CN103093513B - 用于在运输系统中进行数据交换的方法和车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在运输系统（1）中进行数据交换的车辆控制系统，其中设有控制单元（10），用于将控制指令（F）传输到车辆（2），和设有车辆（2），用于将状态信息（S）传输到控制单元（10），其中信号发生器（11，12，13）连接至第一数据线（21）和第二数据线（22），并提供交变信号（3），其中，在控制单元（10）中，将用于改变交变信号（3）的正半波的第一开关装置（S1），和在车辆（2）中，将用于改变交变信号（3）的负半波的第二开关装置（S2）布置在由第一和第二数据线（21，22）构成的电路（20）中，以便在控制单元（10）和车辆（2）之间往返传送二进制数值。

Description

用于在运输系统中进行数据交换的方法和车辆控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于在运输系统中进行数据交换的方法，其中，将控制指令从控制单元传输到车辆，和将状态信息从车辆传输到控制单元，其中，通过信号发生器提供交变信号，并且将交变信号接通至第一数据线和第二数据线，其中，这个交变信号在其时间变化曲线中发生变化，以便通过这些变化来传输控制指令和/或状态信息。

此外，本发明还涉及一种用于在运输系统中进行数据交换的车辆控制系统，其中，设有控制单元，用于将控制指令传输到车辆，并且设有车辆，用于将状态信息传输到控制单元，其中，信号发生器连接至第一数据线和第二数据线，并提供交变信号。控制指令和状态信息可理解为应答的或不应答的数据传输。

根据本发明，运输系统应该理解为一种具有自动受控制的车辆的输送系统，其任务是运输材料或人员。例如，电动悬挂式运输车辆就是一种运输系统。电动悬挂式运输车辆是一种具有单独驱动的车辆的轨道连接的输送装置。车辆可以自主并相互独立地在轨道系统上运动。

背景技术

在各种运输系统中，运输轨道、例如轨道系统被分为几个部段，优选地被分为几个区段，其中，几乎任意数量的车辆或运输车辆可以在这些区段上运动。

为了使运输系统内的运输车辆的、例如是用于汽车制造的生产设备的的特性并且从而使其行驶特征可以适应不同的制造过程，在中央设备控制装置与运输车辆之间的通信是必不可少的。另外，如果中央设备控制装置能够实时了解运输车辆的特性，则对中央设备控制装置是有利的。

由LJU自动化技术有限公司对“行驶车辆控制装置产品系列ST-79x”的技术描述中已知了一种开头所述的运输系统和一种开头所述的用于在运输系统中进行数据交换的方法。这种已知的方法和这种已知的装置的缺点在于，必须使用一个单独的控制汇流排（Steuerschiene）和一个单独的信号汇流排（Meldeschiene）来实现控制单元或中央设备控制装置与车辆之间的来往通信，其中，所述通信中的不对称数据传输容易受到干扰。

发明内容

因此，本发明的目的在于为数据交换提供一种简化的方法以及一种简化的具有更高抗干扰能力的车辆控制系统。

这一目的通过一种用于在运输系统中进行数据交换的方法由此来实现：将控制指令从控制单元传输到车辆，和将状态信息从车辆传输到控制单元，其中，通过信号发生器提供交变信号，并且将交变信号接通至第一数据线和第二数据线，其中，交变信号随着其时间变化曲线发生变化，以便通过该变化来传输控制指令和/或状态信息，其中，在控制单元中，用于改变交变信号的正半波的第一开关装置，和在车辆中，用于改变交变信号的负半波的第二开关装置在由第一和第二数据线构成的电路中这样运行，以便在控制单元和车辆之间往返传送二进制数值，其中，通过改变了的交变信号，控制指令和状态信息的数据交换几乎同时进行。优选地，与交变信号一起提供了载波信号，在载波信号上，通过开关装置，有效信号受到影响。这个对有效信号施加影响的过程可以被视为一种调制方式，并且允许用于正向信道的控制指令形式的数据和用于反向信道的状态信息形式的数据通过一个唯一的电路进行传输。也就是说，传输是在一条基带中通过一种时分多路复接法（Zeitmultiplexverfahren）实现的，其中，交变信号的基本频率是基带，并且各个半波的选择依次几乎同时发生，即按时间多路复接。通过对称的、差动的并且零电位的传输达到干扰量小的目的。

为了使得对各个半波的过滤更简单，在一种改进的设计方案中，在控制单元中置入一个第一退耦装置，以便将负半波输送到第一分析装置，并且由此探测出状态信息，并且在车辆中置入第二退耦装置，以便将正半波输送到第二分析装置，并且由此探测出控制指令。将控制单元的控制指令发出到车辆可以称为正向信道，将车辆的状态信息发出到控制单元可以称为反向信道。例如可以将退耦装置构造为正向与反向信道的二极管退耦装置，从而其能够对开关装置进行有利的控制，以便更好地读出二进制信号。

如果信号发生器这样运行，即信号发生器在时间上有限的持续时间内提供交变信号作为电报包（Telegrammpaket），并且周期性反复地提供电报包，就实现了对数据交换的进一步改善。于是，这个信号发生器优选地不产生连续的信号，而是产生不变的、分别具有确切指定长度的电报包，亦称帧，特别是“脉冲（Bursts）”。

