DE1804225A1

DE1804225A1 - Anordnung zur UEbertragung von Signalen fuer die Steuerung der Fahrt eines Fahrzeuges laengs eines Gleises

Info

Publication number: DE1804225A1
Application number: DE19681804225
Authority: DE
Inventors: Thorne-Booth George M
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1967-11-29
Filing date: 1968-10-21
Publication date: 1969-07-03
Also published as: DE1804225C3; BE724428A; US3532877A; GB1199354A; FR1598233A; CH499420A; DE1804225B2; SE334383B; JPS4819647B1

Description

Dipl.-Ing. Klaus Neubecktr Patentanwalt Düsseldorf, 18. Oktober 1968

4 Dihseldorf-Eller Am Stnuutnluiiu 53, TiWm 212S5S

WE 39,001 6850

Westlnghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Anordnung zur Übertragung von Signalen für die Steuerung der Fahrt eines Fahrzeuges läng seines Gleises ^^^

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur übertragung von Signalen für die Steuerung der Fahrt eines Fahrzeuges längs eines leitenden, elektrisch in eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Signalblöcke unterteilten Gleises, mit a) einer Einrichtung für die Speisung der Signalblöcke mit einem Trägersignal vorbestimmter Frequenz und einem vorbestimmten, die Fahrt bzw. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges steuernden Signal, das entsprechend einer von verschiedenen, vorbestimmten Modulationsformen für die Lagenidentifizierung kodiert ist; b) einer an dem Fahrzeug angebrachten ersten Signalerfassungseinrichtung zur Steuerung der Fahrt des Fahrzeuges entsprechend den die Fahrzeugfahrt steuernden Signalen der einzelnen Blöcke; c) einer mit den einzelnen Signalblöcken zusammenwirkenden und längs des Gleises angeordneten zweiten Signalerfassungseinheit zur Bestimmung der Abwesenheit eines Fahrzeuges in den einzelnen Signalblöcken durch Anwesenheit des Steuersignals.

Anordnungen für die Versorgung von Zuggleisen mit Signalen müssen störungsfrei arbeiten, da von der Sicherheit der Arbeitsweise solcher Systeme Menschenleben und wertvolles Sachgut ab-

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hängen und allgemein das Auftreten gefährlicher Arbeitsbedingungen vermieden werden muß. Es ist vorgeschlagen worden, diesen Forderungen dadurch nachzukommen, daß das Gleis in eine Mehrzahl von Signalblöcken unterteilt wird, wobei jeder dieser Blöcke die Anwesenheit eines sich innerhalb dieses Blocks befindlichen Fahrzeuges oder Zuges mittels eines Senders für ein Signal mit einer bestimmten Frequenz und eines mit diesem Block zusammenwirkenden Signalempfängers anzeigen kann, so daß der Empfänger bei Belegung des Blockes infolge der kurzschließenden Wirkung des Fahrgestells des Fahrzeuges eine kleinere Amplitude wahrnimmt. Zur Vermeidung von Interferenzen mit benachbarten Signalblöcken wird eine erhebliche Anzahl verschiedener Signalfrequenzen eingesetzt. Dabei wird zwischen Signalblöcken, die die Anwesenheit des Fahrzeuges mittels gleicher Signalfrequenzen erfassen, eine ausreichend große räumliche Trennung vorgesehen, um eine angemessene Dämpfung eines Signals gleicher Frequenz, das von einem entfernten anderen Sender stammt, sicherzustellen. Ein solches Signalsystem erfordert jedoch eine große Anzahl unterschiedlicher Frequenzkanäle sowie Schmalbandfilter für die Signalempfänger.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer Anordnung für die Beaufschlagung einer Bahnstrecke mit Signalen, die nur eine geringe Anzahl verschiedener Frequenzen erfordert, dennoch aber eine gute Trennung der verschiedenen Signale gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal für jede vorbestimmte Geschwindigkeit eine Anzahl verschiedener Signale umfaßt, daß zur Speisung aneinander angrenzender Blöcke Signale mit unterschiedlichen Kombinationen des Träger- und des Fahrtsteuersignals vorgesehen sind und daß dabei die Anwesenheit eines vorbestimmten Trägersignals und eines vorbestimmten Signals der verschiedenen Geschwindigkeitssignale eine Bedingung sind, um die Abwesenheit eines Fahr-

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zeugs in einem entsprechenden Block zu erfassen.

