CH625651A5

CH625651A5 - Microwave radio system for location-selective transmission of location-specific information to vehicles along predefined routes

Info

Publication number: CH625651A5
Application number: CH101878A
Authority: CH
Inventors: Friedbert Becker; Gunter Dr Biethan; Peter Kloeber; Johann Albert Dr Steinkamp
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1981-09-30
Also published as: DE2707091C3; FR2381422A1; DK73678A; AT367693B; ATA113978A; DE2707091B2; DE2707091A1; FI780520A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkanlage für Mikro- mit kleinen Abmessungen zu realisieren, und zwar bei einer wellen zur ortsselektiven Übertragung ortsspezifischer Infor- hohen Bündelung der Sendeantenne. Dies hat zugleich den mationen für Fahrzeuge, die sich längs vorgegebener Fahr- Vorteil, dass die an das Fahrzeug übermittelten ortsspezifi-strassen, insbesondere schienengebundener Verkehrswege, sehen Informationen eine entsprechend hohe Ortsgenauigkeit fortbewegen, bei welcher Anlage die Sendeeinrichtungen für 50 aufweisen. The invention relates to realizing a radio system for micro with small dimensions, specifically in the case of waves for the location-selective transmission of location-specific information-high bundling of the transmission antenna. At the same time, this has the mations for vehicles that have a predetermined driving advantage that the location-specific roads transmitted to the vehicle, in particular rail-bound traffic routes, see information moving with a correspondingly high degree of location accuracy, in which system the transmitting devices for 50 have.

die ortsspezifischen Informationen in vorgegebenen Abstän- Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mikrowel- the site-specific information in predetermined distances. In a preferred embodiment, the microwave

den längs der Fahrstrasse angeordnet sind und die Informa- lensendeeinrichtungen für den 10- bis 40-GHz-Bereich ausge-tionsübertragung zu den Fahrzeugen bei Passieren der Sende- legt. which are arranged along the route and the information transmission equipment for the 10 to 40 GHz range transmits transmission to the vehicles when the transmission passes.

einrichtungen erfolgt. Im Hinblick auf zukünftige Anpassungen der Anlage an das furnishings. With regard to future adjustments of the plant to the

Einrichtungen zur Fahrortsbestimmung mittels drahtloser 55 wachsende Verkehrsaufkommen ist es sinnvoll, den Modula-Übertragung an sich längs vorgegebenen Streckenabschnitten tionseinrichtungen der Mikrowellensendeeinrichtungen einen bewegenden Fahrzeugen sind im Bereich des Schienenver- die zugehörigen ortsspezifischen Informationen enthaltenden kehrs seit langem bekannt. Wie beispielsweise die DE-PS löschbaren Speicher zuzuordnen, mittels dessen der Inhalt der Devices for determining the location by means of wireless, growing traffic volumes make sense, the Modula transmission on along predetermined route sections of the microwave transmission devices moving vehicles have long been known in the area of rail traffic containing the associated location-specific information. How to assign, for example, the DE-PS erasable memory, by means of which the content of the

11 06 794 aufweist, ist es bekannt, die ortsspezifischen Informa- ortsselektiven Information ferneinstellbar ist. In vielen Fällen tionen über längs der Strecke verlegte Leitungsschleifen, die 60 dürfte es jedoch ausreichen, wenn die Speicher der Modula-mit einer Sende-Empfangseinrichtung des Fahrzeuges feldge- tionseinrichtungen der Mikrowelleneinrichtungen Festwerkkoppelt sind, zu verwirklichen. Das bei diesen bekannten Speicher sind. 11 06 794, it is known that the location-specific information location-selective information can be set remotely. In many cases, line loops laid along the route, the 60 should be sufficient, however, if the memories of the Modula are permanently coupled to a transmitter / receiver device of the vehicle, field devices of the microwave devices. These are with these known stores.

