DE102005039644A1

DE102005039644A1 - Communication system, in particular for train control of rail vehicles

Info

Publication number: DE102005039644A1
Application number: DE200510039644
Authority: DE
Inventors: Axel Paulsburg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-02-22
Also published as: WO2007020152A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für spurgeführte Fahrzeuge, insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen, die sich längs einer Fahrstrecke bewegen, an der Streckeneinrichtungen (Streckengeräte) vorgesehen sind, welche Daten mit einer in den Schienenfahrzeugen angeordneten Fahrzeugeinrichtung austauschen können, wobei der Datenaustausch mittels eines modulierten Hochfrequenzsignals über an der Fahrstrecke vorgesehene Linienleiterschleifen erfolgt, die jeweils mit einer der Streckeneinrichtungen verbunden und beim Passieren eines Schienenfahrzeugs mit dessen Fahrzeugeinrichtung induktiv verbindbar sind. Um die Daten zwischen Fahrzeug- und Streckeneinrichtungen mit einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber Störungen und eine größere Bandbreite übertragen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Hochfrequenzsignal mit Hilfe des Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Verfahrens moduliert ist.The invention relates to a communication system for track-guided vehicles, in particular for influencing trains on rail vehicles moving along a route, on which track devices (track devices) are provided, which can exchange data with a vehicle device arranged in the rail vehicles, the data exchange using a modulated high-frequency signal takes place via line conductor loops provided on the route, each of which is connected to one of the route facilities and can be inductively connected to the vehicle facility when a rail vehicle passes through it. In order to be able to transmit the data between vehicle and track equipment with a lower sensitivity to interference and a larger bandwidth, it is proposed that the high-frequency signal be modulated with the aid of the orthogonal frequency division multiplexing method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für spurgeführte Fahrzeuge, insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a communication system for track-guided vehicles, in particular for Train control of rail vehicles, according to the preamble of the claim 1.

Kommunikationssysteme, die bei Bahnsystemen zum Einsatz kommen, sind insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen bekannt. Die Schienenfahrzeuge bewegen sich dabei längs von Fahrstrecken, an denen in unterschiedlichen Abständen Streckeneinrichtungen vorhanden sind. Die Streckeneinrichtungen übertragen kontinuierlich oder quasi kontinuierlich Daten zu den Schienenfahrzeugen, die hierzu über entsprechende Fahrzeugeinrichtungen verfügen. Zum Datenaustausch sind an der Fahrstrecke Linienleiterschleifen vorhanden, die jeweils mit einer der Streckeneinrichtungen verbunden sind. Passiert ein Schienenfahrzeug eine Linienleiterschleife, so ist über diese eine induktive Verbindung zur Fahrzeugeinrichtung herstellbar, über welche der Datenaustausch mittels eines modulierten Hochfrequenzsignals erfolgt. Die Datenübertragung unterliegt dabei dem besonderen Umfeld des Bahnbetriebs mit einer lang gestreckten Ausdehnung der Fahrstrecken, mit den fahrenden Schienenfahrzeugen, mit der vielfältigen Streckentopologie, die ebenerdige, aufgeständerte und untertunnelte Bereiche aufweist, mit den Einflüssen durch die Antriebsströme in der Oberleitung oder der Stromschiene und mit den Einflüssen durch die Schienen selbst. Dabei werden hohe Anforderungen an die örtliche und zeitliche Verfügbarkeit der Datenübertragung gestellt.Communication systems which are used in railway systems are, in particular for train control known by rail vehicles. The rail vehicles are moving while along from Routes at which at different distances track facilities available. The route facilities transmit continuously or quasi continuous data on the rail vehicles, the corresponding on this Vehicle facilities have. For data exchange, line conductor loops are located on the route present, each connected to one of the track facilities. If a rail vehicle passes a line conductor loop, then it is over this an inductive connection to the vehicle device produced over which the data exchange by means of a modulated high-frequency signal he follows. The data transmission is subject to the special environment of rail operations with a elongated extent of the routes, with the driving Rail vehicles, with the varied route topology, the ground level, elevated and undertunnelte areas, with the influences through the drive currents in the overhead line or the busbar and with the influences through the rails themselves. There are high demands on the local and time availability the data transmission posed.

