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System zur Sicherung-und Steuerung spurgebundener Fahrzeuge, insbesondere
Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich: auf ein System zur Sicherung und Steuerung
spurgebundener Fahrzeuge, insbesondere-Schienenfahrzeuge, mit Sende- und Empfangseinrichtungen
für elektrische Signale, die zwischen den Fahrzeugen und einem Streckengerät über
längs der Spur verlegte Leiterschlefen, an welche die an dem betreffenden Ort befindlichen
Fahrzeuge induktiv angekoppelt sind,@und eine zum Streckengerät führende Leitung
übertragen werden. Ziel des erfindungsgemäßen Systems ist eine ständige an die Geschwindigkeit
der spurgebundenen Fahrzeuge angepaßte Sicherung des Fahrtablaufes,: insbesondere
.eine kontinuierliche Abstandssicherung von vorausfahrenden Fahrzeugen und ortsfesten
gefahrbringenden Hindernissen, wobei für das Sicherungssystem auf den Fahrzeu -gen
nur sehr einfache Geräte vorgesehen sind.
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Mit steigendem Verkehr wachsen die Fahrzeug oder Zugdichten auf einer
Spur. Als Ersatz für ortsfeste optische
Signaleinrichtungen sind
zur Abstandssicherung von Zügen Vorfahren bekannt, bei denen die Strecke in kurze
Streckenabschnitte unterteilt ist und mit :@i.lfe einer längs der Strecke verlegten
Doppelleitung, >an die die Züge induktiv artgekoppelt sind, eine ständige Überwachung
der Positionen der Züge in einer Zentrale und von dort eine kontinuierliche Übertragung
von Befehlen durch elektrische Signale zu den auf der Strecke befindlichen Zügen
möglich iet. Zur Positionserziittlung werden dabei - meist auf den Zügen - markante
Punkte der Strecke, z. B. Kreuzungsstellen der Doppelleitung gezählt, an denen die
Züge vorbeigefahren sind. Die Übertragung aller Meldungen und Befehle zwischen den
Zügen und der Zentrale über de Doppelleiteng erfordert jedoch selektive Eigenschaften
der Fahrzeugeinrichtungen, z. B. durch verschiedene frequenzkanäle (frequentselektiv)
oder durch die Zuordnung der Meldunö.en und Befehle zur Position bzw. zum Fahrort
des betreffenden Zuges (ortsselektiv).
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Bei einem anderen Verfahren mit analoger Positionsbestimmung mittels
einer oder zwei Doppelleitungen längs der Strecke werden auf jedem Zug Überwachungseinrichtungen
zum Melden einer zyklisch längs der Strecke auf diesen Zeitungen wandernden elektrischen
Kennstelle benötigt, die beim Passieren jedes Zuges diesen zum Abgeben eines Antwortpulses
veranlaßt. Aus der zeitlichen Lage dieses Impulses innerhalb des Zyklus kann die
Zentrale die Position ermitteln. Auch dieses Verfahren ist nur für einen. geringen,Nachrichtenfluß
geeignet und erfordert auf den Zügen
Einrichtungen .-uni selektiven
Eipfangen u:i:i Senden der Nach-._. ` richten. . j.h;eontl'e#E# für Verkeljrwege
mit nur--,wenigen Engp*,issen urid'vieleia- Faliize,-igt:,>ii sind aus cominerziellen
Gründen auf den vielen Fahrzeugen nur extrem einfache Geräte erwünschte Dies ist
beispielsweise-der Fall bei sogenannten Unterlii:laste-rstraßenba:i,nen, lici denen
im oberirdischen Straßenverkehr allein auf optische iciit gefahren wird, und nur
in - an- der Streckenlängt- gein.esen - r@:1ativ kurzen Un terpflasterabsühnitten
(Tunnels) elektrische Signalsysteme zum Fahren auf "elektrische Sicht" nntw: ii
i werd r3 - .
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Eine Aiiz-i@ii"tung v(:rispurgetundenen. Fahrzeugen mit einfaciien-Gerüt.Ei
zur Sich-run- und Steuerung -wird erfindungsgar:@äß' dadurch erreicht, daß jede
Leiterschleife üter einen vom-Strekkengerät aus ferstetiei-l.arei:, Schalte- reit
derselten zur Zentrale führenden Leitung eines Vielfactikabels verbunJen ist, daß
das Strec:-enger<i t M er cas Kabel. Steuer::@niizui @.F@E@n überträgt, welche
die feriis feuerbaren Schalter in aufeinanderfolgeziden Zyklen in vorgegebener.
