Aus der Offenlegungsschrift WO 93/18933 A1 ist ein Verfahren
einer Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Zug bekannt.
Der Zug hat ein zugweites Kommunikationnetz, das ein
Fahrzeugbus in jedem Zugwaggon aufweist, wobei die Busse in
den einzelnen Fahrzeugen miteinander verbunden sind.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung für ein
Transportmittel mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die
Kommunikationsvorrichtungen, die sich in den einzelnen
Fahrzeugen befinden, miteinander drahtlos verbunden sind.
Dadurch ist es möglich, entweder eine serielle oder eine
Funkbusverbindung zu realisieren. Dies ermöglicht
beispielsweise, dass unterschiedliche Vorrichtungen, die
auch nicht benachbart sind, miteinander direkt kommunizieren
können. Damit können beispielsweise Fahrgast-
Informationssysteme in den einzelnen Wagen universeller
ausgelegt werden. Sie sind weiterhin deutlich unabhängiger
von der Einbausituation und den vorhandenen Signal-
beziehungsweise Bussystemen. Weiterhin entfallen durch die
drahtlose Kommunikation aufwendige Verkabelungskonzepte. Die
drahtlose Kommunikation eignet sich insbesondere auch für
Service und Wartung.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte
Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch
angegebenen Datenübertragungsvorrichtung für ein
Transportmittel möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die drahtlose Verbindung
entweder optisch ausgeführt ist, was eine insbesondere
störungsfreie Übertragung möglich macht, wenn sie mit
Infrarot betrieben wird, und eine hohe Datenübertragungsrate
ermöglicht. Alternativ kann auch eine Mikrowellenverwendung
realisiert werden, die ebenfalls eine hohe
Datenübertragungsrate ermöglicht und aufgrund ihrer hohen
Dämpfung nur für einen Nahbereich geeignet ist, so dass
andere Funksysteme ausserhalb des Transportmittelbereichs
nicht gestört werden. Hier können beispielsweise frei
verfügbare Bänder verwendet werden. Insbesondere solche
Standards wie BlueTooth sind hier vor allem geeignet. Auch
ein WLAN-Konzept kann hier verwendet werden.
Der besondere Vorteil einer Datenübertragungsvorrichtung als
drahtloser Bus ist bei einem Multimasterbus, dass sich jedes
Fahrzeug als Busstation versteht, die dann bei besonderen
Gelegenheiten sich um das Recht mit den anderen Busstationen
streitet, Daten zu versenden. Dies wird Arbitrierung
genannt. Die Verwendung eines Master-Slave-Buses ermöglicht
eine hierarchische Struktur der
Datenübertragungsvorrichtung.
Darüberhinaus ist es von Vorteil, dass die
Datenübertragungsvorrichtung mit einer Funkschnittstelle
verbunden ist, die die Kommunikation zur Aussenwelt
ermöglicht. Hierbei können dann insbesondere Informationen
wie Fahrgastinformationen, die aktuell sind, von aussen
aufgenommen werden, um sie dann in die einzelen Fahrzeuge zu
transferieren, so dass dort diese Fahrgastinformationen
dargestellt werden können. Die Funkschnittstelle kann
beispielsweise als Empfangsvorrichtung für den Empfang von
digitalen Rundfunksignalen, wie es DAB (Digital Audio
Broadcasting) ist, ausgebildet sein. Solche digitalen
Rundfunksignale benötigen keinen Rückkanal und zeichnen sich
durche eine hohe Bandbreite aus und die Möglichkeit, dass
beliebige Dateien über einen solchen digitalen Rundfunkkanal
übertragen werden können. Es ist jedoch auch möglich, eine
Mobilfunk-Kommunikation hier zu verwenden, wie sie GSM oder
insbesondere UMTS ermöglicht, die ebenfalls eine hohe
Datenübertragungsrate ermöglichen. Bei den Daten, die in
einem Fahrgast-Informationssystem angezeigt werden, handelt
es sich um Multimedia-Dateien, das sind Video, Bilder,
Animation und gegebenenfalls auch Audio. Bei der Verwendung
von DAB kommt hier insbesondere das MOT-Protokoll zum
tragen.