另外有利的是，每个电报包都具有初始的识别信号，该识别信号在频率、波形或振幅方面与交变信号的载波信号不同，并且由此标明了电报包的起点。因为这个识别信号的频率与交变信号的基础频率或者说交变信号的频率或者说基带的频率不同，或者其波形与交变信号的波形不同，或者其电平/振幅与交变信号的电平/振幅不同，所以能够明确地从一个用于传输控制指令或状态信息的数据流中滤出。

优选地，在运输系统中使用多个行驶区段作为车辆的运输线路，其中，每个行驶区段都分配有一个信号发生器。

在此，在运输系统中，一个行驶区段或多个行驶区段分别构成组，并且包含在组中的信号发生器是共同同步的。以电动悬挂式运输车辆为例，它在一个区段上行驶，并通过集电器经相应的数据汇流排来维持其数据通信，当从一个区段向下一个区段过渡时，可能出现集电器正好在两个区段之间引起短路的情况。为了能够在通信损耗较小的情况下给相邻区段的这种通信汇流排-短路规定公差，有利的是，使一个组内各个单独的区段的所有信号发生器同步。只有这样才能保证，即使在同步的区段之间发生短路的情况下，相对于数据电报包的时间流逝而言仍然存在始终确定的关系。

另外有利的是，为控制指令和状态信息形成各一个校验和，并同样进行传送。因为现在应通过一条传输信道准确无误地传输控制指令和状态信息，所以必须确保在出现故障时，例如发生短路的情况下，能够没有明显信息损耗地重新建立通信。可能出现的故障有：在多个区段彼此之间的短路或在一个区段中各信息线路相互之间的短路。为了通过故障发现或甚至排除错误，需为此提供校验和，其中，所述的校验和体现在要传输的数据中，或者要传输的数据体现在校验和中，并且在要传输的数据和校验和之间进行可信度测试作为安全机构。如果可信度测试是否定的，就放弃传输控制指令或状态信息，并开始新的传输。

特别对于电动悬挂式运输车辆来说，在一种设计方案变体中，利用第一数据线和第二数据线在控制单元和车辆之间形成滑接导线网络（Schleifleitungsnetzwerk），并且在滑接导线网络中的数据交换出现故障的情况下，特别是在从行驶区段驶向相邻行驶区段的车辆的集电器在两个行驶区段之间引起短路的情况下，通过安全机构来识别这个故障。这提供了决定性的优点，即可以这样安排这些区段，使得在驶离区段边界或者说区段连接部分时，通过集电器或运输车辆-环形元件（Schleifstücke），可能在通向相邻区段的信息线路之间出现短路。

根据这种装置，开头所述的目的通过一种用于在运输系统中进行数据交换的车辆控制系统来实现，其中，设有控制单元，用于将控制指令传输到车辆，和设有车辆，用于将状态信息传输到控制单元，其中，信号发生器连接至第一数据线和第二数据线，并提供交变信号。在此，在控制单元中，将用于改变交变信号的正半波的第一开关装置，和在车辆中，将用于改变交变信号的负半波的第二开关装置布置在由第一和第二数据线构成的电路中，以便在控制单元和车辆之间往返传送二进制数值。有利地，现在可以使用由这个电路构成的唯一一个传输信道来传输状态信息和控制指令。也就是说，通过唯一一对通信汇流排来对称地建立一个正向信道和一个反向信道，并且不具有背景技术中必须明确地提供一个指令汇流排和一个信号汇流排的缺点。

在车辆控制系统的另一种设计方案中，在控制单元中布置第一退耦装置，该第一退耦装置与第一分析装置连接，以便将负半波输送到第一分析装置，并且由此探测出状态信息，并且在车辆中布置第二退耦装置，该第二退耦装置与第二分析装置连接，以便将正半波输送到第二分析装置，并且由此探测出控制指令。所以，可以以有利的方式采用一种多路复接法进行数据交换。可以将控制指令的传输方向看作正向信道，并将状态信息的传输方向看作反向信道，其中所述的正向和反向信道在时间上通过正、负半波信息彼此交错，并且尽管如此又彼此分离。

优选地，在另一种设计方案中，信号发生器与第一运算单元连接，并且该第一运算单元设计用于，第一运算单元这样控制信号发生器，即在时间上有限的持续时间内提供交变信号作为电报包，并周期性反复地提供电报包。

优选地，每个电报包都具有初始的识别信号，识别信号在频率、波形或振幅方面与交变信号的载波信号不同，并由此标明电报包的起点。

根据运输系统的不同设计方案，该运输系统具有多个行驶区段作为车辆的运输线路，其中，每个行驶区段都分配有一个信号发生器。因而每个行驶区段都可以通过一个仅分配给这个行驶区段的信号发生器获得控制指令。但也可以将多个区段接通至一个信号发生器。

由于为了识别错误而给控制指令和状态信息配备了校验和，因此控制单元具有第一错误识别装置，并且车辆具有第二错误识别装置。于是，如果例如短路引起数据线故障并且因此使电报中产生错误，就可以借助于错误识别装置识别出这些错误，并可以针对故障做出相应的反应。