Bei den Linienzugbeeinflussungssystemen werden die Linienleiterschleifen mit endlicher Länge „Stoß an Stoß" verlegt. Durch Zeitmultiplexbetrieb kann der Datenaustausch auch mit mehreren auf einer Linienleiterschleife befindlichen Zügen erfolgen. Ein Übergang von einer Linienleiterschleife zur nächsten wird dabei vom Zugbeeinflussungssystem unterstützt, indem beispielsweise die zugehörigen Daten synchron zur Bewegung des Schienenfahrzeugs auf die nächste Linienleiterschleife geschaltet werden, was aber eine Lokalisierung der Schienenfahrzeuge voraussetzt. Zur Datenübertragung über die Linienleiterschleifen werden gleiche Frequenzbereiche verwendet, so dass ein Übersprechen zwischen den Linienleiterschleifen durch konstruktive Maßnahmen oder die Nutzung unterschiedlicher Frequenzen oder logischer Ausschlüsse vermieden werden muss. Die Sicherstellung ausreichender Sende/Empfangspegel erfolgt dadurch, dass die Frequenzbereiche (Frequenzkanäle) mit den Resonanzfrequenzen des Systems „Antenne der Fahrzeugeinrichtung – Linienleiterschleife" abgestimmt werden, wodurch sich allerdings nur eine verringerte Bandbreite und damit auch eine verringerte Datenübertragungsrate ergibt.at The line tension control systems become the line conductor loops with finite length "push on push" misplaced the data exchange with several on a line conductor loop located trains respectively. A transition from one line loop to the next is supported by the train control system by for example, the associated data synchronous with the movement of the rail vehicle to the next line conductor loop be switched, but what a localization of rail vehicles presupposes. For data transfer via the Line conductor loops use the same frequency ranges so that crosstalk between the line conductor loops by design measures or the use of different frequencies or logical exclusions avoided must become. Ensuring sufficient transmit / receive levels takes place in that the frequency ranges (frequency channels) with the resonance frequencies of the system "antenna of the vehicle equipment - line conductor loop" are tuned, whereby However, only a reduced bandwidth and thus a reduced data transfer rate results.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem für spurgeführte Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, das insbesondere zur Zugbeeinflussung geeignet ist sowie unabhängig von der Zugbeeinflussung ist und das Daten zwischen Fahrzeug- und Streckeneinrichtungen mit einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber Störungen und eine größere Bandbreite der Frequenzkanäle aufweist.The The object of the invention is a communication system for track-guided vehicles to disposal to provide, which is particularly suitable for train control and independently of the train control is and the data between vehicle and track facilities with less sensitivity to interference and wider bandwidth the frequency channels having.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.The The object of the invention is solved by the features of claim 1; the under claims relate to advantageous embodiments.

Die Lösung der Aufgabe sieht vor, dass das Hochfrequenzsignal mit Hilfe des Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Verfahrens moduliert ist.The solution the task provides that the high frequency signal with the help of Orthogonal Frequency Division Multiplexing method is modulated.

Zweckmäßigerweise werden die Fahrstrecke und der Fahrweg durch die Spurführung festgelegt, wobei die Linienleiterschleifen im Fahrweg angeordnet sind.Conveniently, the route and the track are determined by the tracking, wherein the line conductor loops are arranged in the guideway.

Ein gut funktionierendes System ergibt sich, wenn die spurgeführten Fahrzeuge Schienenfahrzeuge sind, die Spurführung mittels Fahrschienen erfolgt und die Linienleiterschleifen zwischen den Fahrschienen angeordnet sind.One Well-functioning system results when the track-guided vehicles Rail vehicles are, the tracking by means of rails takes place and the line conductor loops between the rails are arranged.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben.One embodiment The invention will be described in more detail below described.

Grundlage ist ein Bahnsystem für elektrische Schienenfahrzeuge, die sich auf Fahrstrecken eines Streckennetzes bewegen. Zur Steuerung der Schienenfahrzeuge sind zwischen den beiden Fahrschienen der Fahrstrecken in Fahrstreckenlängsrichtung gesehen hintereinander liegende Linienleiterschleifen angeordnet. Jede Linienleiterschleife ist mit einer Streckeneinrichtung (Streckengerät) verbunden, welches zur Datenübertragung ein moduliertes Hochfrequenzsignal in die Linienleiterschleife einkoppelt bzw. empfängt.basis is a railway system for electric rail vehicles, based on the routes of a route network move. To control the rail vehicles are between the two Rails of the routes in the longitudinal direction seen in succession lying line conductor loops arranged. Each line conductor loop is connected to a route device (route device), which is for data transmission a modulated high-frequency signal coupled into the line conductor loop or receives.

Dazu korrespondierend verfügen die Schienenfahrzeuge über eine Fahrzeugeinrichtung, welche mindestens eine Antenne aufweisen, über die beim Passieren der Linienleiterschleife eine induktive Verbindung mit der Linienleiterschleife herstellbar ist. Das Schienenfahrzeug und damit die Antenne müssen sich dabei nahe genug im Bereich der Linienleiterschleife befinden.To correspondingly have the rail vehicles over a vehicle device, which have at least one antenna, on the Passing the line conductor loop with an inductive connection with the line conductor loop can be produced. The rail vehicle and so that the antenna must are close enough to the line conductor loop.

Die Verbindung der Streckeneinrichtungen mit einer Kommunikationszentrale erfolgt hierbei über die Stromversorgungsleitungen der elektrischen Schienenfahrzeuge (Power Line Communication).The Connection of the track facilities with a communication center takes place via the power supply lines of electric rail vehicles (Power Line Communication).