Reihenfolg@c einzeln na,:heinurde.r schließen ferüer- t.eim: @'inrf@:@g- iner' -und
öffnen, J #a!, Dias Streckengerät vorgegebenen Frequenz, die von-den Sendeeinrichtungen
der Fahrzeuge ständig geseti,et und über die- jeweils angekoppelte ,. hsitersciileife
t-ei geschlossenem Schalter zum Streckengerät ", --r -. übertragen. wirr, in einem
Speicher- an: einen der Leiterschleife zugeordneten Speicherplatz eins Pasi-tio;s.ne_1
Jung sr;:ichpr t-und beim ht@f=@agiy .?es Speichers durc-i ein Reci.ergerät :St.e_uer@-
- -befeale abl.ei tet, die synchron mit ,dem Schließen- der- Schal 'er -z
vom
Streckengerät gesendet und über das Sammel.kabcl und die jeweils angeschaltete Leiterschleife
zu dein daran angekoppelten Fahrzeug übertragen werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Systeui benötigen die Fahrzeuge keine
Einrichtungen zum Ermitteln und Melden ihrer. Position und zum Melden ihrer Geschwindigkeit.
Ferner sind auf den Fahrzeugen keine Einrichtungen zur fahrzeug- oder ortsselektiven
. Auswahl der vom Streckengerät gesendeten Befehle oder zur zusätzlichen Verarbeitung
dieser Befehle in Abhängigkeit von der eigenen Position und Geschwindigkeit erforderlich.
Vielmehr können von jedem Fahrzeug nur solche tlachrichten empfangen werden, die
ausschließlich für seine eigene Sicherung und Steuerung im Streckengerät ermittelt
und von diesem über das Ssrnmelkabel übertragen werden.
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Einige Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Systeme sind nachstehend
anhand der Zeichnung für eine Eisenbahnanlage erläutert. In Fig. 1 sind längs eines
Gleises G verlegte Leiter-' schleifen S1, S2, S3 usw. bis S:iJ dargestellt, von
denen jede über einen Schalter F1, F2, F3 usw. bis FIT, der elektrisch von einem
Streckengerät Z aus fernsteuerbar ist, mit einem längs der Strecke führenden Sammelkabel
K verbunden ist. Durch über das Sammelkabel vom Streckengerät zyklisch übertragene
Steuersignale, z. B. Gleichstrom- oder Wechselstromimpulse, werden die fernsteuerbaren
Schalter F1 bis FI'T in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen nacheinander in vorgegebener
Reihenfolge einzeln geschlossen und geöffnet und damit in jedem Zyklus
jede
Leiterschleife einzeln während einer vorgegebenen Zeit 'mit einer Doppelleitung
Z (Figo 2) des Samiaelkabels K verbunden.
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Die Züge 1 und. 2 sind mit Sende- und Empfangseinrichtungen ausgerüstet,-die
in bekannter Weise induktiv mit Hilfe von Koppelspulen an. die am jeweiligen Fahrort
verlegte Leiterschleife gekoppelt sind:. Hierdurch können zwischen dein Streckengerät
Z und einem Zug-elektrische Signale für Meldungen und Befehle jeweils während der
Zeit übertragen werden, in der die mit dem Zug gekoppelte Leiterschleife durch4en
zugehörigen fernsteuerbare-n Schalter an die Doppelleitung Z geschaltet ist. Die
Sendeeinrichtungen d=er Züge induzieren.in die jeweils mit ihnen gekoppelte Leiterschleife
Spannungen gleicher Trägerfreouenz f1, die immer nur dann im Streckengerät Z- empfangen
wird, wenn. die betreffende Leiterschleife durch den zugehörigen Schalter gerade
an die Doppelleitung geschaltet ist. Durch den Empfangszeitpunkt dieser Spannung
im Streckengerät Z wird, daher die betreffende Leiterschleife gekennzeichnet und
damit die Position des sendenden Zuges gemeldete Die Positionsmeldungen der Züge
werden im. Streckengerät gespeichert. Daraus abgeleitete Befehle, die beispielsweise.der
Abstandssicherung des Zuges 2 vom Zug 1' denen, werden mit anderen Trägerfrequenzen
f2 und. f3 über' das Sammelkabel und die Leiterschleife S1 zum Zug 2 nur übertragen,
indem diese Frequenzen synchron mit. dem Anschalten der Leiterschleife S1 über den
fernsteuerbaren Sehalter P1 vom Streckengerät Z gesendet werden. -
Im
Sammelkabel. K kann zur Verbindung der Leiterschleifen mit dem Streckengerät Z eine
symmetrische abgeschirmte Doppel-Leitung L (Figä 2) oder eine koaxiale Leitung LK
(Fig. 3) vorgesehen sein: Je nach ihrer Ausführung können die fernsteuerbaren Schalter
F über diese Leitung L bzw LK oder über zusätzliche Leitungen C des Sammelkabels
K gesteuert werden.