特别是对于电动悬挂式运输车辆形式的车辆控制系统的设计方案，第一数据线和第二数据线设计为在控制单元和车辆之间的滑接导线网络，并且在滑接导线网络中的数据交换出现故障的情况下，特别是在从行驶区段驶向相邻行驶区段的车辆的集电器在两个行驶区段之间引起短路的情况下，能借助于错误识别装置来识别这个故障。

在另一种设计方案中，第一运算单元设计用于，这样控制第一开关装置，即对于交变信号而言，通过开断开关装置，二进制数值受到影响，其中，半波受到抑制。这也完全适用于第二运算单元。

附图说明

根据附图对用于运输系统的车辆控制系统的一个实施例和可以在这种车辆控制系统中进行的方法进行阐述。图中示出：

图1示出一个具有一个控制单元、一个车辆和多个车辆区段的运输系统，

图2示出交变信号的信号变化曲线、开关装置的开关状态和电压变化曲线，

图3示出行驶区段的分组情况。

具体实施方式

图1在电动悬挂式运输车辆的例子中示出运输系统1。用于在运输系统1中进行数据交换的车辆控制系统具有控制单元10和车辆2，其中控制单元10可以通过第一数据线21和第二数据线22彼此交换控制指令F和状态信息S。

运输系统1的图示局限于从整个运输系统中截取的一部分，其中，在示出的运输系统1中，第一行驶区段51、第二行驶区段52和第三行驶区段53与控制单元10连接。这三个行驶区段51，52，53中的每个分别相应地分配有第一功率部分31、第二功率部分32和第三功率部分33。

以通过第一数据线21和第二数据线22与第一功率部分31连接的第一行驶区段51为例，对数据传输的主要功能进行描述。第一功率部分31具有第一信号发生器11，该第一信号发生器另一方面由电源82提供电压为例如48伏特的直流电压。借助于电源82，第一信号发生器11产生例如振幅为+/-48伏特并且频率为例如200Hz的电压。因此，可以为将要进行的将控制指令F传输到车辆2的数据传输提供交变信号3。

从第一信号发生器11出发，由交流电压引起的电流I可以通过第一数据线21流至第一行驶区段51的第二汇流排B1，电流I从那里出发通过第二汇流排B1流向第二集电器65‘，然后电流I可以从第二集电器65‘流向布置在车辆2中的第二退耦装置30‘。

第二退耦装置30‘设计为二极管退耦装置。因为随着已经发出的交变信号3而首先发出了交变信号3的正半波，所以电流I可以通过第二退耦装置30‘的第一二极管D1的正极流过第二分析装置R2，其中，在第二分析装置R2处基于电流而引起电压降。

继电流I流过之后，电流I继续从第二分析装置R2中流出，并流向第一集电器65，从而能够流入第一行驶区段51的第一汇流排A1。该电流从这里出发，沿第一汇流排A1流动，直到第二数据线22的一个连接点。第二数据线22将第一汇流排A1的一端与控制单元10的第一功率部分31连接在一起。由上述电流通路形成一条电路20，该电路在图1中以虚线示出。

在第一功率部分31内布置了第一退耦装置30。第二数据线22连接至第一退耦装置30，该第二数据线重又收到随交变信号发出的电流I。

在第一功率部分31中，布置了用于改变交变信号3的正半波的第一开关装置S1。在由第一信号发生器11通过正半波推动的电流I能够回到第一信号发生器11之前，它必须到达第一开关装置S1，其中，只有正半波可以在第一个二极管D1的基础上通过第一功率部分31的第一退耦装置30引导流过第一开关装置S1。

第一开关装置S1通过一条以虚线表示的有效线路与第一运算单元14连接。在此，第一运算单元14这样设计或者具有一个相应的控制程序，用于这样切换第一开关装置S1，即第一开关装置S1这样断开并重新闭合电路20，即对于交变信号3而言，通过开断第一开关装置S1，用于控制指令F的二进制数值受到影响，其中，取决于不同的信息位，抑制或导通半波。因为现在在电路20中的通过电流被第一开关装置S1切断，所以如果第一开关装置S1闭合，则第二分析器R2处只有一个电压能够下降。另外，借助于车辆2中的第二退耦装置30‘将正半波输送到第二分析装置R2，并且由此能够连续地探测到控制指令F或者说包含在控制指令F中的二进制数值。

对于通过第一开关装置S1这样“用摩尔斯电码发送的”二进制数值而言，将车辆2中的第二分析装置R2与第二运算单元15连接。在此，第二分析装置R2设计为位于电路20中的串联电阻，通过这个串联电阻可以测量电压降。在第二运算单元15中集成了分析这个可测量的电压降的模拟数字式转换器。

通过布置在车辆2中的第二退耦装置30‘，因此只有从第一信号发生器11发出的正半波可以在串联电阻处引起电压降，并且这只在第一开关装置S1的开关闭合时进行。上述经过第二退耦装置30‘的第一二极管D1的电流路径对应于传输控制指令F的正向信道。