Zur Modulation des Hochfrequenzsignals wird das OFDM-Verfahren verwendet, das für Orthogonal Frequency Division Multiplexing steht. Das OFDM-Verfahren ist ein Mehrträgerverfahren, bei dem anstatt eines einzelnen Signalträgers eine Vielzahl von Signalträgern gleichzeitig moduliert wird. Jeder einzelne Träger wird phasen- und amplitudenmoduliert und trägt so die Information von mehreren Bits pro zu übertragendem Symbol. Die Symboldauer ist gegenüber einem Einträger-Verfahren um ein Vielfaches länger, da die Daten parallel übertragen werden. Dies führt resultierend zu einem länger stabilen Hochfrequenzsignal. Insbesondere führen Echos zu keiner Verschlechterung des Hochfrequenzsignals.to Modulation of the high-frequency signal is the OFDM method used that for Orthogonal Frequency Division Multiplexing stands. The OFDM method is a multi-carrier method, in which, instead of a single signal carrier, a plurality of signal carriers simultaneously is modulated. Each individual carrier is phase and amplitude modulated and carries so the information of several bits per symbol to be transmitted. The symbol duration is opposite a single-carrier method to a Many times longer, because the data is transmitted in parallel become. this leads to resulting to a longer one stable high-frequency signal. In particular, echoes do not lead to deterioration of the high-frequency signal.

Insbesondere dürfen mehrere Streckeneinrichtungen auf der gleichen Frequenz senden, wobei nur sichergestellt werden muss, dass entfernte Streckeneinrichtungen bezüglich des Sendesignals keinen signifikanten Anteil am lokalen Gesamtsignal stellen.Especially allowed to send multiple track facilities on the same frequency, ensuring only that remote track facilities in terms of of the transmission signal do not make a significant contribution to the local overall signal.

Dabei hängt die Reichweite der Sende-/Empfangsgeräte der Fahrzeugeinrichtungen und Streckeneinrichtungen und somit die Anzahl der benötigten Geräte je Streckenkilometer von den Übertragungs- und Dämpfungseigenschaften des Linienleiters ab und muss je nach Anzahl der Schienenfahrzeuge und je nach gewünschter Übertragungsrate entsprechend gewählt werden.there depends on that Range of the transceivers of the vehicle equipment and track facilities and thus the number of devices required per track kilometer from the transmission and damping characteristics of the line manager and must, depending on the number of rail vehicles and depending on the desired transmission rate accordingly chosen become.

Anstelle von Schienenfahrzeugen als spurgeführte Fahrzeuge ist es auch möglich, dass der Fahrer des Fahrzeugs einfach einer Markierung und dergleichen, beispielsweise einem Strich, nachfährt. Dabei wäre die Übertragung ausschließlich von der Breite der Linienleiterschleife und der Entfernung der Fahrzeugantenne von der Linienleiterschleife abhängig, was beim Nachfahren hinsichtlich der Genauigkeit zu berücksichtigen wäre.Instead of It is also of rail vehicles as track-guided vehicles possible, that the driver of the vehicle simply a mark and the like, for example, a line, nachfährt. This would be the transfer exclusively the width of the line conductor loop and the distance of the vehicle antenna dependent on the line conductor loop, what to consider when descending in terms of accuracy would.

Weiter ist es möglich, dass anstelle von Linienleiterschleifen teilweise oder vollständig längs der Fahrstrecke verlegte metallische Elemente, insbesondere Schienen, vorgesehen sind, welche nur eine Schleife bilden muss, die induktiv mit der Fahrzeugantenne koppelbar ist. Dafür in Frage kommen S-Verbinder (z.B. vom LZB700), Gleisdrosseln mit Isolierstößen (z.B. 60Hz-Gleiskreise) oder Kombinationen aus diesen.Further Is it possible, that instead of line conductor loops partially or completely along the route laid metallic elements, in particular rails, provided which only has to form a loop that is inductive with the Vehicle antenna is coupled. For this in question S-connector (for example from the LZB700), track chokes with insulated joints (for example 60Hz track circuits) or combinations of these.

Claims

Communication system for vehicles, in particular for train control of track-guided rail vehicles, which move along a route are provided on the track facilities, which can exchange data with a arranged in the rail vehicles vehicle device, the data exchange is carried out by means of a modulated high-frequency signal provided on the route line conductor loops , which are each connected to one of the track devices and are inductively connectable when passing a rail vehicle with the vehicle device, characterized in that the high-frequency signal is modulated by means of the orthogonal frequency division multiplexing method.

Communication system according to Claim 1, characterized that a tracking determines the route and the route and the line conductor loops are arranged in the driveway.

Communication system according to claim 2, characterized in that that the track-guided Vehicles are rolling stock, the track guidance by means of rails takes place and the line conductor loops between the rails are arranged.

Communication system according to one of claims 1-3, characterized characterized in that instead of line conductor loops along the Route laid metallic elements, in particular rails, provided are