DE10240272A9

DE10240272A9 - Verfahren und Vorrichtung zur Informationsuebertagung durch Eisenbahnschienen und/oder Oberleitung

Info

Publication number: DE10240272A9
Application number: DE10240272A
Authority: DE
Inventors: Joerg Schreiber
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHREIBER, JOERG, 73447 OBERKOCHEN, DE
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-31
Publication date: 2005-12-01
Also published as: DE10240272A1; DE20114284U1

Abstract

Zur Investitionskostenersparnis sollen mit dem neuen Verfahren die ohnehin vorhandenen Eisenbahnschienen und/oder Oberleitung zusätzlich zum eigentlichen Zweck für die Telekommunikation, Daten- und Signalübertragung genutzt werden. DOLLAR A Zur Informationsübertragung kann die elektrische Leitfähigkeit oder die Schall-Leitfähigkeit der metallischen Schienen und Drähte genutzt werden. DOLLAR A Hierfür sollen Schaltstationen mit den Schienen und/oder der Oberleitung verbunden werden. Die zu übermittelnden elektrischen Signale sollen mit den in der Telekommunikationstechnik üblichen Methoden auf Schiene bzw. Fahrdraht übertragen werden. DOLLAR A Schallsignale können durch gezielten mechanischen Kontakt mit der Schiene, durch die Berührung zwischen Rad und Schiene oder durch Lautsprecher erzeugt werden. Der Empfang ist durch Mikrophone und geeignete Verstärker möglich. DOLLAR A Sender und Empfänger können feste Stationen und/oder Schienenfahrzeuge sein. DOLLAR A Aus der Laufzeit des Signals kann auch die Entfernung bestimmt werden. DOLLAR A Das Verfahren kann beispielsweise das Telefonnetz erweitern oder für die Signaltechnik des Schienenverkehrs genutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Nutzung von Eisenbahnschienen und Fahrdraht zum Zwecke der Telekommunikation und Signaluebertragung.
Für die Telekommunikation werden normalerweise eigens dafür errichtete Leitungsnetze bzw. Funkeinrichtungen verwendet. Durch den zunehmenden Informationsaustausch besteht Bedarf an Erweiterungen der Infrastruktur, was mit erheblichen Investitionskosten verbunden ist.
Daher wird derzeit die Nutzung des ohnehin vorhandenen Stromnetzes fuer die Informationsuebertragung angestrebt und die technische Entwicklung vorangetrieben.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, aehnlich wie beim Stromnetz auch das Eisenbahnschienennetz sowie das Oberleitungsnetz zusaetzlich zum eigentlichen Bestimmungszweck zur Informationsuebertragung zu nutzen.
Hierfuer kann zum einen die elektrische Leitfaehigkeit der metallischen Schienen und Draehte genutzt werden, zum anderen auch fuer kuerzere Entfernungen die Uebertragung von Schallwellen.
Hierfuer sollen an geeigneten Orten Schaltstationen mit den Schienen und/oder der Oberleitung verbunden werden.
Die zu uebermittelnden elektrischen Signale sollen mit den in der Telekommunikationstechnik ueblichen Methoden auf Schiene bzw. Fahrdraht uebertragen werden. Hierbei ist eine Filterung zur Unterscheidung von anderen Signalen noetig. Ggf. soll die Zeit des Sendens und Empfangens sehr genau bestimmt werden um, aehnlich wie bei der LIDAR-Technik, aus der Laufzeit die Entfernung zu bestimmen.
Schallsignale koennen durch gezielten mechanischen Kontakt mit der Schiene, durch die Beruehrung zwischen Rad und Schiene oder durch Lautsprecher erzeugt werden. Der Empfang ist durch Mikrophone und geeignete Verstaerker moeglich. Sender und Empfaenger koennen feste Stationen, z.B. Stellwerke sein und/oder auch Schienenfahrzeuge.
Für die Sicherheit des Bahnverkehrs ist es sehr wichtig, jederzeit möglichst genau die Position aller Schienenfahrzeuge zu kennen. Beim derzeitigen Stand der Technik sind hierfür signaltechnische Vorrichtungen an der Schienenstrecke üblich, beispielsweise Achszähler die an bestimmten Stellen das Vorbeifahren von Schienenfahrzeugen überwachen. Oft sind solche Vorrichtungen mehrere Km voneinander entfernt und der dazwischenliegende Streckenabschnitt kann erst freigegeben werden, wenn das Fahrzeug die nächste Signalvorrichtung erreicht hat. Dies beschränkt die Zahl der Züge, die pro Zeit die Strecke befahren können. Der Einbau von mehr Vorrichtungen ist mit hohen Kosten verbunden, daher gibt es Bestrebungen andere Techniken zu