在图中示出的正半波以及正向信道的通过电流的基础上，随后示出了负半波以及反向信道的通过电流。

对于连续的数据传输过程而言，现在示出了经过车辆2的第一数据线21、第二汇流排B1、第二集电器65‘和第二退耦装置30‘这一路径的交变信号3的负半波。因为现在负半波施加在第二退耦装置30‘上，所以由负半波引起的电流I可以通过第二退耦装置30‘的二极管D2的负极经第二开关装置S2（如果它处于闭合状态）通过第一集电器65回流至第一汇流排A1，从而经过第二数据线22回到第一功率部分31并重新通过第一退耦装置30的二极管D2的负极回到第一信号发生器11。由负半波引起的电流I在第一分析装置R1处在第一功率部分31中产生与车辆2中的第二分析装置R2相似的电压降，这是因为第一分析装置R1同样设计为位于电流通路中的串联电阻。这个串联电阻再次与控制单元10的第一运算单元14连接，从而可以对串联电阻处的电压降进行测量。在这种情况下，第二开关装置S2负责闭合图中示出的电路20或断开图中示出的电路20，从而能够在反向信道中将二进制数值作为一个状态信息S连续传输至控制单元10。

控制指令F的连续二进制数值和状态信息S的连续二进制数值的这种数据交换几乎是同时进行的，或者可以说是以时分多路复接法进行的。

第二功率部分32同样具有为第二行驶区段52提供交变信号的第二信号发生器12。第三功率部分33具有为第三行驶区段53提供用于数据传输的交变信号的第三信号发生器13。

因为第一运算单元14具有同步装置66，所以构成一个组的行驶区段51，52，53的信号发生器11，12，13可以自动共同同步。

第一运算单元14通过接口与接口电路80连接。第一接口电路80用于连接至可编程存储控制器，并且可以额外控制数字式输出端DI0至DI6。此外，第一运算单元14具有同步接口81。这个同步接口81的作用是使控制单元10与其它联接为一组的控制单元同步。

车辆2也具有通过接口连接与第二运算单元15连接的第二接口电路80‘。第二接口电路80‘还是起到接通至一个布置在车辆2中的可编程存储控制器的作用。

根据图2示出了例如由第一信号发生器11产生的交变信号3的时间变化曲线、第一开关装置S1的开关状态的时间变化曲线44、第二分析装置R2处的电压变化曲线45、第二开关装置S2的开关状态的时间变化曲线46和第一分析装置R1处的电压变化曲线47。电压变化曲线45，47符合分别相应变化的交变信号3‘。

在时间上有限的持续时间40内发出交变信号3，这个在时间上有限的持续时间40对应于电报包41。周期性反复地提供电报包41。从附图左侧示出的起点43出发，交变信号3具有识别信号42，该识别信号在其频率和波形方面与交变信号3的自身载波信号的振幅不同，并且由此标明了电报包41的起点43。

第一运算单元14中的程序控制装置这样设计，即该程序控制装置在同步接口81处出现信号沿的情况下，通过同步装置66产生识别信号42，并使第一开关装置S 1保持闭合状态，以保证为识别信号42的至少正半波识别出识别信号42。跟随在识别信号42的负半波后面的是交变信号3的三个正半波，它们分别代表一个控制指令F的二进制数值“1”。因为为了交变信号3的识别信号42后面的第四正半波对第一开关装置S1这样进行控制，即开关不闭合，也就是说断开，所以正半波不能作为在第二分析装置R2处的电压降被察觉，并且因此代表二进制数值“0”。通过闭合第一开关装置S 1的开关来传输二进制数值“1”，并通过断开第一开关装置S1来传输二进制数值“0”。连续传输二进制数值“1”或“0”可以得出例如一个控制指令F的一个长度为16比特的数据模型（Datenmuster）。

为了传输状态指令S，随着电压变化曲线47在第一分析装置R1处得出一个相似的二进制数据传输，当然此时要对交变信号3的负半波进行分析。在对正半波和负半波的分析过程中，第一退耦装置30与第二开关装置S2共同发挥作用，并且第二退耦装置30‘与第一开关装置S1共同发挥作用。这种方法的特点是，处于不同位置上（即一方面在控制单元中，和另一方面在车辆中）的开关装置和分析装置被持续地对于每个半波相互激活。但是，信号发生器始终保留在控制单元中的位置上。

根据图3示出运输系统1的第一组61和第二组62。第一组61具有三个区段，这些区段具有分别一个对应的控制单元10。这三个控制单元10通过同步装置66和相应的同步线路彼此同步。

第二组62具有六个区段，其中，六个区段同样具有六个控制单元10，具有分别一个对应的信号发生器，其中控制单元或信号发生器同样通过一个同步装置66和相应的同步线路彼此同步。因为在电动悬挂式运输车辆的例子中，车辆2通过至少一个第一集电器65在一个通信汇流排上对于通信从一个区段滑行到另一个区段，所以可能会在一个形成从一个区段到另一个区段的过渡的短路位置64处，在集电器65的基础上在这两个区段之间形成短路。

这种短路可能会在通信中引起故障。在位于控制单元10中的第一错误识别装置71（见图1）和位于车辆2中的第二错误识别装置72（见图1）的基础上识别这种故障，并作为错误排除。因为针对数据传输的两个区段是同步的，所以可以重新进行数据传输，其中，车辆2已经通过短路位置64驶离，并且不会出现其它故障。但是，由于同步和退耦装置30和30‘，反向信道始终能够与正向信道相互独立地正常工作。

