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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten, die zur
Steuerung von Bahnsignaleinrichtungen eines Bahnsystems dienen,
gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 2.
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Es
ist bekannt, zur Steuerung von Bahnsignaleinrichtungen eines Bahnsystems
Daten über
das Gleis mittels Sende-/Empfangseinrichtungen
zu übertragen,
welche an die beiden elektrisch leitenden Fahrschienen des Gleises
angeschlossen werden, wobei sich Sendezyklus und Empfangszyklus
für jede
Sende-/Empfangseinrichtung abwechselnd wiederholen. Die Datenübertragung
erfolgt jeweils mittels Signalimpulsen zwischen unmittelbar benachbarten
Sende-/Empfangseinrichtungen über
gleichstromcodierte Gleisstromkreise. Dazu sind die Fahrschienen
mit elektrisch isolierten Trennstößen (auch mechanische Isolierstöße genannt)
versehen, so dass jeweils die beiden im Bereich zwischen zwei unmittelbar
benachbarten Trennstößen angeordneten Sende-/Empfangseinrichtungen
die Daten ungestört von
den weiter benachbarten Sende-/Empfangseinrichtungen
austauschen können.
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Die
Verwendung von Trennstößen ist
mit hohen Kosten und mit einer hohen Fehleranfälligkeit verbunden. Insbesondere
kann es bei einer Reparatur der Trennstöße zu unerwünschten Zugverzögerungen
kommen.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Datenübertragung
vorzuschlagen, das nur eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist und außerdem kostengünstig ist.
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Die
Lösung
der Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gegeben.
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Eine
erste Lösung
sieht vor, dass jeder Sendezyklus und jeder Empfangszyklus drei
Zeitintervalle umfasst, dass die Signalimpulse jeweils nur in zwei Zeitintervallen
des Sendezyklus gesendet werden, und zwar in einem dieser beiden
Zeitintervalle mit negativer Polarität und in dem anderen mit positiver
Polarität,
dass die Signalimpulse jeweils nur in zwei Zeitintervallen des Empfangszyklus
empfangen werden, und zwar in einem dieser beiden Zeitintervalle
nur die mit negativer Polarität
und in dem anderen nur die mit positiver Polarität, und dass die Reihenfolge
der drei Zeitintervalle der Sendezyklen und die drei Zeitintervalle
der Empfangszyklen für
eine Sende-/Empfangs-Einrichtung und ihre beiden unmittelbar benachbarten
Sende-/Empfangs-Einrichtung en derart vorgegeben ist, dass in jedem
Zeitintervall jeweils nur eine Sende-/Empfangs-Einrichtung Signalimpulse sendet
und nur eine Sende-/Empfangs-Einrichtung diese Signalimpulse empfängt. Die
Verwendung von Signalimpulsen unterschiedlicher Polarität ermöglicht es,
dass jede Sende-/Empfangseinrichtung mit ihren beiden unmittelbar
benachbarten Sende-/Empfangseinrichtungen Daten austauschen kann,
ohne dass elektrische Trennstöße vorhanden
sein müssen.
Dabei sendet jede der drei Sende-/Empfangs-Einrichtungen
jeweils nur an einem der drei Zeitintervalle eines Sendezyklus.
Auf der anderen Seite empfängt
jeweils nur eine einzige Sende-/Empfangs-Einrichtung in einem der
drei Zeitintervalle eines Empfangszyklus, und zwar gesteuert durch
Polarität
der Signalimpulse, wobei jeweils zwei Zeitintervallen eines Empfangszyklus
eine Polarität
zugeordnet ist. Da dies für jede
einzelne Sende-/Empfangs-Einrichtung gilt, ist es möglich, ungestört von den
weiter entfernt benachbarten Sende-/Empfangs-Einrichtungen Daten untereinander
auszutauschen.
