CN102458957A - 从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法、编程设备以及应答器 - Google Patents

从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法、编程设备以及应答器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种同时特别高效的、能够满足高的安全性要求的以及相对低成本的用于从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法，其中，借助从所述编程设备经过传输信道向所述应答器传输按照如下信号的形式的激活信号(AS)来激活该应答器，该信号在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过所述另一种类型的列车控制系统的应答器发送数据电报，借助从该编程设备经过所述传输信道向该应答器传输的编程信号(PS)将激活的应答器转换到编程模式，并且借助数据信号(DS)将数据从该编程设备经过该传输信道传输到该应答器。本发明还涉及一种编程设备以及一种应答器。

Description

从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法、编程设备以及应答器
技术领域
本发明涉及一种用于从编程设备向列车控制系统的应答器(Balise)传输数据的方法。
背景技术
在轨道交通中，即，例如在铁路或城市有轨电车中，将应答器用于不同的应用，例如发信号、列车安全和列车控制。例如在欧洲列车安全系统以及列车控制系统“European Train Control System(ETCS，欧洲列车控制系统)”中使用按照所谓的Eurobalise形式的应答器。一般地，应答器是轨道中逐点的数据传输装置，所述数据传输装置在由列车或车辆驶过时传输数据。公知例如按照西门子公司的“Eurobalise S21”形式的相应的应答器。该应答器可以作为所谓的透明数据应答器，将对于列车控制所需的数据，例如信号表达和从中得到的对位于轨道上的电子单元(也称为“Lineside Electonic Unit(LEU)，线路侧电子单元”)进行速度控制的指令，传输到车辆侧的询问设备。此外，“Eurobalise S21”也可以作为所谓的固定数据应答器使用，其在被驶过时将用于线路拓扑的说明以及位置代码传输到车辆。与透明数据应答器相反，向车辆传输的数据完全固定地存储在这些应答器中。
一般地必须在安装或启动列车控制系统的框架中将数据传输到应答器，即，对应答器进行编程或重新编程。数据在此例如可以是对于各个应答器规划的、即对于这些应答器来说是特定的数据电报。通常所涉及的数据或数据电报在将应答器安装在线路上之后借助移动编程设备被传输到应答器。在此，在编程设备和应答器之间的数据传输优选无电缆连接地或无接触地、即通过空中接口(Luftschnittstelle)进行。
从文献“Form Fit Function Specification Interface“A”，EurobaliseTransmission Sub-System；Ref：ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB007；Issue：5.0.0，1998-05-20”的附录A中公知一种用于从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法，其中使用总共三个传输信道。其一方面包括以所谓的“27MHzTele-Powering Signals(27MHz远程供电信号)”形式的传输信道，该远程供电信号由一个在列车或列车编组的头部行驶的车辆(即，机车或操纵车)持续地发射，以便在应答器被驶过时触发数据或数据电报的发送。同时，该信号相应于其名称也被用于，在靠近阶段利用对于发送数据来说是足够的量的电功率对应答器供电，该电功率是在应答器上感应地从远程供电信号(Tele-Powering Signal)中获得的。同样在通过编程设备对应答器编程的情况下，在27MHz的频率范围中传输的远程供电信号用于对应答器提供能量。