nutzen wie z.B. Satellitennavigation. Diese hat aber auch Nachteile, beispielsweise in Tunneln oder bei nebeneinanderliegenden Gleisen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren könnte mit Hilfe eines Empfängers, beispielsweise in einem Bahnhof, ein größerer Streckenabschnitt überwacht werden: Die Rollbewegung der Räder oder eine Vorrichtung am Fahrzeug erzeugt ein Schallsignal, das durch die Schiene zum Empfänger gelangt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auf der Schienen- und/oder Radoberfläche die Struktur verändert werden, beispielsweise durch Einkerbungen, wie schematisch in 1 und 2 dargestellt. Diese sollten tief genug sein, dass beim Darüberrollen ein genügen starkes akustisches Signal entsteht, andererseits nicht so groß, dass der Rollwiderstand erheblich erhöht wird oder unangenehme Geräusche entstehen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn sich eine Einkerbung nicht über die gesamte Breite von Schiene oder Rad erstreckt. Vorteilhaft ist eine Folge mehrerer z.B. Einkerbungen mit definierten Abmessungen und Abständen, so dass bei der Rollbewegung eine typische Abfolge von Schallsignalen ausgelöst wird, wodurch ein Empfänger mit einer geeigneten Auswertungselektronik und -Software diese einem bestimmten Rad bzw. einer bestimmten Position auf der Strecke zuordnen kann.
Zwei Ausfuehrungsbeispiel zeigen in Seitenansicht eine Schiene (1) mit (1) einer Abfolge von Einkerbungen (2) und darueberfahrendem Rad (3) bzw. in 2 mit Einkerbungen (4) im Rad.
Vorteil: Auf freier Strecke muss kein Kabel verlegt werden, auch die Gefahr mutwilliger Beschädigung läßt sich auf die Empfänger begrenzen.
Auch können Empfänger auf Fahrzeugen angebracht werden, die von anderen Fahrzeugen ausgehende Signale detektieren und so eine zusätzliche Sicherheitsüberprüfung zur festinstallierten Signaltechnik auf der Strecke bereitstellen. Stehende Fahrzeuge könnten mittels eines Lautsprechers oder einer Vorrichtung zur mechanischen Beaufschlagung der Schiene Warnsignale aussenden oder elektrische Signale auf Schiene oder Oberleitung übertragen.
In einer weiteren Ausgestaltung könnte der Sender in der einen, der Empfänger in der anderen Schiene eines Gleises angebracht sein. Beim Herannahen eines Fahrzeugs entsteht über Rollen und Räder eine leitende Verbindung zwischen beiden Schienen, die die Übertragung des Signals ermöglichen kann. Die Laufzeit und Stärke des Signals vom Sender zum Empfänger hängt dann vom Abstand der übertragenden Achsen ab und kann zur Positionsbestimmung genützt werden.
Beim Bremsen eines Rads entstehen immer Schallemissionen, die sich auch in der Schiene ausbreiten. Diese könnten von festen Stationen und anderen Fahrzeugen empfangen werden und so einen sicherheitsrelevanten Bremsvorgang sofort erkennen.
Vorteilhafte Wirkungen:
Mit der Erfindung bietet sich die Moeglichkeit, weitere Infrastruktur zur Telekommunikation zu errichten. Es bietet sich die Chance geringer Investitionskosten, da das eigentliche Netz vorhanden ist und nur noch Empfangs- und Sendeeinrichtungen geschaffen werden muessten, die die Signale in die Eisenbahnschienen bzw. Fahrdraht ein- und auskoppeln. Ausserdem bietet es viele Moeglichkeiten zur Kommunikation mit den Schienenfahrzeugen durch den Betreiber des Bahnverkehrs, zum Zweck der Ueberwachung der Verkehrssicherheit auf den Schienen. Insbesondere besteht die Moeglichkeit, durch Messung der Laufzeit und Bestimmung bzw. Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals, die momentane Position der Schienenfahrzeuge zu bestimmen. Daraus ergeben sich Nutzungsmöglichkeiten innerhalb eines Signaltechniksystems zur Organisation und Ueberwachung des Schienenverkehrs. Dies kann die Sicherheit und Leistungsfaehigkeit des Streckennetzes erhoehen. Die Erfindung bietet eine zusätzliche Sicherheit, die unabhängig von vorhandenen oder künftigen Signalvorrichtungen sind. Beispielsweise gab es in Norwegen ein schweres Zugunglück, weil Mitarbeiter im Stellwerk die Mobilfunknummer eines Lokführers nicht fanden und ihn so vor einem vorhersehbaren Unglück nicht warnen konnten. Ein erfindungsgemäßer Empfänger am Fahrzeug hätte die Rollbewegung des anderen Zugs erkennen können.