Anordnungen erforderliche Abzählen der aufeinanderfolgen- Ortsspezifische Informationen sollen bei Streckenabschnit- Arrangements required to count the consecutive location-specific information should

den Markierungsstellen der Leiterschleifen bedingt jedoch im ten mit zwei und mehr zueinander parallel verlaufenden Fahr-Hinblick auf mögliche Störungen einen erheblichen zusätzli- 65 Strassen auch eine Information darüber enthalten, auf welcher chen Aufwand an Hilfseinrichtungen, wenn das erforderliche Fahrstrasse sich das an den Mikrowellensendeeinrichtungen Mass an Betriebssicherheit in jedem Falle gewährleistet sein vorbeifahrende Fahrzeug befindet. Da diese Information nicht soll. Durch die DE-OS 21 24 089 ist bereits eine Einrichtung zur unmittelbar gespeichert werden kann, sondern mittelbar aus The marking points of the conductor loops, however, in the case of two or more driving paths running parallel to one another, require considerable additional roads to contain information on the level of effort involved in auxiliary devices, if the required route is the same as that of the microwave transmitter devices to ensure operational safety in any case his passing vehicle is located. Because this information is not meant to be. DE-OS 21 24 089 is already a device for immediate storage, but indirectly

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geeigneten Kriterien abgeleitet werden muss, ist es erforderlich, die Vorraussetzung für solche Kriterien durch geeignete Anordnung der Mikrowellensendeeinrichtungen zu schaffen. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, auf beiden Seiten der Fahrstrassenanordnung eine Mikrowellensendeeinrichtung s mit gegeneinander ausgerichteten Antennen vorzusehen. suitable criteria must be derived, it is necessary to create the prerequisite for such criteria by suitably arranging the microwave transmission devices. In this context, it is advantageous to provide a microwave transmitter device s with antennas aligned with one another on both sides of the route arrangement.

Jedem Paar von Mikrowellensendeeinrichtungen wird eine Modulationseinrichtung für phasenkohärente Modulation gemeinsam zugeordnet. Dabei weisen die fahrzeugseitigen Empfangseinrichtungen eine den Phasenunterschied der von 10 beiden Mikrowellensendeeinrichtungen im Vorbeifahren empfangenen identischen Informationen für Fahrstrassenbestim-mung auswertende Einrichtung auf. A modulation device for phase-coherent modulation is jointly assigned to each pair of microwave transmission devices. In this case, the vehicle-side receiving devices have a device which evaluates the phase difference between the identical information received by 10 two microwave transmitter devices as the vehicle drives past, for determining the route.

Die Datenquellen Q der ortsfesten Mikrowellensendeeinrichtungen werden ihre Informationen im allgemeinen in einem 15 Festwertspeicher gespeichert haben. Ein löschbarer Speicher wird dann vorzusehen sein, wenn die Information zeitabhängig geändert werden soll. Die Austausch, der Speicherinformationen geschieht dabei zweckmässig von einer zentralen Stelle aus, mit der sämtliche Mikrowellensendeeinrichtungen eines 20 Streckenabschnittes einzeln in Verbindung stehen. The data sources Q of the fixed microwave transmission devices will generally have their information stored in a read-only memory. An erasable memory will have to be provided if the information is to be changed depending on the time. The exchange of the storage information is expediently carried out from a central point with which all the microwave transmission devices of a section of the route are individually connected.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, der modulierten Schwingung des Senders die ortsspezifischen Informationen der Datenquelle der Mikrowellensendeeinrichtung zusätzlich in Anwendung einer zur bereits vorhandenen Modulation 25 orthogonalen Modulation aufzuprägen. In this context, it is advantageous to additionally impress the modulated oscillation of the transmitter on the location-specific information of the data source of the microwave transmission device using a modulation orthogonal to the already existing modulation 25.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten Based on an embodiment shown in the drawing, the invention will be explained in more detail below. Mean in the drawing

Fig. 1 die schematische Darstellung der Funkanlage nach 30 der Erfindung, 1 is a schematic representation of the radio system according to the invention,

Fig. 2 die Erweiterung der Funkanlage nach Fig. 1 für Strek-kenabschnitte mit mehr als einer Fahrbahn bzw. Fahrschiene, 2 shows the expansion of the radio system according to FIG. 1 for route sections with more than one roadway or rail,