除了在使用在4.2MHz的频率范围中传输的信号(该信号用于从应答器到编程设备的信号传输)的条件下的另一个传输信道之外，在公知的方法中使用以9MHz形式的附加的传输信道。通过该传输信道，在编程设备方面将辅助信号传输到应答器。借助辅助信号，应答器识别到应当进行编程，并且转换或切换到编程模式。9MHz信号同样如前面提到的两个信号那样借助感应耦合从编程设备传输到应答器。
在公知的方法中，用于切换应答器的编程模式的9MHz辅助信号在编程期间连续地通过以8字形式的附加的天线从编程设备传输到应答器。通过使用的天线的8字形的构造，有利地最大程度地抑制了干扰场。然而使用的天线形式的缺陷是，在为传输辅助信号而使用的天线之间的耦合强烈取决于两个天线的距离。虽然在应答器上直接放置编程设备时通常可以无问题地传输辅助信号，但是在实践中在如下情况下出现问题，即，在编程设备和应答器之间的距离需要变大超过通常的值。这例如可以涉及如下情况，即，为了保持可靠的运行温度在对应答器具有强烈日照的国家安装日照保护。这样的日照保护例如可以通过第二应答器外壳形成，其以数厘米的距离包围应答器的通常的外壳。在此可以产生如下情形，即，在辅助信号的功率不变的情况下由于在相应的天线之间的距离太大，应答器不再能借助辅助信号转换到编程模式，尽管27MHz的信号以及4.2MHz的信号的传输可以无问题地一如既往地进行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法，其同时特别能够，满足并且相对低成本地实现高的安全性要求。
本发明通过一种从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法解决上述技术问题，其中，应答器借助从编程设备经过传输信道向应答器传输按照如下信号的形式的激活信号被激活，该信号在另一种列车控制系统的情况下触发通过另一种类型的列车控制系统的应答器发送数据电报，激活的应答器借助从编程设备经过传输信道向应答器传输的编程信号被转换到编程模式，并且数据借助数据信号从编程设备经过传输信道被传输到应答器。
按照本发明的方法是有利的，因为其可以在不使用对于辅助信号的附加的传输信道的情况下将数据从编程设备传输到应答器中。这一方面提供如下优点，即，避免了前面提到的关于在传输这样的辅助信号的情况下的距离依赖性，由此该方法是可以灵活采用的。此外，还可以避免在编程设备方面以及在应答器方面对于提供用于这样的辅助信号的天线的成本和开销。
为了在取消相应的辅助信号的情况下还能够将应答器从正常模式转换到编程模式，按照本发明借助从编程设备经过传输信道向应答器传输的激活信号来激活应答器。在此要注意，为了将应答器转换到编程模式，通常需要利用借助“Tele-Powering(远程供电)”传输的电能或功率对应答器充分供电。此外要确保，应答器的之前的正常运行模式不会受到对于编程的辅助电路的存在的干扰。
通常只有在应答器通过编程设备借助远程供电信号被激活时，在应答器中对于编程和对于所需的辅助电路的充分的能量才存在。然而在此问题是，应答器首先还不知道，其是通过编程设备还是车辆天线的驶过被激活。在后者情况下，然而在应答器中基于远程供电信号最大可用的功率仅处于大约20mW。在应答器根据激活信号的接收来发送数据电报的情况下，为此需要几乎整个可用的功率。这意味着，对于编程信号的分析以及编程要求的识别所需的附加的电路部分的运行，在同时发送数据电报的情况下通常是不可能的。
然而，此时按照本发明通过如下解决该问题，即，使用按照如下信号的形式的激活信号，该信号在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过另一种类型的列车控制信号的应答器发送数据电报。对于另一种列车控制信号的这样的信号，通常不允许或仅短时允许应答器利用数据的或数据电报的传输来应答。为了能够识别可能并行运行的或原则上可并行运行的另一种列车控制信号的相应的激活信号，对于应答器来说，相应的信号形式通常是已知的。在由此在应答器方面已经识别到其根据接收的激活信号不允许发送数据之后，对于编程信号的识别或检验优选提供运行状态，在该运行状态下应答器一方面不发送上行信号(Up-Link-Signal)，即，不发送数据或不发送数据电报，然而另一方面借助激活信号利用充分的能量被供电。由于在应答器方面不发送数据，也就是此时将否则为此所需的能量有利地提供给应答器，用于从编程设备经过传输信道接收编程信号、分析该编程信号并且在识别编程要求时转换或切换到编程模式。由此现在可以将数据借助数据信号从编程设备通过传输信道传输到应答器。