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Eine
zweite Lösung
sieht vor, dass die Polarität
der Signalimpulse sowohl negativ als auch positiv sein kann, dass
jeder Sendezyklus und jeder Empfangszyklus drei Zeitintervalle umfasst,
dass die Signalimpulse jeweils in einem Zeitintervall des Sendezyklus
mit einem negativen Kennimpuls und in einem anderen Zeitintervall
des Sendezyklus mit einem positiven Kennimpuls gesendet werden,
dass jeweils in einem Zeitintervall des Empfangszyklus die Signalimpulse
mit einem negativen Kennimpuls und in einem anderen Zeitintervall
des Empfangszyklus die Signalimpulse mit einem positiven Kennimpuls
empfangen werden und dass die Reihenfolge der drei Zeitintervalle
der Sendezyklen und die drei Zeitintervalle der Empfangszyklen für eine Sende-/Empfangs-Einrichtung
und ihre beiden unmittelbar benachbarten Sende-/Empfangs-Einrichtung
en derart vorgegeben ist, dass in jedem Zeitintervall jeweils nur eine
Sende-/Empfangs-Einrichtung Signalimpulse sendet und nur eine Sende-/Empfangs-Einrichtung diese
Signalimpulse empfängt.
Im Unterschied zur ersten Lösung
können
die Signalimpulse sowohl negative als auch positive Anteile umfassen,
wobei zur Kennzeichnung der Signalimpulse Kennimpulse verwendet
werden, die eine definierte Polarität aufweisen.
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Technisch
einfach ist es, wenn die Kennimpulse jeweils am Anfang eines Signalimpulses
mit einer vorgegebenen Impulslänge
vorgesehen sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Sende-/Empfangs-Einrichtung mit zwei unmittelbar benachbarten Sende-/Empfangs-Einrichtungen,
wobei die mittlere Sende-/Empfangs-Einrichtung Signalimpulse aussendet,
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2 eine
Anordnung gemäß 1,
wobei die mittlere Sende-/Empfangs-Einrichtung Signalimpulse empfängt.
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1 zeigt
einen Gleisausschnitt 1 eines Bahnsystems, wobei das Gleis
zwei Fahrschienen 2, 3 aufweist. Zur Steuerung
von nicht gezeigten Bahnsignaleinrichtungen des Bahnsystems werden
Daten mit Hilfe von Sende-/Empfangs-Einrichtungen SE in Form von
gleichstromcodierten Signalimpulsen 4 (Signalen) über die
beiden Fahrschienen 2, 3 übertragen.
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In 1 sind
drei Sende-/Empfangs-Einrichtungen SE1, SE2, SE3 schematisch dargestellt,
wobei die beiden Sende-/Empfangs-Einrichtungen
SE1, SE3 unmittelbar benachbart zur Sende-/Empfangs-Einrichtung
SE2 sind. Die Sende-/Empfangs-Einrichtungen
SE1, SE2, SE3 können
die Signalimpulse 4 an den zugeordneten Einspeise-/Auskoppelpunkten 5, 6, 7 in
die beiden elektrisch leitenden Fahrschienen 2, 3 einspeisen-
bzw. auskoppeln (empfangen), wobei die Ein- und Auskopplung der
Signalimpulse jeweils in beide Fahrschienen 2, 3 erfolgt.
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Senden
und Empfangen wiederholen sich zyklisch abwechselnd, wobei jeder
Sendezyklus und jeder Empfangszyklus drei Zeitintervalle umfasst.
Die 1 zeigt die Situation in einem dieser drei Zeitintervalle.
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Die
Signalimpulse 4 in 1 weisen
eine positive Polarität
auf, es handelt sich also um positive Signalimpulse 4,
weshalb an die Fahrschiene 2 der Pluspol (+ in 1)
und die Fahrschiene 3 der Minuspol (– in 1) angeschlossen
ist.
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Die
Sende-/Empfangs-Einrichtung SE2 arbeitet in dem betrachteten Zeitintervall
als Sender, der positive Signalimpulse 4 am Einspeise-/Auskoppelpunkt 5 in
die beiden elektrisch leitenden Fahrschienen 2, 3 einkoppelt,
schematisch dargestellt durch den zum Einspeise-/Auskoppelpunkt 5 hinzeigenden
Pfeil 8. Die von der Signal-Empfangseinheit SE2 gesendeten
Signalimpulse 4 bewegen sich von der Signal-Empfangseinheit
SE2 ausgehend sowohl zur Signal-/Empfangseinheit SE1 als auch zur
Signal-/Empfangseinheit 3 hin, bezogen auf 1 also nach
links als auch nach rechts (da hier keine Trennstöße vorhanden
sind).