本发明的其它重要细节和技术特点如下：

自动化的电动悬挂式运输车辆和运输技术设备，如同它们例如在汽车工业中的应用，由独特的不同数量的受中央控制装置控制的运输车辆或行驶车辆组成。运输轨道通常是一个被划分为多个区段部段的轨道系统。在一个区段上可以有任意数量的运输车辆，这个数量常常在机械和后勤方面受到限制。为了使运输车辆的特性并且从而使其行驶特征能够在生产设备中适应不同的制造过程，在中央设备控制装置与运输车辆之间的通信是必不可少的。此外，能够实时了解运输车辆的特性对中央控制装置是十分重要的。同时，需注意的是，要连接上的距离可能会达到直至1000米或更远。必须根据工业环境来测定抗干扰能力。滑动触头或集电器的接触安全性必须在有污染时也能够保证可靠的通信特性。即使在区段过渡部分，也必须保证可靠的通信特性，因为如果控制指令或状态信息中断，而运输车辆当时恰好处在那个位置，则此时可能出现已经描述过的、在区段之间的短路。

必须随时确保能够在出现故障时在没有明显信息损耗的情况下重新建立通信。优选地通过同步确保这一点。

为了实现在集中或分散地构造的设备和在划分为区段的轨道系统上运动的运输车辆之间的数据交换，通常使用可编程存储的区段控制装置和运输车辆控制装置。区段控制装置被稳固地安装在设备侧并通过通信信道（大多情况下为具有连接至运输车辆的滑动触头的导电轨道）将生产数据、例如行驶速度发送给运输车辆。运输车辆控制装置再将特有的数据、例如特性信息或错误信息传输给区段控制装置。

集中构造的设备是指用于运输系统的中央自动化系统，分散构造的设备是指分散的自动化系统。

可以这样安装各区段，即在驶离区段边界或区段连接部分时，会通过运输车辆-环形元件在相邻区段的信息线路之间产生短路。

也可以设计专门的数据交换区段，在这些专门的数据交换区段中可以在这种情况下实现明确的点对点通信。在这种区段中，则应只有一个运输车辆。利用必须安全地与滑动触头长度绝缘的信息线路绝缘件来进行这种数据交换区段与相邻区段的耦合。这种绝缘不是指电绝缘，而只是“逻辑上的”-此外在这些区段中传输错误信息，仅仅是沿车辆方向的新的控制信息或数据传输信息不能在这里传输。在这种情况下，只传输初始位（空闲模式）。

电动悬挂式运输车辆设备既可以是集中地构造也可以是分散地构造的，其中，后者具有通向各区段的布线路径较短、故障数量较少的优点。

优选地通过广播，即不提供地址，进行信息传输（正向和反向信道）。使用上述方法，既能传输“共同不应答的”数据电报，又能传输“共同应答的”数据电报：

“共同不应答的”通常是所谓的控制指令或简单的参数化，它们不需要详细的应答，而作为反馈只含有一个简单的状态信息或综合误差信号。

“共同应答的”是指对于每个请求都恰好进行一次应答。请求和应答都是通过广播方法完成的。例如为了实现参数化可以以广播的形式完成从各区段控制装置到所有运输车辆的数据传输。所有车辆都会共同应答这种传输。

然而如果要执行一次从一个区段到一个运输车辆的指定数据传输（请求-应答）或/和反向地执行（例如有针对性的参数化、错误历史记录），则这要通过前述的数据交换区段来执行。

还可以考虑，为了固件更新的目的，同样以广播的形式完成从区段控制装置到所有运输车辆的数据传输。所有运输车辆同样都会共同应答这种传输。因为此时通常不可以进行生产工作，所以由于电报重复而可能必须进行的错误处理可能是无关紧要的。

这种方法允许不应答的传输与应答的传输混合在一起，也就是说，所谓的控制指令可以与详细的数据传输指令混合在一起。为了区别这一应答必要性，要为传输电报补充额外的识别信息。

为了能够在通信损耗最小时给相邻区段的信息线路短路规定公差，要对一个组内的所有区段控制装置进行同步。

一个组最好是例如一个具有相应数量的区段控制装置或控制单元的开关柜或开关柜组。在一个组内，所有的数据传输都是同步进行的。其优点是，在因车辆原因出现区段短路时，通信基本上不会因为叠加而被干扰。在上述组之间安装同样的逻辑绝缘件，这种绝缘件已在前文中对各区段进行隔离的部分进行了描述。这个绝缘件也可以通过由传感器控制的转换（车辆从旧组驶出-车辆驶入新组）来实现，其中，根据组1或组2的不同要求提供经过转换的区段。

因此，根据本发明的数据传输方法，特别是对于从运输车辆到区段的反向信道而言，允许信息叠加（优势，不需仲裁）。在正向信道中，当相邻区段的信息相同时，同样不会出现困难，然而如果信息是不同的，则要通过信息安全机构识别这一情况，并且运输车辆在短路的短时间内不能收到最新的信息（但是反向信道-见前文-在此时是有保证的，因为重要信息的传输占优势）。