虽然原则上也可以考虑，特定地对于一种编程要求的情况规定一个单独的激活信号，即，不使用这样的激活信号：该激活信号在另一种类型的列车控制信号的情况下激活通过另一种类型的涉及的列车控制信号的应答器发送数据电报。然而在此关键的缺陷是，在每次激活应答器，即，特别是在正常运行中的激活的情况下，要通过车辆天线分析附加的信号形式并且与已经存在的信号形式区别。因此对于在一个国家或在一条线路上使用多个列车控制系统或原则上允许这样的使用的情况下，现在就确保了，通过第一类型的列车控制信号的车辆天线不会触发第二类型的列车控制信号的应答器的数据传输。此时对于编程要求的识别如果附加地还使用按照另一种信号形式的形式的激活信号，则由此可能极大提高在应答器中“错误判断”的风险和由此在确定所要求的运行状态时的错误的风险。在此特别还要考虑，非常快速地分析接收的激活信号，即，例如在应答器启动之后在第一个20至50μs之内。此外，需要分析的信号恰好在车辆天线驶过应答器的开始通常是极其含糊的，由此可靠区别不同的信号形式是相对困难并且麻烦的。按照本发明的方法由此提供另一个优点，即，可以在作出了关于应答器是否必须发送数据电报这一关键的判断之后才决定是否编程。在列车控制系统的运行的范围内由此有利地避免了附加的安全性风险。
按照另一个优选扩展，按照本发明的方法这样实施，使得在以欧洲列车控制系统ETCS(European Train Control System)的Eurobalise的形式的应答器的情况下，应答器借助以如下信号的形式的激活信号被激活，该信号在国家的列车控制系统的情况下触发通过国家的列车控制信号的应答器发送数据电报。这点是具有优势的，因为在引入欧洲列车控制系统ETCS之后在许多情况下存在的(较早的)列车控制系统被继续并行使用或允许并行使用。在ETCS规范的范围内核准，为了保障铁路基础设施运营商的库存保护，特定的(国家的)列车控制系统在将来也允许继续与ETCS并存。相应的列车控制系统在ETCS规范的范围内也称为“Class B-Systeme，B类系统”。
具体来说，从文件“ERTMS/ETCS-Class 1，Interface“G”Specification，Ref：SUBSET-100；Issue：1.0.1；Date：November 18，2005”中公知，为激活应答器而使用的在27MHz的频率范围的远程供电信号可以具有不同的调制。除了对于ETCS规范的“Toggling Tele-Powering Signal”之外，该信号具有脉冲宽度交替的50KHz振幅调制并且触发应答器的数据电报的发送，此外规定了所谓的“Non-togglingTele-Powering Signal”，其在相同的载波频率和重复率的情况下由此与“TogglingTele-Powering Signal”区别，即，振幅调制的脉冲宽度分别具有相同的宽度和/或长度。
“Non-toggling(Tele-Powering)Signal”对于在另一种类型的不同的列车控制系统中(即与ETCS不同的系统中)为了激活涉及的另一种列车控制系统的应答器而使用的调制是特征性的。在这种关联中，在ETCS规范的范围内明确定义，以Eurobalise形式的应答器在接收具有所谓的“Non-toggling”调制的远程供电信号的情况下不应该或不允许发送数据。这意味着，在ETCS规范的范围内优选地已经规定了以“Non-toggling Signal”形式的信号，其有利地由编程设备作为激活信号用于激活应答器。由此一方面保证，不论如何都进行应答器的激活，其中“激活”的概念在此不包括数据电报的发送，而是仅包括应答器的涉及的电路组件的接通。另一方面，应答器将接收的激活信号作为这样的来识别，其不允许利用数据或数据电报的传输来应答该信号，由此确保：应答器具有充分的电功率，以便分析在随后由编程设备经过传输信道向应答器传输的编程信号。只要应答器已经识别了编程请求，则其可以转换到编程模式，方法是，其接通对于编程所需的其他电路部分。这是可以的，因为在通过编程设备激活应答器的情况下，提供比通常由车辆天线提供的大约20mW的功率更大的电功率。因此由编程设备提供的电功率可以例如大于40mW，由此可以接通应答器的所有电路部分。
