes einen zuvor in seine Ausgangsstellung gestellten Zähler um 1 weiterschaltet, dass gleichzeitig jedes dieser Bits in einen Empfangsspeicher eingespeichert wird, der soviel Speicherplätze besitzt wie ein Informationspaket Bits und dessen Speicherplätze vorgängig auf die der Wertigkeit des ersten Bits entgegengesetzte Wertigkeit gestellt wurden, dass alle im Empfangsspeicher enthaltenen Bits durch jedes nachfolgende Bit jeweils um einen Speicherplatz weitergeschoben werden, dass, sobald sich die Wertigkeit des letzten Speicherplatzes ändert,
der Zählerstand des Zählers mit einer vorbestimmten Zahl verglichen wird, die gleich ist der Anzahl Bit eines Informationspaketes, und dass bei Übereinstimmung von Zählerstand und vorbestimmter Zahl ein erstes Signal abgegeben wird und dass bei Nichtübereinstimmung ein zweites Signal abgegeben wird.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Eisenbahnzug mit zentralem Steuergerät und Anzeigeeinheiten in den Führerständen, Fig. 2 den Aufbau eines Informationspaketes, Fig. 3 eine Übertragungseinrichtung im zentralen Steuergerät und Fig. 4 die Empfangseinrichtung.
Fig. 1 zeigt in symbolischer Darstellung eine Zugskomposition. Sie besitzt ein Triebfahrzeug - und einen Steuerwagen --13--, zwischen denen mehrere Wagen --14--. eingekuppelt sind.
Die Zugskomposition wird als Pendelzug in zwei Fahrtrichtungen betrieben. Sowohl im Tiebfahrzeug --12-- als auch im Steuerwagen --13-- befindet sich ein Führerstand mit jeweils einem
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Geschwindigkeitsanzeigegerät --17 bzw. 18--. Die durch diese Anzeigegeräte anzuzeigenden, ständig wechselnden Geschwindigkeiten werden von einem zentralen Steuergerät --21-- erfasst und in Form codierter Information abgegeben. Das zentrale Steuergerät --21-- kann an einer beliebigen Stelle der Zugskomposition, beispielsweise in einem der Wagen --14--, angeordnet sein.
Bevorzugt ist jedoch die Anordnung im Triebfahrzeug --12--. Das Anzeigegerät --17-- im Triebfahrzeug --12-- erhält die Information über eine Vielzahl von Leitungen --20--. Zur
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gen von Wagen zu Wagen durch die ganze Zugskomposition durchgeschleift ist. Es handelt sich um parallele Drähte eines mehradrigen Kabels mit relativ geringem Leitungsquerschnitt, die gegenüber Störungen durch elektromagnetische Felder, wie sie beispielsweise beim Schalten von Fahrmotoren auftreten, nicht geschützt sind. Bei Informationsübertragung über eine derartige Leitung muss daher stets mit schwerwiegenden Störungen gerechnet werden.
Die Anzeigegeräte --17 und 18-- dienen in bekannter Weise zur Anzeige von Ist- und Soll-Geschwindigkeit und zusätzlich zur Anzeige von Signalisier- und Alarmsignalen. Das Anzei- gegerät --17-- im Triebfahrzeug --12-- erhält, wie bereits erwähnt, die Information parallel über eine Vielzahl von Leitungen --20--, die in einem mehradrigen Kabel zusammengefasst sind.
Die gleiche Information wird über die Leitung --19-- seriell zum Anzeigegerät --18-- über- tragen.