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Die
Signalimpulse 4 erreichen nach einer entsprechenden Laufzeit
die Einspeise-/Auskoppelpunkte 6 und 7, wo sie
prinzipiell von den beiden unmittelbar benachbarten Sende-/Empfangseinheiten SE1
und SE3 empfangbar sind, was in 1 durch die
von den Punkten 6, 7 wegzeigenden Pfeile 9, 10 dargestellt
ist. Allerdings sind die positiven Signalimpulse 4 nur
von einer, hier von der Signalempfangseinheit SE3, empfangbar, weil
nur diese von den beiden Sende-/Empfangseinheiten
SE1 und SE3 so geschaltet ist, dass sie in dem in 1 betrachteten Zeitintervall
die positiven Signalimpulse 4 empfängt. Die Sende-/Empfangseinheit
SE1 ist dagegen so geschaltet, dass sie nur negative Signalimpulse 4 empfangen
kann. Durch die gestrichelte Linie 13 in der 1 soll
dargestellt werden, dass nur zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung SE2 und der Sende-/Empfangseinrichtung
SE3 eine Datenübertragung
erfolgt.
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In
dem in 1 betrachteten Zeitintervall sendet also nur die
Sende-/Empfangs-Einrichtung SE2 und empfängt nur die Sende-/Empfangs-Einrichtung
SE3 die Signalimpulse 4, obwohl die Signalimpulse 4 sich
bezogen auf 1 sowohl nach links als auch
nach rechts ausbreiten.
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In 2 ist
dieselbe Situation wie in 1 noch einmal
etwas anders dargestellt. So sind die Ströme i der Signalimpulse 4 eingezeichnet,
die als Teilströme
i1, i3 durch die Fahrschiene 2 (und auf dem Rückweg durch
die Fahrschiene 3) fließen. Weiter ist die Polaritätsabhängigkeit
der Sende-/Empfangseinheiten
SE1 und SE3 jeweils durch eine Diode 11, 12 schematisch
dargestellt, wobei nur die Diode 11 der Sende-/Empfangseinrichtung
SE3 aufgrund der Polaritätsverhältnisse
auf Durchlass geschaltet ist, während
die Diode 12 sperrt.
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Durch
die umgekehrt geschalteten Dioden 11, 12 ist anschaulich
sofort klar, dass nur die Sende-/Empfangseinrichtung SE3 die positiven
Signalimpulse 4 der Sende-/Empfangseinrichtung SE2 empfangen
kann.
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Durch
die gestrichelte Linie 13 in der 2 wird wiederum
dargestellt, dass nur zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung SE2
und der Sende-/Empfangseinrichtung SE3 eine Datenübertragung
erfolgt.
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3 zeigt
die Situation von 2 in einem anderen Zeitintervall.
Die Sende-/Empfangseinrichtung SE2 arbeitet in diesem Zeitintervall
wieder als Sender, in dem sie allerdings negative Signalimpulse 4 aussendet.
Die Umkehrung der Polarität
führt bezüglich der
Ströme
i gegenüber 2 zu
einer Umkehrung der Pfeilrichtung. Wie die gestrichelte Linie 13 zeigt,
werden die negativen Signalimpulse 4 nur von der Sende-/Empfangseinrichtung
SE1 empfangen, da die Diode 12 jetzt auf Durchlass geschaltet ist.
Die Sende-/Empfangseinrichtung
SE3 empfängt aufgrund
der Sperrschaltung der Diode 11 kein Signal.
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Die 2 und 3 zeigen
die Sende-/Empfangseinheiten SE vereinfacht jeweils nur in dem Betriebsmode
(Betriebsart), der in dem betrachteten Zeitintervall vorliegt.
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Anders
in 4, wo die Sende-/Empfangseinrichtungen SE1 und
SE3 in zwei anderen Zeitintervallen jeweils als Sender und die Sende-/Empfangseinrichtung
SE2 als Empfänger
arbeiten. Alle Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2, SE3 sind bezüglich der
Polarität
umschaltbar, was in 4 allerdings nur für die als
Empfänger
arbeitende Sende-/Empfangseinheit SE2 schematisch durch die beiden
antiparallel geschalteten Dioden 14, 15 gezeigt ist.