按照另一种特别优选的实施方式，按照本发明的方法这样构造，使得由应答器根据到编程模式的成功转换将具有应答器标识的识别信号传输到编程设备，并且由编程设备根据接收的应答器标识选出待传输的数据。这是具有优势的，因为借助应答器标识可以向编程设备发信号：应答器识别并接收了编程信号，并且已经转换到编程模式。此外对应答器标识的分析使得编程设备可以根据接收的应答器标识选出待传输的数据。在此，应答器标识根据各个要求可以对于各个应答器的类型是特定的，或者个别地明确识别各个应答器。
优选地，按照本发明的方法还可以这样运行，使得由应答器借助数据信号所接收的数据被存储在应答器的存储装置中，并且将在存储装置中存储的数据借助另一个数据信号反向传输到编程设备。这点是具有优势的，因为由应答器接收的数据的反向传输可以检验在编程设备方面在应答器中的数据的正确的传输和存储。
原则上，在编程设备和应答器之间的信号传输可以以不同的方式进行。按照本发明另一个特别有利的实施方式，借助感应耦合无接触地在编程设备和应答器之间传输信号。这提供如下优点，即，在应答器方面不需要对于电缆的接头。相应的接头特别是在考虑轨道中恶劣的环境条件的情况下是不利的。此外借助感应耦合对信号的传输涉及数据传输的方式，该方式也在车辆天线和应答器之间实施。由此有利地避免了在应答器方面的用于附加的接口的开销。
原则上，在按照本发明的方法的范围内使用的应答器能够具有本身的电能供应或到相应的电能供应单元的接头。按照本发明另一个特别优选的实施方式，应答器感应地从所接收的来自编程设备的信号产生对于其运行来说需要的电功率。这对于公知的和通常的工作方式是具有优势的，因为由此避免了与轨道中相应的组件和/或电缆开销相关的单独的能量供应。
本发明还涉及一种用于将数据传输到列车控制系统的应答器的编程设备。
这样的编程设备由西门子公司的公司出版物“Eurobalise S21 für Train Guard-Für die Kommunikation zwischen Strecke und Fahrzeug，Bestell-Nr.A19100-V100-B875-V1”公知。
关于编程设备，本发明要解决的技术问题是，提供一种编程设备，其支持用于将数据从编程设备传输到列车控制系统的同时特别高效、满足高的安全性要求并且具有相对低成本的方法。
上述技术问题按照本发明通过一种用于将数据传输到列车控制系统的应答器的编程设备解决，其中，编程设备构造为用于产生以如下信号形式的激活信号，该信号在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过另一种类型的列车控制系统的应答器发送数据电报，该编程设备还用于经过传输信道将激活信号传输到应答器、用于产生编程信号，以及用于将编程信号经过传输信道传输到应答器以便将激活的应答器转换到编程模式，和用于从数据中产生数据信号，以及用于将数据借助数据信号经过传输信道传输到应答器。
按照本发明的编程设备的优点主要相应于按照本发明的方法的优点，从而参考前面的与此相关的相应的解释。
本发明还包括用于列车控制系统的应答器。
关于应答器，本发明要解决的技术问题是，提供一种应答器，其支持用于将数据从编程设备传输到列车控制系统的应答器的同时特别高效、能够满足高的安全性要求以及具有相对低成本的方法。
上述技术问题按照本发明通过一种用于列车控制系统的应答器解决，其中应答器构造为用于从编程设备经过传输信道接收以在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过另一种类型的列车控制信号的应答器发送数据电报的信号的形式的激活信号、用于从编程设备经过传输信道接收编程信号，以及用于根据编程信号的接收将应答器转换到编程模式，并且用于从编程设备经过传输信道借助数据信号接收数据。
关于按照本发明的应答器的优点同样参见与此相关的前面关于按照本发明的方法的解释。
本发明还包括具有按照本发明的编程设备以及按照本发明的应答器的装置。
附图说明