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In Fig. 2_ ist ein einfacher und wartungsarmer fernsteuerbarer Schalter
F dargestellt, bei dem ein Gegentaktmodulator mit Dioden D als Schaltstrecke dient.Zum
Schliefen des Schalters werden über die Doppelleitung C von Streckengerät negative
Impulse i übertragen, die von einem Transistor T verstärkt werden Fig. 3 zeit fernsteuerbare
Schalter nach Fig. 2, die über mehrere Leitungen C00, C01 bis 020, C21 des
Sammelkabels K, und eine Und-Schaltung, bestehend aus den Dioden D0, D1 und D2 und
dem Widerstand VT, vom Streckengerät Z her gesteuert . werden: Für eine periodische
Anschaltung aller Schleifen S1, S2, S3 uswo schaltet ein im Streckengerät befindlicher
dreistufiger Binärzähler B, der durch Taktimpulse p eines Taktgebers F gesteuert
wird, Plus- oder Minuspotentiale auf die Steuerleitungen C00, C01, C10, C1-1, C20
und C21 und damit an die Steuereingänge der Und-Gatter. Die Gatter dienen als Decodierer
für die durch die Potentiale der Steuerleitungen gekennzeichneten binären Zahlen
und.sind bei- jedem einzelnen fernsteuerbaren Schalter anders an die Steuerleitungen
angeschlossen.-Sind alle Steuereingänge eines Und-Gatters auf hohem
negativen
Potential, so gibt sein Steuerausgang einen negativen: Impuls ab, der über den Transistor
T die Dioden D des I#Lodulators für die: Dauer eines Taktimpulses leitend schaltet,
Während dieser Zeit können die Trägerfrequenzen f2 und f3 vom Streckengerät Z über
die Leitung LK in die Leiterschleife S1 und zu einem daran angekoppelten Zug und
die Trägerfrequenz f1 in umgekehrter Richtung übertragen werden. k Die in Pig. 3
gezeichneten Anschlüsse (-) für Eine negative Speisespannung in den fernsteuerbaren
Schaltern F1 und F2 können über eine im Sammelkabel vorzusehende Speiseleitung am
Minuspol einer im Streckengerät angeordneten Gleichspannungsquelle liegen, dexen
Fluspo1 mit dem Abschirmungaraantel der Leitung LK verbunden ist.
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Zur Steuerung der fernsteuerbaren Schalter können an die Steuerleitungen
an Stelle der Pote<. -.i2.le aus dem in Figö 3 dargestellten Zähler auch. Wechselspannungen
angelegt werden. Ferner können als steuerbare Schalter auch Impulszähler verwendet
werden, die vom Streckengerät Z her durch Impulsfolgen über nur eine Steuerleitung
zu den fernsteuerbaren Schalter übertragen werden. Die aufeinanäerfolgenden Leiterschleifen
S können an den einander zugekehrten Enden mit schmalen Lücken (Fig. 1 und 3), mit
breiten Lücken (Fig. 4), eng benachbart (Fig. 5)- oder -*auchüberlappend (Fig.:
6) verlegt sein. Die Verlegung nach Fige 5' oder 6 hat den Vorteil, daß unabhängig
von der Zugposition;-eine `-Signalübertragung zwischen den Zügen-und dem-Streckengerät,
möglich ist. Durch diese Verlegung ist ferner ein größeres
Auflösungsvermögen
erzielbar, so daß die Positionen der Züge genauer ermittelt werden können. Beim
Übergang eines Zuges von einer Schleife zur anderen ist nämlich die Spule des Zuges
gleichzeitig mit beiden Schleifen gekoppelt, so daß die vom Zug gesendete Frequenz
f1 über zwei nacheinander ange', schaltete Leiterschleifen zum Streckengerät übertragen
werden kann. Dies kann im Streckengerät überwacht und zur genaueren Positionsermittlung
ausgewertet werden. Die in Fig. 6 eingetragenen Maßungaben in Meter (m) machen das.
größere Auflösungsvermögen mit überlappenden Leiterschleifen deutlich. Die Leiterschleifen
sind in Abständen von 10 m an das Kabel K angeschlossen und haben eine Länge von
je 15 m und eine Überlappung von jeweils 5 m. Da im Streckengerät überwacht werden
kann, ob die Frequenz f1 in demselben Zyklus beispielsweise über die zwei Schleifen
S1 und S2 oder allein über die Schleife S2 oder über die zwei Schleifen S2 und S3
empfangen wird, kann die Position des sendenden Zuges im Bereich der ' Schleife
S2 auf 5 m genau ermittelt werden. Wird die Frequenz fi in einem Zyklus allein über
die Schleife S1 und erst wieder nach mehreren Zyklen allein über die Schleife S3
empfangen, so kann daraus auf :eine Störung der Schleife S2 bzw. des Schalters F2
geschlossen werden.