Fig. 2 zeigt ein Informationspaket, mit dessen Hilfe ein vollständiger Satz von Anzeigewerten vom zentralen Steuergerät --21-- zum Anzeigegerät --18-- übertragbar ist. Ein derartiges Paket besteht aus n Bits (n = ganze Zahl) --25--, denen ein spezielles, längeres Startzeichen - vorgeschaltet ist. In der gezeigten Ausführung besitzt das Startzeichen die zehnfache Länge eines Informations-Bits. Das erste Bit hat stets den Wert logisch 1. Das zweite Bit ist ein Paritäts-Bit P. Die übrigen (n-2) Bits bilden die zu übertragende eigentliche Information.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung mit den für die Übertragung notwendigen Einrichtungen des zentralen Steuergerätes --21--. --29-- ist ein Datenspeicher, in den die zu übertragende Information von den Leitungen --28-- parallel einlesbar ist. Gesteuert wird der Einlesevorgang durch eine Steuereinheit --30--, was durch einen von der Steuereinheit ausgehenden Pfeil angedeutet ist. Weitere Pfeile weisen auf zusätzliche Steuerfunktionen hin, die weiter unten beschrieben sind. --33-- ist ein zweiter Speicher, beispielsweise ein Schieberegister, in welchen über die Leitungen --32-- die Information aus dem Datenspeicher --29-- parallel übertragbar ist.
Während dieser Übertragung wird durch einen Paritätsgenerator --34-- die Parität der Information ermittelt und ein entsprechendes Paritäts-Bit P in den zweiten Speicherplatz des Schieberegisters --33-- eingelesen. Weiter wird in den ersten Speicherplatz des Schieberegisters logisch 1 eingelesen. Hiemit ist ein Informationspaket entsprechend Fig. 2 im Schieberegister - zusammengestellt.
- ist ein Taktgenerator, der periodisch Schritt-Signale abgibt. --38-- ist eine Sendestufe, über welche die zu übertragende Information seriell auf die Leitung --19-- ausgegeben wird.
Die Anordnung entsprechend Fig. 3 arbeitet wie folgt : Die zu übertragende Information wird über die Leitungen --28-- dem Datenspeicher --29-- eingegeben und von hier über die Leitungen --32-- in das Schieberegister --33-- übertragen. Während dieses Vorgangs wird der Paritätswert gebildet und als Bit P in die zweite Stelle des Schieberegisters --33-- eingelesen.
In die erste Stelle wird als Redundanz generell logisch 1 eingelesen.
Die Steuerung --30-- löst in der Sendestufe --38-- ein Startzeichen --26-- aus, welches für die Dauer von insgesamt zehn Schritten des Taktgenerators --37-- andauert. Das Startzeichen - ist so aufgebaut, dass es vom Empfänger erkannt und von den Bits des Informationspaketes unterschieden werden kann.
Unmittelbar anschliessend an das Startzeichen --26-- werden im Takt des Taktgenerators - Schiebeimpulse an das Schieberegister --33-- abgegeben. Hiedurch wird der Inhalt des
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Schieberegisters --33-- nahtlos an das Startzeichen --26-- anschliessend seriell über die Sendestufe - auf die Übertragungsleitung --19-- ausgesendet. Gleichzeitig wird während der Übertragungszeit im Datenspeicher --29-- die nächste zu übertragende Information bereitgestellt. Sobald das Schieberegister --33-- leer ist, kann diese nächste Information über die Leitungen --32-- in das Schieberegister --33-- eingelesen werden, während bereits das nächste Startzeichen ausgegeben wird.
Mit diesem Startzeichen beginnt ein neuer Übertragungszyklus, so dass ständig und nahtlos aufeinanderfolgend eine wechselnde Folge von Startzeichen und Informationspaketen über die Übertragungsleitung --19-- läuft, wobei das erste Bit jedes Informationspaketes den Wert logisch 1 aufweist.
Fig. 4 zeigt die Empfangsseite der Übertragungseinrichtung. --19-- ist wieder die Übertragungsleitung, über die die Informationspakete und die Startzeichen seriell eine Empfangseinheit - erreichen. Diese Empfangseinheit erkennt die Startzeichen und regeneriert die Bits der ankommenden Informationspakete. Die regenerierten Bits laufen seriell in einen dritten Speicher - ein. Dieser Speicher ist ein Schieberegister, das soviel Speicherplätze besitzt, wie ein Informationspaket Bits, also n Speicherplätze. Jedes Startzeichen löst in der Empfangseinheit - ein Signal aus, durch das der Inhalt des Schieberegisters --42-- gelöscht wird.