以下借助附图结合实施例详细解释本发明。其中，
图1示意性示出了在按照本发明的方法的实施例的流程中从编程设备经过传输信道向应答器传输的信号，以及
图2示意性示出了在按照本发明的方法的实施例的流程中从应答器经过另一个传输信道向编程设备传输的信号。
具体实施方式
图1以示意图示出了在按照本发明的方法的实施例的流程中从编程设备经过传输信道向应答器传输的信号。在此经过传输信道K1从编程设备向应答器传输的信号SK1作为时间t的函数被示出。
以下假定，应答器是欧洲列车控制系统(European Train Control System)的Eurobalise。现在为了从编程设备到应答器传输数据，即，例如进行应答器的编程或重新编程，从编程设备经过以27MHz传输信道形式的传输信道首先将激活信号AS传输到应答器。在此，激活信号AS的传输在时刻t0进行。使用的激活信号AS在此是按照ETCS规范SUBSET-1001的“Non-toggling Tele-PoweringSignal”，即，应答器通过以在另一种类型的列车控制系统的情况下通过另一种类型的列车控制信号的应答器触发数据电报的发送的信号的形式的激活信号被激活。激活信号AS的精确的载波频率由此为27.095MHz或者在老系统情况下是27.115MHz，以ASK(Amplitude Shift Keying，幅移键控)调制形式的振幅调制的重复率为50KHz并且脉冲间隙宽度为2.0至3.5μs。
此外还假定，应答器完全感应地从由编程设备接收的激活信号AS中产生或耦合出对于其运行所需的电功率。分别关于以下从编程设备经过传输信道向应答器传输的信号也同样适用，即，利用电功率或利用电能对应答器的供电仅借助远程供电(Tele-Powering)通过编程设备进行。
在通过“Non-toggling Tele-Powering Signal”进行了应答器的激活之后，激活的应答器借助从时刻t1起从编程设备经过传输信道向应答器传输的编程信号PS转换到编程模式。这点这样发生，即，编程设备改变向应答器传输的信号的调制，并且由此借助编程信号PS将“编程密钥”传输到应答器。该编程密钥(其是特定的比特模式)由应答器分析。在识别编程请求之后，应答器切换到编程模式。
结合图1和图2解释进一步的过程。图2以示意图示出了在按照本发明的方法的实施例的流程中从应答器经过另一个传输信道K2向编程设备传输的信号SK2作为时间t的函数。在此图示的种类相应于图1的，其中两个图形此外关于时间t具有相同的参考点或零点。
相应于图1中的图示，编程信号PS，即编程密钥，从编程设备一直发送，直到应答器按照图2中的图示利用识别信号IS应答，该识别信号经过以4.2MHz或更精确来说4.24MHz反向信道形式的另一个传输信道K2从应答器传输到编程设备。识别信号IS从应答器根据到编程模式的成功转换被传输到编程设备，并且包含应答器标识。在识别信号IS以时刻t2开始从应答器被传输到编程设备之后，在编程设备方面根据接收的识别信号IS识别：应答器接收了密钥，即编程请求。据此编程设备根据接收的应答器标识选出要向应答器传输的数据，即，例如待编程的数据电报，并且按照图1从时刻t3开始借助通过载波频率的振幅调制形成的数据信号DS，将数据经过传输信道K1传输到应答器。
在应答器方面将借助数据信号DS接收的数据存储在存储装置中，即，例如写入EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器)中。为了在编程设备方面能够对传输和存储正常运行进行检验，应答器然后相应于图2中的图示在时刻t4开始经过另一个传输信道K2将另一个数据信号DS′传输到编程设备，其包含了从存储装置中读回的数据。经过选出的和发送的数据以及由应答器传输回的数据的比较，编程设备由此可以识别在数据传输时或在应答器中存储数据时的错误。
在数据传输或编程结束之后，即，在信号从编程设备消失之后，应答器自动地切换回到正常模式。
用于将数据从编程设备传输到应答器的前面描述的方法是有利的，因为可以弃用经过附加的传输信道从编程设备向应答器传输的辅助信号。在此，还优选地在应答器以及编程设备方面节省组件，由此可以简化这些组件的构造并且节省成本。此外有利地避免了由于使用辅助信号导致的问题，例如以辅助信号的传输的距离依赖性的形式的问题。因此按照本发明的方法可以明显地，即例如以数厘米的数量级，增大在待编程的应答器和编程设备之间的距离，由此可以考虑特别的实际情况，例如，对于应答器的日照保护的必要性。由此在特定的构造条件下特别避免：为了对其编程，需要拆卸应答器。