Die umschaltbare Sende-/Empfangseinheit SE2 wird dabei so geschaltet,
dass sie in einem Zeitintervall negative Signalimpulse 4 (über die
Diode 15) und in einem anderen Zeitintervall positive Signalimpulse 4 (über die
Diode 14) empfangen kann. So empfängt die Sende-/Empfangseinheit
SE2 in dem einen Zeitintervall die negativen Signalimpulse 4 der
Sendeempfangseinheit SE3 über
die Diode 14 und in einem anderen Zeitintervall, in dem
die Sende-/Empfangseinheit SE1 positive Signalimpulse 4 aussendet,
deren Signalimpulse 4 über
die Diode 15. 4 zeigt die Situation in zwei
aufeinander folgenden Zeitintervallen, in denen die Sende-/Empfangseinheiten
SE1 und SE3 Signalimpulse 4 unterschiedlicher Polarität senden
und die Sende-/Empfangseinheit SE 2 die Signalimpulse 4 als
der vorgegebene Empfänger
empfängt,
in einem Zeitintervall nur die der Sende-/Empfangseinheit SE1 und
in dem anderen nur die der Sende-/Empfangseinheit SE3.
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Nicht
explizit dargestellt in 4 ist ein dritter Betriebsmode
der Sende-/Empfangseinheiten SE und damit auch der Sende-/Empfangseinheit
SE2, nämlich
der, in der beide Dioden 14, 15 gesperrt geschaltet
sind. In diesem Betriebsmode können
Signalimpulse 4 der Sende-/Empfangseinheit SE weder empfangen
noch gesendet werden.
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Außerdem ist
in 4 nicht dargestellt, dass auch die beiden in 4 als
Sender betriebenen Sende-/Empfangseinrichtungen
SE1 und SE3 umschaltbar sind, je nach eingestelltem Betriebsmode werden
die Daten als negative oder als positive Signalimpulse 4 ausgegeben,
oder aber es können überhaupt
keine Signalimpulse 4 ausgegeben werden (Sperrmodus).
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Jede
Sende-/Empfangseinrichtung SE kann also neben dem Sperrmodus noch
so betrieben werden, dass sie entweder als Sender oder aber als Empfänger arbeitet,
wobei sie im Sendemodus als auch im Empfangsmodus noch zwischen
negativen und positiven Signalimpulsen 4 umschaltbar ist.
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5 zeigt
beispielhaft für
zwei Sende-/Empfangseinheiten SE1 und SE2 die aufeinander folgenden
Sendezyklen SZ und Empfangszyklen EZ über der Zeit t. Jeder Zyklus
SZ und EZ ist in drei Zeitintervalle I mit der Zeitdauer T unterteilt,
wobei jeder Sendezyklus SZ durch –S, 0, +S gekennzeichnet ist.
Das Kennzeichen –S
im Sendezyklus bedeutet, dass nur negative Signalimpulse 4 von
der Sende-/Empfangseinheit SE ausgesandt werden können; entsprechend
gilt bei +S, dass nur positive Signalimpulse 4 ausgesandt
werden können.
Das Kennzeichen 0 bedeutet, dass keine Signalimpulse 4 ausgesandt
werden können
(Sperrmodus), weder positive noch negative. Analog verhält es sich
bei den Kennzeichen –E,
0, +E der Empfangszyklen EZ: –E bedeutet,
dass negative Signalimpulse 4 empfangen werden können, und
+E, dass dies für
positive Signalimpulse 4 gilt. Das Kennzeichen 0 steht
wiederum für den
Sperrmodus, also dass weder positive noch negative Signalimpulse 4 empfangen
werden können.
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Wie
die 5 zeigt, sind die sich abwechselnd wiederholenden
Sende- und Empfangszyklen SZ, EZ der einzelnen Sende-/Empfangseinheiten
SE (hier SE1 und SE2) um ein Zeitintervall (ein Zeitdauer T) gegeneinander
verschoben. Selbstverständlich kann
die Verschiebung auch mehrere Zeitintervalle umfassen. Außerdem kann
die Reihenfolge der Zeitintervalle, also –S, 0, +S und –E, 0, +E
für verschiedene
Sende-/Empfangseinheiten
in unterschiedlicher – wie
hier in umgekehrter – Reihenfolge
angeordnet sein, auch wenn für
ein- und dieselbe Sende-/Empfangseinheit SE sich diese Reihenfolge
immer wiederholt. Für
die in 5 gewählten
Reihenfolgen gilt im Zeitintervall I1, dass die Sende-/Empfangseinheit SE1
negative Signalimpulse 4 sendet (senden kann) und die Sende-/Empfangseinheit
SE2 diese negativen Signalimpulse 4 empfängt (empfangen
kann), was sich hier im Zeitintervall I7 wiederholt. Umgekehrt empfängt im Zeitintervall
I4 die Sende-/Empfangseinheit
SE1 negative Signalimpulse 4 von der Sende-/Empfangseinheit
SE2. In den Zeitintervallen I2, I3, I5, I6 und I8 ist eine Datenübertragung
zwischen der Sende-/Empfangseinheit
SE1 und der Sende-/Empfangseinheit SE2 nicht möglich.