Die Signalübertragungsanordnung nach der Erfindung liefert beispielsweise Signale dreier verschiedener Trägerfrequenzen. Bei der Fahrt des Fahrzeuges bzw. Zuges über die aufeinanderfolgenden Signalblöcke «erden dem Zug kommafreie Signale für die Steuerung der Zuggeschwindigkeit bzw. Zugbewegung, beispielsweise mit Geschwindigkeitswerten kodierte, mit einem automatischen Zugsteuersystem zusammenwirkende Steuersignale zugeführt. Außerdem erhalten die einzelnen Signalblöcke zeitlich verschobene Signale für die Erfassung der Lage bzw. Position des Fahrzeuges oder Zuges, die mit längs des Gleises angeordneten Empfängern zusammenwirken. Diese Empfänger arbeiten dabei zeitbezogen, so daß mit Hilfe jedes dieser längs der Strecke aufgestellten Empfänger das einem bestimmten Signalblock zugeführte Signal unterschieden und auf diesen längs der Strecke angeordneten Empfänger einwirken kann. Der an dem Fahrzeug angebrachte Empfänger für die Steuerung der Fahrt oder Geschwindigkeit des Zuges arbeitet dagegen nicht zeitbezogen, so daß er die Fahrtsteuersignale unabhängig von der jeweiligen Zeitverschiebungsmodulation der einzelnen Signale im Verhältnis zu den Signalen der angrenzenden Signalblöcke erhält.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungebeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 allgemein das im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene Signalblockübertragungssystem mit den zugehörigen Sende- bzw. Empfangsantennen;

Fig. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform nach der Erfindung für die Kodierung der Signale;

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Fig. 3 einen günstigen Schaltungsaufbau nach der Erfindung für die gewünschte zeltliche Verschiebung der abgegebenen Signale;

Fig. 4 einen abgewandelten Aufbau für die zeitliche Verschiebung der Signale des erfindungsgemäßen Systems für die Steuerung der Fahrt und die Erfassung der Fahrzeuganwesenhei t;

Fig. 5 schematisch die Zufuhr der zeitlich verschobenen Signale zu den Sendeeinrichtungen unterschiedlicher Signalfrequenz in der Zusammenwirkung mit den entsprechenden Empfängern für die Erfassung der Zuglage; und

Fig. 6 die von den jeweiligen Ausgängen des in Fig. 5 gezeigten Schieberegisters abgegebenen zeitlich verschobenen Signale.

In Fig. 1 ist allgemein mit 10 ein Gleis mit einer ersten elektrisch leitenden Schiene 12 und einer zweiten elektrisch leitenden Schiene 14 bezeichnet. Zwischen die Schienen 12 und 14 sind in regelmäßigen Abständen Querverbindungen 16 aus Kupfer oder einem ähnlichen Werkstoff 'geschaltet, die einzelne Signalblöcke begrenzen, wie das weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Mit jeder Querverbindung 16 ist ein Empfänger 18, 20, 22, ... gekoppelt, wobei beispielsweise der Empfänger 18 dazu dient, ein eindeutiges Signal für die Erfassung der Lage des Fahrzeuges zu empfangen, das den entsprechenden, mit dem Empfänger 18 zusammenwirkenden Signalblock erregt. Der angrenzende Signalblock ist mit dem Empfänger 20 gekoppelt, mit dessen Hilfe das in diesem Fall zur Erfassung der Lage des Fahrzeuges dienende Signal empfangen werden kann, so daß der Signalblock erregt wird. Der nächste Signalblock ist entsprechend mit einem Empfänger 22 gekoppelt, der das zur Bestimmung der Fahrzeuglage dienende und diesen Signalblock erregende Signal erfaßt. Ein sich angenommenermaßen längs des Glei-

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see 10 von links nach rechts bewegendes, mit strichpunktierten Linien angedeutetes Fahrzeug 24 befindet sich in Fig. 1 innerhalb des mit dem Empfänger 18 gekoppelten Signalblockes. Eine zur Abstrahlung des Signals dienende Sendeantenne 26 ist so angeordnet, daß sie den mit dem Empfänger 18 zusammenwirkenden Signalblock mittels eines eindeutig durch Zeit- oder Phasenverschiebung modulierten Signals erregen kann, das zur Bestimmung der Fahrzeuglage dient und eine ausgewählte Frequenz hat, wie das weiter unten erläutert wird. Mittels eines an dem Fahrzeug 24 angebrachten Empfängers 28 ist das Fahrzeug 24 mit einem Signal für die Steuerung der Bewegung bzw. Geschwindigkeit des Fahrzeuges gekoppelt.