Claims

Verfahren zur Informationsübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass Eisenbahnschienen zur Uebertragung von Signalen, Sprache, Daten oder Information genutzt werden, indem z.B. deren Leitfaehigkeit fuer Schall oder elektrischen Strom durch geeignete Ein- und Auskoppelung von Signalen genutzt wird.
Verfahren zur Informationsübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass Eisenbahnoberleitungen zur Uebertragung von Information genutzt werden, indem durch geeignete Einrichtungen elektrische oder akkustische Signale ein- und ausgekoppelt werden.
Verfahren zur Informationsübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass Eisenbahnschienen zur Uebertragung von Schallwellen genutzt werden, die z.B. durch Modulation der Amplitude oder Frequenz oder durch eine definierte Abfolge von Schallsignalen Informationen weiterleiten.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass Informationen zwischen immobilen Stationen uebertragen werden.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass Informationen zwischen immobilen Stationen und bewegten Schienenfahrzeugen uebertragen werden.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass Informationen zwischen verschiedenen bewegten Schienenfahrzeugen uebertragen werden.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass analoge Information uebertragen wird.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass digitale Information uebertragen wird.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–8 dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen des Betreibers der Bahnlinie intern Informationen uebertragen.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–8 dadurch gekennzeichnet, dass Information aus dem Telefonnetz uebertragen wird.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–3. 5–9 dadurch gekennzeichnet, dass durch Aussendung definierter Signale zu definierten Uhrzeiten die Laufzeit des Signals vom Sender zum Empfaenger bestimmt werden kann, und somit auch der Abstand zwischen beiden.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1–3. 5–9 dadurch gekennzeichnet, dass vom Sender eine definierte Signalfolge ausgesandt wird und der dann veraenderte zeitliche Abstand bzw. die Frequenz dieser Folge vom Empfaenger bestimmt wird, und somit der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Sender und Empfaenger bestimmt werden kann z.B. aus der Doppler-Verschiebung.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1, 3. 5–9 und Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass durch eine definierte Oberflächenstruktur an wenigstens einer Stelle einer Schiene beim Darueberfahren eines Rades eine charakteristische Schallinformation ausgelöst wird, woraus der Empfanger Geschwindigkeit und Richtung bestimmen kann.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1, 3. 5–9 und Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Oberflaechenstruktur der Raeder z.B. der vordersten und hintersten Achse beim Kontakt mit der Schiene ein Schallsignal ausloest, woraus der Empfanger Geschwindigkeit und Richtung bestimmen kann, sowie aus der Signalstaerke die Entfernung abschaetzen kann.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem dar Ansprueche 1. 5–9 dadurch gekennzeichnet, dass die Uebertragung eines Signals, über die leitende Verbindung durch Raeder und Achsen von einer Schiene zur anderen dazu genutzt wird, aus dem zeitlichen Ablauf des empfangenen Signals den Abstand der Achsen vom Signalempfänger zu bestimmen.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1, 3. 5–9 dadurch gekennzeichnet, dass ein Schienenfahrzeug beim Bremsen ein elektrisches Signal oder ein Schallsignal auf die Schienen oder den Fahrdraht überträgt, das ein anderes Fahrzeug oder eine feste Station empfangen kann, sowie aus der Signalstaerke die Entfernung abschaetzen kann.
Verfahren zur Informationsübertragung nach mindestens einem der Ansprueche 1, 3. 5–9 dadurch gekennzeichnet, dass die beim Bremsen eines Schienenfahrzeugs entstehenden Geräusche, die sich als Schallwellen durch die Schienen ausbreiten, von einem anderen Fahrzeug und/oder einer festen Station empfangen und detektiert werden, sowie aus der Signalstaerke die Entfernung und die Stärke des Bremsvorgangs abgeschaetzt werden.
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Sicherungsanlagen eines Bahnuebergangs nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprueche dadurch gekennzeichnet, dass ein Empfaenger an einem Bahnuebergang angebracht ist, der mit einem Regler verbunden ist, der die Signal- und/oder Schrankenanlage zur Sicherung der Uebergangs steuert, und der die durch die Rollbewegung von Rädern auf den Schienen in der Naehe des Uebergangs entstehenden Schallemissionen detektieren kann.
Verfahren und Vorrichtung zur Informationsuebertragung und zur Steuerung der Sicherungsanlagen eines Bahnuebergangs nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprueche dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Stelle einer Schiene in der Naehe eines Bahnuebergangs eine Sendestation angebracht ist, die beim Vorbeifahren eines Rades ein charakteristisches elektrisches Signal aussendet, die ein Empfaenger am Bahnuebergang messen kann, der mit einem Regler verbunden ist, der die Signal- und/oder Schrankenanlage zur Sicherung der Uebergangs steuert.
Verfahren zur Informationsuebertragung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprueche dadurch gekennzeichnet, dass Sender und Empfänger so angeordnet sind, dass das Umschalten einer Weiche das empfangene Signal beeinflusst und somit die Stellung von Weichen ueberwacht werden kann.