Fig. 3 die schematische Darstellung der Integration der Funkanlage nach den Figuren 1 und 2 in eine bereits vorge- 35 schlagene Funkanlage, 3 shows the schematic representation of the integration of the radio system according to FIGS. 1 and 2 into an already proposed radio system,

Fig. 4 die Darstellung der räumlichen gegenseitigen Anordnung einer fahrzeugseitigen Empfangseinrichtung und einer ortsfesten Sendeeinrichtung bei einer Funkanlage nach der Erfindung. 40 Fig. 4 shows the spatial mutual arrangement of a vehicle-side receiving device and a fixed transmitting device in a radio system according to the invention. 40

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Funkanlage zeigt ein Fahrzeug Fa, das sich auf der Schiene Si fortbewegt. Im Fahrzeug Fa, vorzugsweise auf seinem Dach, sind zwei Empfanger El und E2 mit den Antennen Ael und Ae2 angeordnet, die jeweils einen Detektor D und einen ausgangsseitigen Verstär- 45 ker V aufweisen. Dem Verstärker V ist die Anzeige- und Auswerteschaltung AA nachgeschaltet. In einem geringen Abstand von der Schiene Si sind längs ihrem Verlauf Mikrowellensendeeinrichtungen S angeordnet, die jeweils aus dem Mikrowellenoszillator O, der mit einem Datenspeicher versehenen Daten- 50 quelle Q, dem Modulator M und der Sendeantenne As bestehen. Dabei wird die vom Mikrowellenoszillator erzeugte Schwingung im Modulator M mit den Signalen der Datenquelle Q moduliert. Die Funkanlage arbeitet im Bereich zwischen 10 und 40 GHz. Die Mikrowellensendeeinrichtung sendet die 55 modulierte Mikrowellenstrahlung in einem scharfen Bündel quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges Fa, so dass seine Empfangseinrichtung die ortsspezifische Information exakt an der durch die Mikrowelleneinrichtung S markierten Stelle aufnimmt. Die doppelte Ausführung der Empfangseinrichtung auf 60 dem Fahrzeug mit der Anordnung der Empfangsantennen Ael des Empfängers El und der Antenne Ae2 des Empfängers E2 in entgegengesetzter Richtung quer zur Fahrtrichtung stellt lediglich eine Redundanz dar, die das Fahrzeug Fa unabhängig davon macht, auf welcher Seite in Fahrtrichtung längs der 65 Strecke die Mikrowellensendeeinrichtungen angeordnet sind. The radio system shown schematically in FIG. 1 shows a vehicle Fa which is traveling on the rail Si. Arranged in the vehicle Fa, preferably on its roof, are two receivers E1 and E2 with the antennas Ael and Ae2, each of which has a detector D and an amplifier V on the output side. The display and evaluation circuit AA is connected downstream of the amplifier V. At a short distance from the rail Si, microwave transmission devices S are arranged along its course, each consisting of the microwave oscillator O, the data source Q provided with a data memory, the modulator M and the transmission antenna As. The oscillation generated by the microwave oscillator is modulated in the modulator M with the signals from the data source Q. The radio works in the range between 10 and 40 GHz. The microwave transmission device sends the 55 modulated microwave radiation in a sharp bundle transversely to the direction of travel of the vehicle Fa, so that its reception device records the location-specific information exactly at the point marked by the microwave device S. The double design of the receiving device on the vehicle with the arrangement of the receiving antennas Ael of the receiver El and the antenna Ae2 of the receiver E2 in the opposite direction transverse to the direction of travel merely represents redundancy, which makes the vehicle Fa independent of which side in the direction of travel along the 65 route the microwave transmission devices are arranged.