Mit Fig. 2 ist das Gleis 10 in etwas stärker schematisierter Form gezeigt, um die Aufeinanderfolge von Signalblöcken zu veranschaulichen, wie sie jeweils durch zwischen zwei aufeinanderfolgende, zwischen die Schienen 12 und 14 geschaltete Querverbindungen 16 begrenzt sind. Die Sendeantenne 40 wird mit einer Trägerfrequenz f. gespeist, die, um an das Fahrzeug 24 beispielsweise die Geschwindigkeitsinformation "80 km/h"zu senden, mit dem Geschwindigkeitssignal 111010 moduliert wird, während eine Sendeantenne 42 mit einer Trägerfrequenz f₂ gespeist wird, die für die Geschwindigkeit 50 km/h mit dem Geschwindigkeitssignal 011101 moduliert wird, wobei die Anwesenheit des Trägersignals und des vorbestimmten Geschwindigkeitssignals die Bedingung dafür bilden, daß ein zugeordneter Empfänger anspricht, der die Abwesenheit des Fahrzeuges bzw. Zuges anzeigt. Die folgende Antenne 44 wird mit einem eine Trägerfrequenz fo aufweisenden Erfassungssignal 101110 gespeist, um die Geschwindigkeitsinformation "80 km/h" und wiederum ein anderes Lageerfassungssignal abzugeben. Die Speisung der weiteren Antennen erfolgt in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise. Ein Signalblockempfänger 46 dient zum Empfang des Lageerfassungssignals mit der durch Inbetriebsetzen der Sendeantenne 42 induzierten Frequenz f„. Mit dem folgenden Signal-

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block arbeitet ein Empfänger 48 zusammen, der das von der Sendeantenne 44 ausgesandte Lageerfassungssignal mit der Frequenz fg empfängt. Die folgenden Signalblöcke sind in ähnlicher Weise mit Einrichtungen für den Empfang von Signalen sowie mit damit zusammenwirkenden Einrichtungen für die Aussendung von Signalen ausgestattet, um die einzelnen Signalblöcke mit den Lageerfassungs- und Fahrzeuggeschwindigkeitbefehlssignalen zu speisen, wie das in Fig. 2 angedeutet ist. Eine solche Anordnung ermöglicht eine klare Trennung der Signale zwischen den einzelnen Signalblöcken, da bei drei Trägerfrequenzen und einem 6-bit-Geschwindigkeitssignal ein Signal gleicher Frequenz/ P Geschwindigkeits-Kombination nur jeweils alle 18 Blöcke auftritt.

In Fig. 3 sind die zeit- oder phasenverschobenen Charakteristika der Geschwindigkeitssteuerungssignale wiedergegeben, die die zugehörigen Signalblocks speisen, wenn bestimmte Geschwindigkeitsbedingungen für das Fahrzeug erhalten werden sollen. Die verschiedenen, zeitlich verschobenen Signale beaufschlagen zur Erzielung einer Isolierung bei der Erfassung der Anwesenheit des Fahrzeuges aufeinanderfolgende Signalblöcke.

In Fig. 4 ist schematisch eine günstige Ausführungsform einer Einrichtung dargestellt, um die gewünschte zeitliche Verschie-P bung und damit erfindungsgemäß die gewünschte Signalisolierwirkung bei der Überwachung des Fahrzeuges bzw. des Zuges zu erzielen. Im einzelnen ist in Fig. 4 ein Impulsgenerator 50 zu erkennen, der ein Schieberegister 52 aufeinanderfolgend mit einem kommafreien kodierten Lagesignal speist, dessen zeitliches Verhalten durch einen Taktgeber 54 bestimmt wird. Die mehrfachen Stufen des Schieberegisters sind durch die Wiedergabe eines in dem Schieberegister gespeicherten Signalspeicherzustandes veranschaulicht. Die einzelnen Stufen sind über die die verschiedenen, zeitlich verschobenen Ausgangssignale führenden Leiter 55 an logische Schaltungen 57, 59, 61 etc. angeschlossen, die die entsprechenden Signalblöcke mit den gezeigten äugen-