- ist ein Zähler, der gleichzeitig mit dem Einlesevorgang die Zahl der einlaufenden Bits zählt. Er wird wie der Inhalt des Schieberegisters --42-- durch das durch das Startzeichen ausgelöste Signal der Empfangseinheit --41-- gelöscht.
Sind alle Bits eines Informationspaketes im Schieberegister --42-- enthalten, so können diese Bits über Leitungen --43-- parallel in einen vierten Speicher --44-- übertragen werden, von wo die Information über parallele Leitungen --45-- zur Anzeige auf dem Anzeigegerät - -17-- abgreifbar ist. --49-- ist eine Steuerung, die diese Vorgänge steuert.
Da, wie bereits ausgeführt, auf der Übertragungsleitung --19-- Störsignale auftreten können, muss bei jedem Informationspaket geprüft werden, ob es fehlerfrei übertragen wurde. Hiezu dienen der bereits erwähnte Zähler --48--, eine Paritätskontroll-Einrichtung --50-- und eine Zeitkontroll-Einrichtung-51--.
Im folgenden werden die verschiedenen Prüfvorgänge beschrieben : Die Bits eines Informationspaketes laufen stets in das vorgängig gelöschte Schieberegister --42-- ein. Somit entspricht der Inhalt jedes Speicherplatzes zu Beginn dem Wert logisch 0. Sobald ein Paket fehlerfrei und vollständig übertragen ist, erscheint im letzten Speicherplatz des Schieberegisters - das erste übertragene Bit, welches wie beschrieben, den Wert logisch 1 besitzt. Hiedurch ergibt sich ein Wertigkeitswechsel, der auf der Leitung --46-- ein Signal auslöst. Dieses Signal stoppt den Zähler --48-- und löst eine Prüfung des Zählerstandes aus. Bei fehlerfreier Übertragung entspricht der Zählerstand der Zahl n und damit der Anzahl Bits eines Informationspaketes.
Weist der Zählerstand den Wert n auf, so wird auf die Leitung --52-- ein erstes Signal abgegeben, welches signalisiert, dass kein Fehler gefunden wurde. Weicht der Zählerstand vom Wert n ab, so liegt mit grosser Sicherheit ein Fehler vor. In diesem Fall wird ein zweites Signal ausgesendet, das die Weitergabe des Inhalts vom Schieberegister --42-- sperrt.
Der zweite Prüfvorgang besteht darin, dass während der Weitergabe der Information vom Schieberegister --42-- zum vierten Speicher --44-- in der Paritätskontroll-Einrichtung - der Paritätswert gebildet wird. Dieser Paritätswert muss bei fehlerfreier Übertragung in bekannter Weise mit dem Wert des übertragenen Paritäts-Bits übereinstimmen. Nichtübereinstimmung wird durch ein Signal auf Leitung --53-- angezeigt.
Treten bei der Übertragung vereinzelt Fehler auf, so wird dies durch die zwei beschriebenen Prüfungen jeweils bemerkt. Die Anzeige des Anzeigegerätes --17-- bleibt in diesen Fällen kurzzeitig unverändert.
Treten dagegen während mehrerer aufeinanderfolgender Pakete Fehler auf, so tritt der dritte Prüfvorgang bzw. die dritte Prüfeinrichtung in Aktion. Diese besteht im wesentlichen aus der bereits erwähnten Zeitkontroll-Einrichtung --51--. Diese spricht an, wenn während eines vorbestimmten Zeitintervalls kein Informationspaket fehlerfrei übertragen wird oder kein Informationspaket in der Empfangseinheit ankommt. Es gibt in diesen Fällen über die Leitung
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- ein Alarmsignal ab. Hiedurch wird das Anzeigegerät --17-- auf einen Extremwert gesteuert und gleichzeitig eine optische und/oder akustische Alarmanzeige ausgelöst.