此外，使用如下信号作为激活信号，该信号在另一种类型的列车控制系统的情况下通过另一种类型的列车控制系统的应答器触发数据电报的发送并且已经在ETCS规范的范围内被考虑，从而有利地避免了对附加的信号形式的定义或使用。由此有利地避免了在考虑这些附加的信号形式的情况下关于列车控制系统的安全性形成或可以形成的风险。
总而言之，所述方法由此特别能够灵活应用以及成本低地实现，其中同时满足高的安全性要求。

Claims (9)

1.一种用于从编程设备向列车控制系统的应答器传输数据的方法，其中
-借助从所述编程设备经过传输信道向所述应答器传输按照如下信号的形式的激活信号(AS)激活该应答器，该信号在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过所述另一种类型的列车控制系统的应答器发送数据电报，
-借助从该编程设备经过所述传输信道向该应答器传输的编程信号(PS)将激活的应答器转换到编程模式，并且
-借助数据信号(DS)将数据从该编程设备经过该传输信道传输到该应答器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以欧洲列车控制系统ETCS(European Train Control System)的Eurobalise的形式的应答器的情况下，借助以如下信号的形式的激活信号(AS)激活所述应答器，该信号在国家的列车控制系统的情况下触发通过所述国家的列车控制信号的应答器发送数据电报。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-从所述应答器根据到编程模式的成功转换将具有应答器标识的识别信号传输到所述编程设备，并且
-从该编程设备根据所接收的应答器标识选出待传输的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
-由所述应答器借助所述数据信号(DS)接收的数据被存储在应答器的存储装置中，并且
-将在所述存储装置中存储的数据借助另一个数据信号(DS′)反向传输到所述编程设备。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助感应耦合无接触地在所述编程设备和所述应答器之间传输信号(AS，PS，DS，IS，DS′)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述应答器感应地从由所述编程设备接收的信号(AS，PS，DS)中产生对于其运行来说需要的电功率。
7.一种用于将数据传输到列车控制系统的应答器的编程设备，其中，所述编程设备被构造为：
-用于产生按照如下信号的形式的激活信号(AS)，该信号在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过所述另一种类型的列车控制系统的应答器发送数据电报，以及用于经过传输信道将所述激活信号(AS)传输到所述应答器，
-用于产生编程信号(PS)，以及用于将所述编程信号(PS)经过所述传输信道传输到该应答器以便将激活的应答器转换到编程模式，和
-用于从数据中产生数据信号(DS)，以及用于将数据借助所述数据信号(DS)经过该传输信道传输到该应答器。
8.一种用于列车控制系统的应答器，其中，所述应答器被构造为：
-用于从编程设备经过传输信道接收按照在另一种类型的列车控制系统的情况下触发通过所述另一种类型的列车控制信号的应答器发送数据电报的信号的形式的激活信号(AS)，
-用于从所述编程设备经过所述传输信道接收编程信号(PS)，以及用于根据所述编程信号(PS)的接收将该应答器转换到编程模式，并且
-用于从该编程设备经过该传输信道借助数据信号(DS)接收数据。
9.一种具有按照权利要求7所述的编程设备以及按照权利要求8所述的应答器的装置。
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