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Die 6 zeigt
die möglichen
Verbindungen der drei Sende-/Empfangseinheiten
SE1, SE2, SE3 sowie einer weiteren unmittelbar benachbarten Sende-/Empfangseinheit
SE4. Dabei sind in 6 nach unten hin die Zeitintervalle
I (I1 bis I7) aufgetragen. Die Kennzeichen –S, 0, +S und –E, 0, +E
wiederholen sich wie bereits aus 5 bekannt,
hier allerdings für
die Sende-/Empfangseinheit SE1-SE4 immer in der gleichen Reihenfolge.
Die gestrichelten Linien 13 zeigen auch hier, welche der
vier benachbarten Sende-/Empfangseinheiten SE1-SE4 jeweils Signalimpulse 4 mit
entsprechender Polarität
zueinander übertragen.
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Bei
der Ausführung
in 6 ist sichergestellt, dass jeweils nur zwei unmittelbar
benachbarte Sende-/Empfangseinrichtungen
SE die Signalimpulse 4 von einer Sende-/Empfangseinrichtungen
SE zur anderen übertragen.
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Die
Höhe oder
Amplitude der Signalimpulse 4 kann variieren, muss also
nicht konstant sein, allerdings muss zwingend die entsprechende
Polarität der
Signalimpulse 4 vorhanden sein.
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5 und 6 zeigen
anschaulich, dass jeder Sendezyklus SZ und jeder Empfangszyklus
EZ genau drei Zeitintervalle I umfasst, wobei die Signalimpulse 4 aber
nur jeweils in zwei Zeitintervallen I des Sendezyklus SZ gesendet
werden, und zwar in einem dieser beiden Zeitintervalle I als negative
und in dem anderen als positive Signalimpulse 4. Die Signalimpulse 4 werden
jeweils nur in zwei Zeitintervallen I des Empfangszyklus EZ empfangen,
und zwar in einem dieser beiden Zeitintervalle I nur die negativen
und in dem anderen nur die positiven Signalimpulse 4. Die
Reihenfolge der drei Zeitintervalle I, d.h. die Reihenfolge der
Kennzeichen der Sende-zyklen und
der Empfangszyklen für
eine Sende-/Empfangs-Einrichtung SE und ihre beiden unmittelbar
benachbarten Sende-/Empfangs-Einrichtungen
SE ist derart vorgegeben, dass in jedem Zeitintervall I jeweils
nur eine Sende-/Empfangs-Einrichtung SE Signalimpulse 4 sendet
und nur eine Sende-/Empfangs-Einrichtung
SE diese Signalimpulse 4 empfängt. Das sind in den 2–7 die
beiden Sende-/Empfangs-Einrichtungen SE, die jeweils durch die gestrichelte
Linie 13 umschlossen werden.
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7 zeigt
eine Ausgestaltung, bei der die Signalimpulse 4 sowohl
negativ als auch positiv sein können.
In diesem Fall wird, wie in 7 dargestellt, den
Signalimpulsen 4 innerhalb des entsprechenden Zeitintervalls
I jeweils ein Kennim puls KI vorgeschaltet. Dieser Kennimpuls KI
weist eine entsprechende Polarität
auf. Analog zu 5 und 6 sind die
Signalimpulse nur dann empfangbar, wenn die Kennimpulse KI, die
entsprechende Polarität
aufweisen, nur dann werden die zugeordneten Sende-/Empfangseinrichtungen
SE auf Senden bzw. Empfangen geschaltet.
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Es
wird quasi dasselbe Prinzip wie in 5 und 6 angewendet,
allerdings hierbei nur bezogen auf die Kennimpulse KE, mit deren
Hilfe die Sende-/Empfangseinrichtungen SE quasi frei geschaltet werden,
wobei nur die frei geschalteten Sende-/Empfangseinrichtungen SE,
von denen jeweils einer der Sender und der andere der Empfänger ist,
Signalimpulse 4 in der entsprechenden Richtung übertragen können.