这里的优势是指在信息叠加的情况下，利用接通的半波工作的信息相对于利用不接通的半波工作的信息而言占有优势。

在多个区段之间发生短路的情况下，这种优势意味着控制指令失真（正向信道）。这将通过校验和来识别。

在一个区段中存在多个车辆的情况下，这个优势意味着状态信息的叠加。状态信息应该具有这种占优势的信息。这样，就总是可以分析错误信息。

通过对运输任务的较大带宽进行充分的操作运行，可以实现高次谐波较少的基带数据传输：

分别由一个发生器为每个区段提供载波信号。这个发生器不产生连续信号，而是产生持续的、具有分别恰好一个确切指定长度的帧（“脉冲”）。通过PWM（脉宽调制）利用下游的LC滤波器表示这个发生器，该滤波器可以通过DSP（数字信号处理）控制装置由此产生可以自由编程的包络线。PWM接通频率在必要时也可以摇摆不定，所以可以在最大程度上避免谐振效应。

数据传输以多路复接法进行（正向与反向信道以时分多路复接的方式连接-然而通过正、负半波信息彼此分离，见图2。

正向信道：正半波

利用正半波为轨道区段进行低欧姆馈电，工作电阻R2位于运输车辆中，于是，每个运输车辆都能够“接收”恰好一个通过这个电阻R2和由区段施加的电压决定的电流。这样，就可以保证正向方向的每个半波的每个运输车辆从物理角度来说所必需的最小通过电流（约10mA），以便确保轨道系统的“清理”过程。由可能出现在轨道系统上的灰尘层和氧化层而导致的电压击穿称为“清理”过程。

反向信道：负半波

由区段向所有运输车辆提供负半波，工作电阻R1与正向信道相反地位于区段中。每个运输车辆根据初始识别信号进行同步，然后将其反向信道信息连续输送至区段的轨道系统。借助于A/D转换器以及运输车辆中适当的过滤，通过持续探测区段发出的信号进行同步。优选地在信号处理器中以数字形式实现所有滤波器，然而对尖峰进行初滤的过程模拟地进行。

通过正向和反向信道的二极管退耦装置，可以按照上述“粗略”完成的同步过程顺利地实现对开关的控制，这个同步过程可以或者最好在经过零之前早已完成或者在过零之后进行，见图2。这样一来，始终可以将所有正、负半波用于信号传输。

通过一个全电桥（轨道系统上的正电压和负电压）进行差动传输可以通过其对称的调节比例实现故障数量少的数据传输。与从区段控制装置到各个相应区段的电缆中的对称的电容耦合或电感耦合相比，所述的差动传输更加抗干扰，其中，在这种情况下，具有相对较短的布线路径的分散技术的优点额外发挥了作用。

LC过滤装置允许包含对自身有害的电缆阻抗（主要是常见电缆长度与类型范畴内的电容阻抗）作为有益的振荡回路元件及其必需的衰减。通过对结构元件进行适当的设计，可以（C应该为预期的最大电缆电容的大约10倍，见标号14）在最大程度上忽略电缆长度的影响，从而可以省去对设备的调准。LC过滤装置利用谐振频率足够准确地与PWM调制频率相协调，以避免滑接导线上的包络线的干扰性的高次谐波。通过电缆的电容部分进行的再充电过程也就包含在所选择的参数之中，并且因此不会在PWM阶段造成额外的损耗。PWM损耗被减少到任何一个桥式电路的正常转换损耗。

在产生基本数据传输帧和原本的调制（有效信号的信息影响）之间有意识地进行分离，只有将其分离才能够进行简单的信息叠加，也就是说，在区段之间发生可能的短路时，比特信息1总是相对于比特信息0占优势。这既适用于正向信道又适用于反向信道。通过这种方法在叠加时实现的明确关系允许了例如在反向信道传输的情况下，合理的错误-优势。如果出现这种错误叠加，则要为了信息安全的目的将每个运输车辆中产生的校验和从区段控制装置中放弃，并将注意力集中在错误信息的优势上。

通过明确的优势，可以为通常包含状态信息和错误信息的反向信道通报综合误差，所述的综合误差也能够用信号表示运输车辆完全停止运行。为此，可以使用一个继电器，它可以利用其静止接点搭接第二开关装置S2。在运输车辆的控制器确定其正常运行的所有条件都已经实现时，对所述的继电器进行控制。如果这个条件没有实现，也可能是例如在传动装置以及发动机保护开关完全停止运行也是这种情况，由此对反向信道进行的持续控制也是这种情况，则向区段控制装置发出信号，表示相关的区段受到严重干扰。

由于传输安全性而需要尽可能高的电压，应将其所属电流也选在所需要的尽可能高的水平，以便使得电流即使在穿过传输轨道的灰尘层和氧化层时也能够维持。在此也就需要在传输安全性与损耗功率之间实现平衡。