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blicklichen digitalen Signalen speisen. Dabei liefert im einzelnen die ODER-Stufe 57 an ihrem Ausgang als Steuersignal das 80 km/h-Steuersignal 101111, wenn das Schieberegister 52 durch aufeinanderfolgende Signale des Impulsgenerators 50 einen vollen Arbeitszyklus durchläuft. Die ODER-Stufe 59 liefert dasselbe Geschwindigkeitssteuersignal an den an dem Fahrzeug angebrachten Empfänger, aber der längs der Strecke aufgestellte Empfänger für die Bestimmung der Lage des Fahrzeuges erfaßt dann die abweichende zeitliche Verschiebung des Ausgangssignals der Stufe 59. Auf diese Weise werden die benachbarten Signalblöcke bei Erregung mit demselben Geschwindigkeitssteuersignal mit einer unterschiedlichen Trägerfrequenz und mit einem unterschiedlichen, durch Phasen- oder Zeitverschiebung modulierten Signal für die Bestimmung der Anwesenheit des Fahrzeuges gespeist, wie das mit Flg. 2 gezeigt ist. Die in Fig. 2 gezeigte, das Lage- oder Positionssignal erfassende Antenne 67 empfängt so beispielsweise das Geschwindigkeitssteuersignal 010111 mit der Frequenz f. als Phase Vier des 50 km/h-Ausgangssignals eines Schieberegisters wie etwa demSchleberegister 69 der Fig. 3, während dasselbe Lagebestimmungssignal an die angrenzenden Antennen erst wieder geliefert wird, wenn das Fahrzeug von links nach rechts bis zu der Antenne 71 vorgerückt 1st. Die anderenStufen des Schieberegisters 52 arbeiten ähnlich, um die gezeigten, mit dem Gleis 10 zusammenwirkenden Sendeantennen zu speisen.

Mit Fig. 5 ist wiedergegeben, wie die drei aufeinanderfolgenden Signale unterschiedlicher Trägerfrequenz durch die entsprechenden zeit- bzw. phasenverschobenen Ausgangssignale der Hehrfachstufe des Schieberegisters 73 moduliert werden, das etwa dem Schieberegister 69 der Fig. 3 entspricht. Auf diese Weise werden die aufeinanderfolgenden Signalblöcke des Gleises 10 eindeutig gespeist, so daß die längs der Strecke zugeordneten Smpfänger für die Erfassung der zur Bestimmung der Fahrzeuglage dienenden Signale im wesentlichen störungsfrei arbeiten und damit die Lage eines von einem Fahrzeug belegten Signalblockes festlegen können. Ss versteht sich, daß jeder der längs der Strecke

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angeordneten Empfänger auf den Betrieb dee ihm zugeordneten, ein Signal bestimmter Frequenz abgebenden Senders abgestimmt 1st, so daß sowohl die Frequenzdifferenz zwischen dem gesendeten Signal für die Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem empfangenen Signal als auch die Zeitverschiebung bzw. Phasendifferenz zum Zwecke der Bestimmung der Belegung eines bestimmten Signalblockes durch ein Fahrzeug erfaßt werden kann, so daß der Empfänger daran gehindert wird, das Signal für die Steuerung der Geschwindigkeit zu empfangen.

Brflndungsgemäß kann man daher eine Reihe verschiedener Frequenzen erhalten, wie das mit den drei Frequenzen in den Zeichnungen veranschaulicht ist, wobei die gewünschte Orthogonal!tat zwischen benachbarten, mit Identischen Frequenzen arbeitenden Kanälen durch zeitliche Verschiebung oder Phasenkodierung der Modulation erhalten wird, mit der die sendende Trägerfrequenz beaufschlagt werden muß. Der an dem Fahrzeug angebrachte Empfänger arbeitet ohne zeitliche Bezugsgröße, so daß dieser Empfänger das Fahrzeug bei dessen Durchlauf durch die aufeinanderfolgenden Signalblöcke mit der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit bzw. den gewünschten Arbeitsgeschwindigkeiten fahren läßt, da der an dem Fahrzeug befindliche Empfänger alle die auf· elnanderfolgenden Signalblöcke erregenden aufeinanderfolgenden Signale als Geschwlndigkeitssteuersignale erfaßt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es beim praktischen Betrieb des erläuterten Fahrzeugeteuerungssystems nicht notwendig 1st, daß jeder der gezeigten Signalblöcke dasselbe Oeschwindlgkeitssteuerslgnal hat. Beispielsweise könnte ein erster Slgnalblook oder eine erste Gruppe von Signalblöcken ein erstes Geschwlndlgkeiteeteuersignal haben, während ein zweiter Signalblock oder eine zweite Gruppe von Signalblöoken ein anderes Geschwindigkeiteeteuereignal haben könnte, dessen Geschwlndigkeitewert entweder größer oder kleiner let. In einem Notfall würden nachfolgende Signalblöoke wahrecheinllch ein Steuereignal erhalten, das der Geschwindigkeit O km/h entepricht. Ee sei ferner darauf hingewiesen, daß in der Nähe von Bahnstelgen und

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dergleichen die Bewegung dee Fahrzeuges bzw. des Zuges auf diese Weise gesteuert wird und somit die räumliche Länge des Signalblockes geändert werden kann und aufeinanderfolgende Signalblöcke vermutlich unterschiedliche Steuersignale für das Fahrzeug aufweisen werden.