Fig. 2 zeigt eine Variante der Funkanlage nach Fig. 1 für den Fall, dass zwei und mehr parallel zueinander angeordnete FIG. 2 shows a variant of the radio system according to FIG. 1 in the event that two or more are arranged parallel to one another

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Fahrstrecken vorhanden sind und es deshalb für das Fahrzeug Fa wichtig ist, jederzeit feststellen zu können, auf welchem der hier dargestellten drei Schienen Sil, Si2 und Si3 es sich befindet. Die Mikrowellensendeeinrichtung besteht hier aus zwei Einrichtungen Sl und S2, die aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Schienenstrangs angeordnet sind. Lediglich die Mikrowellensendeeinrichtung Sl weist hier die Datenquelle Q auf, die einen zweiten Ausgang für den Modulatoreneingang der Mikrowellensendeeinrichtung S2 hat. Um eine phasengleiche Modulation der Schwingung der Mikrowellenoszillatoren O bei beiden Mikrowellensendeeinrichtungen Sl und S2 zu erreichen, ist im Verbindungsweg der Datenquelle Q, die räumlich der Mikrowellensendeeinrichtung Sl zugeordnet ist, zum Modulator M das Laufzeitglied t angeordnet, das die Laufzeit der Verbindungsleitung der Datenquelle Q zum Modulator M der Mikrowellensendeeinrichtung S2 kompensiert. Die sowieso vorhandene Redundanz der fahrzeugseitigen Empfangseinrichtung in Gestalt der Empfänger El und E2 wird hier für die Ermittlung des benutzten Schienenwegs dadurch mit ausgenutzt, dass beide Empfänger ausgangsseitig über eine Koinzidenzschaltung K miteinander verbunden sind, die ihrerseits ausgangsseitig mit der bereits erwähnten Anzeige- und Auswerteeinrichtung in Verbindung steht. Die über die Koinzidenzschaltung K ermittelte Phasendifferenz für den Empfang der von den Mikrowellensendeeinrichtungen Sl und S2 abgestrahlten identischen Informationen an den Antennen Ael und Ae2 wird in der Anzeige- und Auswerteeinrichtung AA für die Ermittlung des benutzten Schienenwegs ausgewertet. There are routes and it is therefore important for the vehicle Fa to be able to determine at any time which of the three rails Sil, Si2 and Si3 it is located on. The microwave transmission device here consists of two devices S1 and S2, which are arranged on opposite sides of the rail track. Only the microwave transmitter S1 here has the data source Q, which has a second output for the modulator input of the microwave transmitter S2. In order to achieve in-phase modulation of the oscillation of the microwave oscillators O in both microwave transmitter devices S1 and S2, the connecting element of the data source Q, which is spatially assigned to the microwave transmitter device S1, is arranged to the modulator M, the delay element t, which is the delay time of the connecting line of the data source Q to Modulator M of the microwave transmitter S2 compensated. The redundancy of the vehicle-side receiving device in the form of the receivers E1 and E2, which is present anyway, is used here for the determination of the rail path used by the fact that both receivers are connected to one another on the output side via a coincidence circuit K, which in turn is connected on the output side to the display and evaluation device in FIG Connection is established. The phase difference determined via the coincidence circuit K for the reception of the identical information emitted by the microwave transmission devices S1 and S2 at the antennas Ael and Ae2 is evaluated in the display and evaluation device AA for determining the rail path used.

Fig. 3 zeigt längs der Schiene Si eine in Übertragungsabschnitte ÜA unterteilte Funkanlage. Jeder Übertragungsabschnitt weist eine Hauptstation S/E auf, die etwa im mittleren Abstand von etwa 10 km längs der Strecke aufeinander folgen. Jeder Hauptstation S/E sind Zwischenstationen S/E zugeordnet, die jeweils von der Hauptstation S/E ihre auszusendenden Informationen über den Verbindungskanal VK erhalten und die über das gleiche Kabel auch die vom Fahrzeug Fa empfangen Informationen an den Hauptstationen S/E abgeben. Sämtliche der Hauptstation S/E zugeordneten Zwischenstationen S/E sind hierzu mit ihren Ausgangsanschlüssen dem Eingangsan-schluss der Hauptstation parallel geschaltet. Entsprechendes gilt hinsichtlich der Eingangsanschlüsse der Zwischenstationen und des Ausgangsanschlusses der Hauptstation. Die Hauptstationen S/E sind ihrerseits wiederum mit der Zentralstation ZS verbunden, an die die Hauptstationen die unmittelbar oder über die ihr zugeordneten Zwischenstationen empfangenen Fahrzeugsignale weiterleitet. Der Informationsfluss in umgekehrter Richtung erfolgt in gleicher Weise von der Zentralstation ZS über die Hauptstationen S/E und die Zwischenstationen S/E. Fig. 3 shows along the rail Si a radio system divided into transmission sections ÜA. Each transmission section has a main station S / E, which follow each other along the route approximately at an average distance of approximately 10 km. Each main station S / E is assigned intermediate stations S / E, each of which receives the information to be transmitted from the main station S / E via the connection channel VK and which also delivers the information received from the vehicle Fa to the main stations S / E via the same cable. For this purpose, all intermediate stations S / E assigned to the main station S / E are connected in parallel with their output connections to the input connection of the main station. The same applies to the input connections of the intermediate stations and the output connection of the main station. The main stations S / E are in turn connected to the central station ZS, to which the main stations forwards the vehicle signals received directly or via the intermediate stations assigned to them. The information flow in the opposite direction takes place in the same way from the central station ZS via the main stations S / E and the intermediate stations S / E.