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Eine weitere einfache Überwachung der fernsteuerbaren Schalter sowie
der Leiterschleifen ist gemäß Fig. ,7 durch Verlegung einer mit den Schleifen S
induktiv gekoppelten Hilfsleitung H möglich. Wird diese Hilfsleitung vom Streckengerät
dauernd.
mit einem Wechselstrom der Trägerfrequenz f:l gespeist, so wird diese Frequenz beim
Einschalten des fernsteuerbaren .Schalters F über das- Sammelkabel K auch zum Streckengerät
übertragen. Dort kann der Empfang dieser Frequenz überwacht und andernfalls eine
Störungsanzeige ausgelöst werd:enö Wenn die Hilfsleitung H durch entsprechende Verlegung
neben oder auf bzwe unter den Leiterschleifen S nicht nur ^mit den Schleifen S,
sondern auch mit den Fahrzeugspulen A induktiv gekoppelt ist, so muß der Wechselstrom
der Frequepz' f4 auch in den Zugempfänger dauernd eine Empfangsspannung dieser Frequenz
induzieren. Auf diese Weise kann auch die Empfangsbereitschaft jedes einzelnen Zugempfängers
auf jedem- Zug selbst kontinuierlich und unmittelbar überwacht werden. Das Streckengerät
Z in Fig. 3 speichert beim Empfang der von den-Zügen über die Leiterschleifen und
das Kabel K übertragenen Frequenz f1 eine Positionsmeldung in einem Speicher R,
z. B. in einer Magnetkern-Speichermatrix. Im@ Speicher ist jeder Leiterschleife
ein Speicherplatz zugeordnet, der beim Abgeben des Steuerbefehls für den fernsteuerbaren
Schalter der Leiterschleife durch einen entsprechenden Schalter ausgewählt wird.
Aus der Zeit zwischen Positionsänderungen )er Züge, z. B. zwischen dem Empfang der
Frequenz f1 vom Zug 2 iiber.die Schleife S1 bzwo S3, kann vom Streckengerät die
Zuggeschwindigkeit ermittelt werden. Beim Abfragen des Speichers kann durch ein
Rechengerät aus- den gespeicherten Positions-Meldungen zweier einander folgender
Züge, z. B. zwischen dem
ersten Zug 1 und dem zweiten Zug 2 deren
Abstand werden. Das,=Streckengerät überträgt- dann dievom Rechengerät.
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aus diesen Daten für eine Abstandssicherung abgeleiteten Befehle,
z. B. "Freie Fahrt", "Keine Beschleunigung" oder, "Bremstb", durch die Frequenzen
f2 und f3-codiert zum jeweils zw-eiten Zug, indem diese Frequenz'en-geradedann vom
Streckengerät Z gesendet. werden, wenn de- Leiterschleife -angeschaltet ist,. mit
"welcher der zu beeinflussende zweite Zug=--gekoppelt isatEbe:m kann.-°d-ujrch :
-Abfragen des Speichers R der Abstand der Züge zu ortsfesten Gefahrenpunkten, z.
B. unverschlossenen Weichen, ermittelt und beim Ableiten von Befehlen für die Züge@berücksichtigt
werden. Die Leiterschleifen können in jedem Zyklus der Reihe nach einzeln nacheinander
entweder entsprechend ihrer Reihenfolge am Gleis oder in irgendeiner anderen Reihenfolge
an- und abgeschaltet werden. Um die Zyklen zu verkürzen oder an Bandbreite für die-
zu übertragenden Frequenzen zu sparen., können auch nur die von-Zügen besetzten
Leiterschleifen und deren benachbarte Leiterschleifen angeschaltet werden. Dazu
ist es notwendig, die Potentiale auf den Steuerleitungen der Fig. 3 nicht durch
den Zähler B, sondern durch den Positionsspeicher R des Streckengeräts
Z.
zu steuern..
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Die-Zuggeräte können die zum Streckengerät Z zu übertragende Trägerfrequenz
f1 modulieren oder durch andere Trägerfrequenzen f5 und f6 ergänzen, wenn besondere
Meldungen zum Streckengerät Z..
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übertragen werden sollen. Auf diese .Weise können dem Strecken:-gerät
Z Betriebszustände der'Züge,`.-,z. B. "Stillstand" oder
"Defekt",
od-ei'Fä.h-rziel bzw. - Fahrrichtung gemeldet werden, damit das- Streckengerät Z
beispielsweise Weichen automatisch einEitellt oder an Bahnsteigen den entsprechenden
Fahrzielanzeger anschaltet. -Entsprechende Systeme können auch verwendet werden,
zur Sicherung und Steuerung von einzelnen Eisenbahnfahrzeugen, z. B. Straßenbahnwagen':
oder von spurgebundenen Straßenfahrzeugen, z. B. Kraftwagen auf Autostraßen.