可以分开调节用于正向反向和反向方向的串联电阻或工作电阻R1，R2（根据一个或多个相邻的区段上运输车辆的数量最大值）。

所谓的浮空电压（用于传动装置的供电线路通过电容式的过临界点耦合连接至信息线路）由于欧姆相对较低而最小化。

广播信息的传输通过时分多路复接法在基带中完成。

通过高次谐波非常少的信号实现在正向信道与反向信道中的数据传输。这能实现在适当的操作运行的情况下在较大空间距离上的低干扰性。

与一个组有关的同步可以省去越过多个开关柜并且从而越过远距离的高成本同步-于是避免了抗干扰的实时同步脉冲传输的问题。相反，在开关柜内部，可以良好地利用标准技术对其进行控制。然而，通过同步方法可以越过开关柜进行同步，并且从而可以将整个设备看作一个组。

这种方法通过将信号发生器与调制器分离而允许在同步传输时在正向信道与反向信道中进行指定的信号传输。

通过为各个区段引入局部的信号发生器，可以提高整个设备的容许误差，因为单个区段停止运行不会自动导致整个设备停止运行。因此，在事故情况下，所有未受干扰的车辆都可以有秩序地得到处理。

这种方法允许通过可自由编程的包络线进行信号传输以及包络线频率可变的信号传输（用于帧/脉冲的载波频率）。此处利用特殊的启动脉冲来定义载波频率一词。

一个独立于运输车辆的电子元件的功能之外的、用于反向信道的综合误差信号借助于继电器或其它电气、机电或电子开关元件而可以不妨碍对于正向通道而言从区段到还未受损的运输车辆的传输。

通过明确的初始识别，可以在出现数据传输干扰后顺利地在帧内进行重新设置。这样一来，就不必只因为可能出现的再同步多次失败而“超过开销地”增加信道容量。

通过专门的识别信号，可以在一个区段中实现依次的混合的指令类型（不应答的和应答的指令）。

与高压技术相反，损耗功率由于限制在无论如何都是必需的电平上（大约40...50V，电流大约为10mA）而最小，并且可以实现紧凑的结构。

Claims (28)

1.一种用于在运输系统(1)中进行数据交换的方法，其中，

-将控制指令(F)从控制单元(10)传输到车辆(2)，和

-将状态信息(S)从所述车辆(2)传输到所述控制单元(10)，其中，

-通过信号发生器(11，12，13)提供交变信号(3)，并且将所述交变信号(3)接通至第一数据线(21)和第二数据线(22)，其中，

所述交变信号(3)在其时间变化曲线中发生变化，以便通过所述变化来传输所述控制指令(F)和/或所述状态信息(S)，

其特征在于，

-在所述控制单元(10)中，用于改变所述交变信号(3)的正半波的第一开关装置(S1)，和

-在所述车辆(2)中，用于改变所述交变信号(3)的负半波的第二开关装置(S2)在由所述第一数据线(21)和所述第二数据线(22)构成的电路(20)中如下运行，以便在所述控制单元(10)和所述车辆(2)之间往返传送二进制数值，其中，通过所述改变了的交变信号(3‘)，所述控制指令(F)和所述状态信息(S)的数据交换几乎同时进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

-在所述控制单元(10)中置入第一退耦装置(30)，以便将所述负半波输送到第一分析装置(R1)，并且由此探测出所述状态信息(S)，并且

-在所述车辆(2)中置入第二退耦装置(30‘)，以便将所述正半波输送到第二分析装置(R2)，并且由此探测出所述控制指令(F)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述信号发生器(11，12，13)如下运行，即所述信号发生器在时间上有限的持续时间(40)内提供所述交变信号(3)作为电报包(41)，并且周期性反复地提供所述电报包(41)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，每个电报包(41)都具有初始的识别信号(42)，所述识别信号在频率、波形或振幅方面与所述交变信号(3)的载波信号不同，并且由此标明了所述电报包(41)的起点(43)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述运输系统(1)中使用多个行驶区段(51，52，53)作为所述车辆(2)的运输线路，其中，每个行驶区段(51，52，53)都分配有一个信号发生器(11，12，13)。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述运输系统(1)中使用多个行驶区段(51，52，53)作为所述车辆(2)的运输线路，其中，每个行驶区段(51，52，53)都分配有一个信号发生器(11，12，13)。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述运输系统(1)中，一个行驶区段(51)或多个行驶区段(51，52，53)分别构成组(61，62)，并且包含在所述组(61，62)中的所述信号发生器(11，12，13)是共同同步的。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述运输系统(1)中，一个行驶区段(51)或多个行驶区段(51，52，53)分别构成组(61，62)，并且包含在所述组(61，62)中的所述信号发生器(11，12，13)是共同同步的。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为所述控制指令(F)和所述状态信息(S)形成各一个校验和，并同样进行传送。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，为所述控制指令(F)和所述状态信息(S)形成各一个校验和，并同样进行传送。

11.根据权利要求5所述的方法，其中，利用所述第一数据线(21)和所述第二数据线(22)在所述控制单元(10)和所述车辆(2)之间形成滑接导线网络(63)，并且在所述滑接导线网络(63)中的数据交换出现故障的情况下，通过安全机构来识别所述故障。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，利用所述第一数据线(21)和所述第二数据线(22)在所述控制单元(10)和所述车辆(2)之间形成滑接导线网络(63)，并且在所述滑接导线网络(63)中的数据交换出现故障的情况下，通过安全机构来识别所述故障。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述故障在从行驶区段(51)驶向相邻行驶区段(52)的所述车辆(2)的集电器(65，65‘)在两个行驶区段(51，52)之间引起短路的情况下引起。