Wie die näher ausgeführten Zwischenstationen S/E am linken Bildrand erkennen lassen, bestehen sie aus dem Sender So, dem Empfänger Eo, dem Modulator M und der Datenquelle Q. Wie das in den Fig. 1 und 2 bereits .ausgeführt worden ist, speist der Modulator M ausgangsseitig die Sendeantenne As, die mit ihrer Hauptstrahlachse senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges Fa ausgerichtet ist. Die Sendeempfangsantenne Ao der Haupt- und der Zwischenstationen sind dagegen in Fahrtrichtung ausgerichtet. Die Integration der Mikrowellensendeeinrichtungen S nach Fig. 1 in die Haupt- und Zwischenstationen des Funksystems nach Fig. 3 hat den Vorteil, dass der Mikrowellenoszillator des Senders So gleichzeitig als Träger für die ortsselektive Information verwendet werden kann. Wenn sich hierfür aufgrund des speziellen schaltungstechnischen Aufbaus die bereits modulierte Schwingung des Mikrowellenoszillators des Senders So anbietet, bringt dies keine Schwierigkeiten insofern mit sich, als die der bereits modulierten Schwingung aufzumodulierenden Information der Datenquelle Q in zur ersten Modulation orthogonalen Modulation aufgebracht werden kann. As the intermediate stations S / E shown in more detail on the left-hand side of the picture show, they consist of the transmitter So, the receiver Eo, the modulator M and the data source Q. As has already been explained in FIGS. 1 and 2, the feed On the output side of modulator M, the transmitting antenna As, which is aligned with its main beam axis perpendicular to the direction of travel of the vehicle Fa. The transmit / receive antenna Ao of the main and intermediate stations, on the other hand, are oriented in the direction of travel. The integration of the microwave transmitter devices S according to FIG. 1 into the main and intermediate stations of the radio system according to FIG. 3 has the advantage that the microwave oscillator of the transmitter So can simultaneously be used as a carrier for the location-selective information. If the already modulated oscillation of the microwave oscillator of the transmitter So offers itself for this due to the special circuit design, this does not pose any difficulties insofar as the information from the data source Q to be modulated onto the already modulated oscillation can be applied in modulation orthogonal to the first modulation.

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Fig. 4 zeigt eine zweigleisige Bahnstrecke im Schnitt, mit dem Gleiskörper GK, den beiden Schienen Sil und Si2, dem Oberleitungsmast OM für die Fahrdrahtleitung mit dem Oberleitungsgestänge OL und dem auf der Schiene Si geführten Fahrzeug Fa, eine Lokomotive, die über ihren Stromabnehmer- 5 bügel SA mit der Fahrdrahtleitung am Oberleitungsmast OL in leitender Verbindung steht. Die Empfangseinrichtung mit den Empfängern El und E2 ist auf dem Dach der Lokomotive angeordnet, während die Mikrowellensendeeinrichtung S in Höhe des Daches der Lokomotive am Strommast SM befestigt ist. Entsprechend Fig. 3 kann die Mikrowellensendeeinrichtung S nach Fig. 4 in eine Hauptstation oder eine Zwischenstation integriert sein. An der Anordnung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, ändert sich dabei nichts; die am Strommast SM befestigte Station hat lediglich zusätzlich noch Richtantennen, die mit ihren Hauptachsen längs der Strecke ausgerichtet sind. 4 shows a section of a double-track railway line, with the track body GK, the two rails Sil and Si2, the overhead line mast OM for the contact wire line with the overhead line linkage OL and the vehicle Fa guided on the rail Si, a locomotive which is operated via its pantograph 5 bracket SA is in conductive connection with the contact wire line on the overhead line pole OL. The receiving device with the receivers E1 and E2 is arranged on the roof of the locomotive, while the microwave transmitter S is attached to the power pole SM at the roof of the locomotive. According to FIG. 3, the microwave transmission device S according to FIG. 4 can be integrated in a main station or an intermediate station. The arrangement as shown in FIG. 4 does not change; the station attached to the SM power pole only has additional directional antennas that are aligned with their main axes along the route.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