Die Einrichtung zur Prüfung der Fehlerfreiheit übertragener Informationspakete arbeitet, wie beschrieben, mit drei teilweise unabhängigen, aufeinanderfolgenden Prüfvorgängen. Der erste Prüfvorgang entdeckt Fehler, die während der Übertragung des Startzeichens und/oder des Informationspaketes auftreten und bewirken, dass die Zahl der empfangenen Bits abweicht von der Zahl der in einem Informationspaket enthaltenen Bits. Weiter entdeckt er, wenn das erste übertragene Bit verändert wurde. Der : zweite Prüfvorgang entdeckt über die Paritätsprüfung Fehler, durch die der Informationsgehalt des Paktes verändert wurde. Der dritte Prüfvorgang entdeckt schliesslich systematische Fehler durch anhaltende Störungen.
Nur im letzten Fall wird ein Alarm ausgelöst, während bei vereinzelten Fehlern der Informationsgehalt des fehlerhaften Paketes unbeachtet bleibt.
Während die Speicher --29 und 44-- beliebig aufgebaut sein können und beim Speicher - nur gewährleistet sein muss, dass die enthaltene Information seriell auf die Leitung-19- ausgegeben wird, muss der Speicher --42-- die Eigenschaft eines Schieberegisters besitzen.
Diese Eigenschaft besteht vor allem darin, dass die Information seriell eingegeben und schrittweise durch sämtliche Speicherplätze geschoben wird. Weiter muss die Zahl der Speicherplätze gleich sein der Anzahl Bits eines Informationspaketes.
Wie beschrieben, enthält jedes Informationspaket als erstes Bit den Wert logisch 1. Entsprechend muss das Schieberegister --42-- zu Beginn auf den Wert logisch 0 gestellt werden.
Es ist demgegenüber auch möglich, das Schieberegister --42-- zu Beginn auf den Wert logisch 1 zu stellen und dem ersten Bit den Wert logisch 0 zuzuordnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Erkennen fehlerhafter Informationspakete, die in einem Sender zusammengestellt und jeweils durch ein als Redundanz dienendes Bit einer vorgewählten Wertigkeit ergänzt und anschliessend an ein vorausgehendes Startzeichen über eine gestörte Übertragungsleitung zu einem Empfänger gesendet werden, welcher Empfänger auf die Startzeichen anspricht und die Bits der Pakete regeneriert, dadurch gekennzeichnet, dass das als Redundanz dienende Bit direkt nachfolgend auf das Startzeichen (26) als erstes Bit des Informationspaketes (25) ausgesendet wird, dass jedes Bit eines beim Empfänger (41) ankommenden Informationspaketes (25) einen zuvor in seine Ausgangsstellung gestellten Zähler (48) um 1 weiterschaltet, dass gleichzeitig jedes dieser Bits in einen Empfangsspeicher (42) eingespeichert wird,
der soviel Speicherplätze besitzt wie ein Informationspaket Bits und dessen Speicherplätze vorgängig auf die der Wertigkeit des ersten Bits entgegengesetzte Wertigkeit gestellt wurden, dass alle im Empfangsspeicher (42) enthaltenen Bits durch jedes nachfolgende Bit jeweils um einen Speicherplatz weitergeschoben werden, dass, sobald sich die Wertigkeit des letzten Speicherplatzes ändert, der Zählerstand des Zählers (48) mit einer vorbestimmten Zahl verglichen wird, die gleich ist der Anzahl Bits eines Informationspaketes (25), und dass bei Übereinstimmung von Zählerstand und vorbestimmter Zahl ein erstes Signal abgegeben wird und dass bei Nichtübereinstimmung ein zweites Signal abgegeben wird.