14.一种用于在运输系统(1)中进行数据交换的车辆控制系统，其中，

-设有控制单元(10)，用于将控制指令(F)传输到车辆(2)，和

-设有车辆(2)，用于将状态信息(S)传输到所述控制单元(10)，其中，

-信号发生器(11，12，13)连接至第一数据线(21)和第二数据线(22)，并提供交变信号(3)，

其特征在于，

-在所述控制单元(10)中，将用于改变所述交变信号(3)的正半波的第一开关装置(S1)，和

-在所述车辆(2)中，将用于改变所述交变信号(3)的负半波的第二开关装置(S2)布置在由所述第一数据线(21)和所述第二数据线(22)构成的电路(20)中，以便在所述控制单元(10)和所述车辆(2)之间往返传送二进制数值。

15.根据权利要求14所述的车辆控制系统，其中，

-在所述控制单元(10)中布置第一退耦装置(30)，所述第一退耦装置与第一分析装置(R1)连接，以便将所述负半波输送到所述第一分析装置(R1)，并且由此探测出所述状态信息(S)，并且

-在所述车辆(2)中布置第二退耦装置(30‘)，所述第二退耦装置与第二分析装置(R2)连接，以便将所述正半波输送到所述第二分析装置(R2)，并且由此探测出所述控制指令(F)。

16.根据权利要求14或15所述的车辆控制系统，其中，所述信号发生器(11，12，13)与第一运算单元连接，并且所述第一运算单元(14)设计用于，所述第一运算单元如下控制所述信号发生器(11，12，13)，即在时间上有限的持续时间(40)内提供所述交变信号(3)作为电报包(41)，并且周期性反复地提供所述电报包(41)。

17.根据权利要求16所述的车辆控制系统，其中，每个电报包(41)都具有初始的识别信号(42)，所述识别信号在频率、波形或振幅方面与所述交变信号(3)的载波信号不同，并且由此标明了所述电报包(41)的起点(43)。

18.根据权利要求14或15所述的车辆控制系统，其中，所述运输系统(1)具有多个行驶区段(51，52，53)作为所述车辆(2)的运输线路，其中每个行驶区段(51，52，53)都分配有一个信号发生器(11，12，13)。

19.根据权利要求17所述的车辆控制系统，其中，所述运输系统(1)具有多个行驶区段(51，52，53)作为所述车辆(2)的运输线路，其中每个行驶区段(51，52，53)都分配有一个信号发生器(11，12，13)。

20.根据权利要求18所述的车辆控制系统，其中，在所述运输系统(1)中，一个行驶区段(51)或多个行驶区段(51，52，53)设计为组(61，62)，并且包含在所述组(61，62)中的所述信号发生器(11，12，13)具有共同的同步装置(66)。

21.根据权利要求19所述的车辆控制系统，其中，在所述运输系统(1)中，一个行驶区段(51)或多个行驶区段(51，52，53)设计为组(61，62)，并且包含在所述组(61，62)中的所述信号发生器(11，12，13)具有共同的同步装置(66)。

22.根据权利要求14或15所述的车辆控制系统，其中，所述控制单元(10)具有第一错误识别装置(71)，并且所述车辆(2)具有第二错误识别装置(72)。

23.根据权利要求21所述的车辆控制系统，其中，所述控制单元(10)具有第一错误识别装置(71)，并且所述车辆(2)具有第二错误识别装置(72)。

24.根据权利要求22所述的车辆控制系统，其中，所述第一数据线(21)和第二数据线(22)设计为在所述控制单元(10)和所述车辆(2)之间的滑接导线网络(63)，并且在所述滑接导线网络(63)中的数据交换出现故障的情况下，能借助于所述第一错误识别装置(71)和所述第二错误识别装置(72)来识别所述故障。

25.根据权利要求23所述的车辆控制系统，其中，所述第一数据线(21)和第二数据线(22)设计为在所述控制单元(10)和所述车辆(2)之间的滑接导线网络(63)，并且在所述滑接导线网络(63)中的数据交换出现故障的情况下，能借助于所述第一错误识别装置(71)和所述第二错误识别装置(72)来识别所述故障。

26.根据权利要求25所述的车辆控制系统，其中，所述故障在从行驶区段(51)驶向相邻行驶区段(52)的所述车辆(2)的集电器(65，65‘)在两个行驶区段(51，52)之间引起短路的情况下引起。

27.根据权利要求16所述的车辆控制系统，其中，所述第一运算单元(14)设计用于，如下控制所述第一开关装置(S1)，即对于所述交变信号(3)而言，通过开断所述第一开关装置(S1)，所述二进制数值受到影响，其中，半波受到抑制。

28.根据权利要求26所述的车辆控制系统，其中，所述第一运算单元(14)设计用于，如下控制所述第一开关装置(S1)，即对于所述交变信号(3)而言，通过开断所述第一开关装置(S1)，所述二进制数值受到影响，其中，半波受到抑制。