625 651 2 PATENT CLAIMS Transfer of location-specific information in the area

1. Radio system for microwaves known for the location-specific transmission of rail traffic, which does not require counting devices for location-specific information for vehicles. The rail vehicles are equipped with reading routes along predetermined routes, in particular rail devices in the form of a transmitter and a receiver, bound traffic routes, in which system the 5 transmitters arranged along the route at predetermined intervals for the location-specific information in nete, the desired information containing passive answer-predetermined intervals arranged along the driveway as it drives past.

and the transmission of information to the vehicles during the economic exploitation of existing route passages of the transmitting devices takes place, characterized by networks for traffic, in particular with a view to higher ones, that the transmitting devices have modulating microwave driving speeds and improved operational safety transmitting devices (p , S1, S2) with sharply bundled, transverse, require a data and signal exchange between the antenna vehicles aligned with the direction of travel of the vehicles (Fa) and the stationary route facilities, whose NEN (As, Asl, As2) and the vehicles are receiving devices - Extent with increasing volume of traffic gen (El, E2), with two in opposite and increasing. It is equipped not only with the rail traffic to the directional antennas arranged transversely to the direction of travel (Ael, 15 ken, but also with automati-Ae2 that will be required in the future). see traffic flow regulations on busy high-speed

2. Radio system according to claim 1, characterized in roads and highways.

that the microwave transmission devices (S, SI, S2) for the 10- The invention is based on the object, for a radio

up to 40 GHz range. would be another solution of the type described in the introduction

3. Radio system according to claim 1 or 2, characterized in that 20 indicates, among other things, that the microwave transmission devices (S, Sl) enable a direction of this type which is substantially higher in density of the location-selective information flow containing the associated location-specific information.

have erasable memory, by means of which the content, starting from a radio system for microwaves for local

location-specific information can be set remotely. selective transmission of location specific information for

4. Radio system according to claim 3, characterized in that 25 vehicles that travel along predetermined travel routes, in particular that the memories of the modulation device of the microwave train-bound traffic routes, are read-only memories in the case of lens transmission devices (S, Sl). which system the transmission equipment for the site-specific

5. Radio system according to one of the preceding claims, see information at predetermined intervals along which are characterized in that are arranged in route sections with a route and the information transmission of two and more mutually parallel routes 30 to the vehicles when passing the transmitting devices (Si 1, Si2, Si3) is carried out on both sides of the route arrangement, this object is achieved according to the invention by a microwave transmitter (SI, S2) that the transmitter devices are provided with modulating microwaves-oriented antennas (Asl, As2) sharply bundling, transversely to the driving lane-that each pair of microwave transmission devices of the vehicles are aligned antennas and that have a modulation signal source for phase-coherent modulation 35 vehicles receiving devices which are each associated with each other and that the vehicle-side reception two arresters (El, E2) arranged in opposite directions and transversely to the direction of travel are equipped with a phase difference between the directional antennas.

of two microwave transmission devices driving past The invention is based on the knowledge that, by means of received identical information for route activators, microwave transmission devices which have along the device (K, AA) evaluating the mood. 40 driving route are arranged at predetermined intervals, the amount of information to be transmitted to a vehicle passing by can be significantly increased compared to known radio systems of this type. In addition, the high frequency used makes it possible to use the microwave lens transmission device with relatively little technical effort