Schließlich ist es auch von Vorteil, dass die Komponenten
der einzelnen Kommunikationsvorrichtungen in den einzelnen
Fahrzeugen über die drahtlose Verbindung, also
beispielsweise im drahtlosen Bus, auf ihre Funktion hin
überprüfbar sind. Dabei ist es möglich, dass die
Kommunikationsvorrichtungen in den einzelnen Fahrzeugen
selbst einen eigenen Bus, der hier an Draht gebunden ist,
aufweisen. Es kann sich jedoch auch nur um eine einzelne
Station handeln, die dann mit der drahtlosen Verbindung mit
den anderen Kommunikationsvorrichtungen verbunden ist. Dabei
ist es möglich, dass in unterschiedlichen Fahrzeugen des
Transportmittels unterschiedliche
Kommunikationsvorrichtungen vorliegen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung.
Beschreibung
In nahezu allen Bussen und Bahnen beziehungsweise
Strassenbahnen fallen Informationen zur Position, zum
Fahrzustand oder zum nächsten Haltestellennahen an. Solche
Informationen werden in der Bahn an entsprechende Geräte zur
Kommunikation mit der Leitstelle oder zur
Haltestellenanzeige weitergegeben. Oft sind auch Türkontakte
für die Synchronisation von Verlaufsanzeigen und
tatsächlicher Position an dieses System angebunden. Moderne
Fahrgast-Informationssysteme greifen in der Regel auf diese
Informationen zu. Gängige Bussysteme müssen dafür jedoch
angezapft werden.
Aus Kosten- und Systembeschränkungen werden dabei oft
mehrere gekoppelte Triebwagen über eine oder mehrere
zentrale Recheneinheiten versorgt. Die je nach Zugtyp und
gegebener Einbausituation plaziert werden. In der Regel ist
der notwendige Fahrzeugbus nicht am Wunscheinbauort
vorhanden, oder die enthaltenen Informationen reichen nicht
für die Kommunikation zwischen eventuell mehreren
Fahrgastsystemen aus. Gängiges Problem ist z. B., dass oft
nur der erste Wagen oder der angetriebene Wagen mit einem
aktiven Fahrzeugbus versorgt wird, da es bisher keinen
Bedarf für die generelle Verteilung von
Fahrzeuginformationen gab. Das gleiche gilt für generell
passive Wagen ohne Antrieb und Datenanbindung an die
Zugmaschine.
Bei der nachträglichen Installation von Fahrgast-
Informationssystemen fällt ein nicht unerheblicher Aufwand
auf die Verkabelung und die Vernetzung der einzelnen
Komponenten wie Displays, Rechner und Fremdsysteme an.
Besonders bei Bahnen aus mehreren Wagen, die zudem auch noch
regelmäßig umgekoppelt werden, ist die Realisierung einer
zusätzlichen elektrischen Kupplung zur Versorgung der
hinteren Wagen mit Fahrgastinformationen eine hohe
technische und finanzielle Hürde. Es zeigt sich, dass
aufgrund dieses Problems Projekte mit hohem Aufwand einem
entsprechendem Bahntyp angepasst werden müssen oder gar
nicht realisiert werden können.
Erfindungsgemäß wird nun die Verbindung zwischen den
einzelnen Wagen, also die elektrische Kupplung, drahtlos
ausgeführt, so dass beim Zusammenstellen eines
Transportmittels, hier eines Zuges, aus einzelnen
Fahrzeugen, auf diese elektrische Kupplung zunächst nicht
geachtet werden muss. Bei Beginn der drahtlosen
Kommunikation ist dann natürlich zunächst ein Protokoll
notwendig, das An- und Abmeldeprozeduren gegebenenfalls
Überwachung der einzelen Komponenten auf Funktion, also eine
Watchdog-Funktion und eventuell Priorisierungen im Netzwerk
beinhaltet. Dabei kann ein solches Protokoll entweder
übergreifend über das ganze Transportmittel ausgelegt werden
oder auch nur dafür sorgen, dass die Kommunikation zwischen
zwei benachbarten Wagen und damit
Kommunikationsvorrichtungen aufgenommen wird.
Zur Anbindung an die Aussenwelt wird eine weitere
Funkschnittstelle verwendet, die an einem der Wagen,
beispielsweise am Triebwagen, angebracht ist. Dies wird auch
als eine sogenannte Bridge bezeichnet. Diese
Funkschnittstelle sorgt dafür, dass eine Umsetzung der Daten
von einem Funkübertragungssystem, also das zur Aussenwelt,
zu dem Funkübertragungssystemen, das innerhalb des
Transportmittels verwendet wird, stattfindet.
Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild die erfindungsgemäße
Vorrichtung. Das Transportmittel, hier ein Zug, besteht aus
einem Wagen 1 und einem Wagen 2. Diese beiden Wagen sind
miteinander gekoppelt, hier eine mechanische Kopplung.
Prinzipiell ist auch eine magnetische Kopplung möglich.
Wagen 1 weist eine Antenne 3 auf, die zur Kommunikation mit
dem Wagen 2 dient, der dafür eine Antenne 4 aufweist. Diese
drahtlose Kommunikation wird hier über Funk realisiert.
Dafür kann beispielsweise ein drahtloses lokales Netzwerk,
also WLAN oder Bluetooth verwendet werden.
Alternativ ist es möglich, eine Infrarotübertragung
vorzusehen. Dann weisen der Wagen 1 sowie der Wagen 2 einen
optischen Sender und einen optischen Empfänger auf, die so
plaziert werden, dass sie das Licht vom gegenüberliegenden
Sender jeweils empfangen können. Sind dann mehrere Wagen
miteinander verbunden, ist es natürlich notwendig, dass ein
Wagen 2 Sende-/-Empfangsmodule für eine optische Übertragung
aufweist und zwar an jeder Seite, an der er mit einem
anderen Wagen gekoppelt ist. Soll bei einer optischen
Übertragung eine Busverbindung realisiert sein,
beispielsweise ein Multi-Master-Bus, dann ist es notwendig,
dass die Verbindung es ermöglicht, dass transparent Daten
durch einen Wagen weitergegeben werden. Dafür muss eine
Überprüfung der empfangenen Daten in einem Wagen
stattfinden, und zwar, ob die Daten für den Wagen selbst
gedacht sind, oder für einen weiteren.
Das Fahrgast-Informationssystem, das hier die
Kommunikationsvorrichtungen in den einzelnen Wagen 1 und 2
aufweist, ist mit einer Bridge 5 gekoppelt, die eine Antenne
6 aufweist. Die Bridge 5, also die Funkschnittstelle zur
Aussenwelt, ist am Wagen 1 angebracht. Sie ermöglicht den
Empfang von darzustellenden Fahrgastinformationen über
digitale Rundfunksignale, hier DAB.
Fig. 2 zeigt ein zweites Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es ist hier der innere Aufbau
des Fahrgast-Informationssystems im Wagen 1 angegeben. Die
Antenne 1 ist an die Bridge 5 angeschlossen, die wiederum
über einen Daten-Ein-Ausgang mit einem wageninternen Bus 7
verbunden ist. An dem Bus 7 sind weiterhin über einen Daten-
Ein-Ausgang ein Bus-Controller 8 angeschlossen, der mit
einer Ansteuerung 9 verbunden ist, die ein Display 10
treibt, das eine Anzeigenfläche 11 aufweist, auf der
Fahrgastinformationen dargestellt werden. Es ist möglich,
dass an einem Bus 7 mehrere solcher
Fahrgastinformationsterminals angeschlossen sind.
Über einen Daten-Ein-Ausgang ist weiterhin an dem Bus 7 ein
Bus-Controller 12 angeschlossen, an den eine Sende-Empfangs-
Vorrichtung 13 angeschlossen ist, die mit der Antenne 3 über
einen Daten-Ein-Ausgang verbunden ist. Die Antenne 3 mit der
Sende-Empfangs-Station 13 ermöglicht wie dargestellt die
Kommunikation zwischen den einzelnen Wagen, so dass hier ein
Informationsaustausch stattfinden kann.
Wird beispielsweise die Sende-Empfangs-Station 13 als Master
in einem Funk-Bus definiert und die anderen Sende-Empfangs-
Stationen in den anderen Wagen als Slaves, dann wird dadurch
ein Master-Slave-Bus realisiert. Über die Sende-Empfangs-
Station 13 ist es dann möglich, die einzelnen Komponenten in
den unterschiedlichen Wagen auf ihre Funktion hin mittels
dieser Funkschnittstelle auf Funktion hin zu überprüfen.
Auch eine Priorisierung ist durch die Realisierung eines
Bus-Systems möglich. Alternativ ist es hier möglich, dass
ein Multi-Master-Bus-System durch die Funkverbindung
aufgebaut wird, wobei dann eine Arbitrierung notwendig ist,
so dass damit bestimmt wird, welche Busstation senden darf.
Anstatt eines Bahn-internen Buses 7 kann auch eine
Zweitradverbindung zwischen den einzelnen Komponenten
aufgebaut werden.