Bei Betrieb der längs der Strecke angeordneten Einrichtung für die Steuerung der Lage werden die empfangenen Signale mit den maßgeblichen gesendeten Signalen über eine geeignete störungsfreie Schaltung miteinander verglichen, worauf dann ein den Signalblock freigebendes Signal nur zur Verfügung steht, wenn ein richtig kodiertes Signal sowohl mittels der längs der Strecke angeordneten Schaltung als auch mittels des zugeordneten Empfängers erhalten wird, der mit dem besonderen, zu überwachenden Signalblock zusammenwirkt.

Fig. 6 zeigt schematisch, wie ein bestimmtes Geschwindigkeitssteuersignal zeltlich gegenüber seiner Kopplung mit einem Trägerfrequenzsignal verschoben wird. Dieses Merkmal der zeitlichen Verschiebung ermöglicht es, die die jeweiligen Signalblökke speisenden Signale voneinander zu unterscheiden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine erhebliche Verringerung der Zahl unterschiedlicher Trägerfrequenzen, die für eine sichere Steuerung der Bewegung mehrerer Fahrzeuge längs eines bestimmten Gleises erforderlich sind. Ss wird ein vorgegebenes kodiertes Signal verwendet, um die Information für die Steuerung der Fahrzeugbewegung zu übertragen, und dasselbe Trägersignal wird für die Abgabe von Signalen verwendet, die Aufschluß über die Anwesenheit des Zuges auf dem Gleis geben. Die gewünschte Orthogonalltät zwischen aneinander angrenzenden Signalblocken läßt sich dabei auf dem beschriebenen Wege auf eidache Welse erhalten. Das Steuersystem nach der Erfindung ermöglicht eine beträchtlich· Verringerung der notwendigen Bandweiten der an den Fahrzeugen angebrachten Empfänger, da diese-Empfänger statt einer erheblich größeren Ansah! von Trägerfrequenzen nur beispielsweise drei verschiedene Trägersignalfrequenzen aufzunehmen brauchen»

909827/0979 Patentansprüche:

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Claims

Patent ansprüche

1. Anordnung zur Übertragung von Signalen für die Steuerung der Fahrt eines Fahrzeuges längs eines leitenden, elektrisch in eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Signalblöcke unterteilten Gleises, mit a) einer Einrichtung für die Speisung der Signalblöcke mit einem Trägersignal vorbestimmter Frequenz und einem vorbestimmten, die Fahrt bzw. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges steuernden Signal, das entsprechend einer von verschiedenen, vorbestimmten Modulationsformen für die Lagenidentifizierung kodiert ist; b) einer an dem Fahrzeug angebrachten ersten Bignalerfassungseinrich· tung zur Steuerung der Fahrt des Fahrzeuges entsprechend den die Fahrzeugfahrt steuernden Signalen der einzelnen Blöcke; c) einer mit den einzelnen Signalblöcken zusammenwirkenden und längs des Gleises angeordneten zweiten Signalerfassungseinrichtung zur Bestimmung der Abwesenheit eines Fahrzeuges in den einzelnen Signalblöcken durch Anwesenheit des Steuersignals, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal eine Anzahl verschiedener Signale für jede vorbestimmte Geschwindigkeit umfaßt, daß zur Speisung aneinander angrenzender Blocks Signale mit unterschiedlichen Xombinationen des Träger- und des Fahrt/ signals vorgesehen sind und daß dabei die Anwesenheit eines vorbestimmten Trägersignals und eines vorbestimmten Signals der verschiedenen Geschwindigkeitssignale eine Bedingung sind, um die Abwesenheit eines Fahrzeuges in einem entsprechenden Block zu erfassen.

2. Anordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrtsteuersignal aus zwei unterschiedlichen Signal-Bits besteht, die in einer vorbestimmten Reihenfolge auftreten und eine kommafreie Kodierung ergeben;und daß die Bits der verschiedenen Signale für eine vorgegebene Geschwindigkeit

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In derselben Reihenfolge auftreten, aber einen unterschiedlichen Ausgangspunkt haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrtsteuersignal bezüglich der Identifizierung der Lage des Fahrzeuges Im Verhältnis zu den einzelnen Blöcken so durch die kommafreie Kodierung moduliert 1st, daß die erste Slgnalerfassungselnrlchtung auf die Phasenmodulation des gewünschten ρ dem Signalblook zugeftthrten Fahrtsteuersignals nicht anspricht.

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