DE1804225B2 - Anordnung zur Übertragung eines Geschwindigkeitssignals auf ein Schienenfahrzeug sowie zur gleichzeitigen Fahrortbestimmung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung eines Geschwindigkeitssignals auf ein sich längs eines elektrisch leitenden und in eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Gleisabschnitte unterteilten Gleises bewegendes Fahrzeug sowie zur gleichzeitigen 4«, Fahrortbestimmung, bei welcher den einzelnen Gleisabschnitten Sender zur Speisung der Gleisabschnitte mit Geschwindigkeitssignalen und Fahrortsignalen unterschiedlicher Frequenzen sowie mit den zugehörigen Sendern gekoppelten Empfänger für die Fahrortsignale so zugeordnet sind und auf dem Fahrzeug ein Empfänger für die Geschwindigkeitssignale angeordnet ist.

Anordnungen zur Übertragung von Signalen zwischen Strecke und Zug müssen störungsfrei arbeiten, da von der Sicherheit solcher Systeme Menschenleben ss und wertvolles Sachgut abhängen und allgemein das Auftreten gefährlicher Störungen vermieden werden muß.

Aus der OE-PS 2 08 925 ist einVerfahren zur Linienzugbeeinflussung bekannt, bei dem mehrere durch ver- uo schiedene Frequenzen oder durch Modulierung oder Codierung unterscheidbare Gleisströme induktiv auf den Zug übertragen und zum Empfang von verschiedenen Signalbegriffen auf dem Führerstand benutzt werden. Die Gleisströme werden dem in annähernd gleich- f>s lange Streckenabschnitte unterteilten Gleis mit abwechselnden Unterscheidungsmerkmalen dauernd und inveränderlich zugeführt, wobei ihre Reichweite durch die Wahl der Übertragungsfrequenzen ohne Verwcn dung von isolierstöQen sich über so viele durch di Speisepunkte unterteilte Streckenabschnitte ausdehm daß mehrere Gleisströme sich überlagern und die zi übertragenden Signalbegriffe nur durch die Anzahl de empfangenen Unterscheidungsmerkmale bestimm werden, und wobei die Anzahl der empfangenen Strö me nur davon abhängt, in welchem der vorausliegen den Abschnitte ein Vorzug die vor ihm fließender Gleissiröme kurzschließt. Empfänger, mit deren Hilfe den Gleisbesetzungszustand anzeigende Signale erfaßi werden könnten, sind hierbei nicht vorgesehen, so daC es mit diesem bekannten Verfahren auch nicht möglich ist, Fahrortsignale für die Überwachung der Strecke nacl· außen abzugeben.

Sodann ist aus der CH-PS 4 45 553 ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen einer Vielzahl von Zeichen zwischen einem Eisenbahnfahrzeug und einem am Glas befindlichen Gerät bekannt, das es jeaocn ebenfalls nur ermöglicht, über eine mit dem Gleis elektromagnetisch gekoppelte Fahrzeugantenne bestimmte Geschwindkigkeitssteuersignale auf das Eisenbahnfahrzeug zu übertragen, während Empfänger, die für den jeweiligen Gleisbesetzungszustand maßgebliche Fa'irortsignale nach außen abgeben könnten, auch hier nicht vorgesehen sind.

In dem Bericht »Elektronische Gleisstromkreise in Frankreich« in der DL-Zeitschrift »Deutsche Eisenbahntechnik«. 1963, Heft 11. S. 476/477, werden Gleis-Stromkreise beschrieben, deren Anfang und Ende jeweils durch eine Verbindungsleitung zwischen den Schienen begrenzt ist. Jedem Anfang eines solchen Gleisstromkreises ist ein Empfänger und jedem Ende eines solchen Gleisstromkreises ist ein Sender zugeordnet. der auf den am Anfang des Gleisstronikreises befindlichen Empfänger zurückwirkt. Um Störeinflüsse von benachbarten Gleisstromkreisen auszuschließen, werden drei verschiedene Frequenzen abwechselnd verwendet. Über diese Empfänger kann üann ein Fahrortsignal nach außen abgegeben werden, das eine große Amplitude hat solange das Signal des zugehörigen Senders durch keinen Achsnebenschluß gedämpft wird. Tritt eine solche Dämpfung ein, so sinkt die Amplitude des Fahrortsignals ab und zeigt die Anwesenheit eines Zuges in dem betreffenden Gleisstromkreis an. Die hierbei eingesetzten Sender dienen jedoch ausschließlich zur Speisung der zugeordneten Empfänger, geben jedoch keine Geschwindigkeitssteuersignale für das Fahrzeug ab, die dann mittels eines auf dem Fahrzeug befindlichen Empfängers aufgenommen werden könnten.

In Verbindung mit den auf die gleiche Anmelderin zurückgehenden früheren deutschen Patentanmeldungen P 17 55 205.5 sowie P 17 62 120.4 vom 11.4. 1968 ist es schon vorgeschlagen worden, das Gleis in eine Mehrzahl von Gleisabschnitten zu unterteilen, wobei jeder dieser Gleisabschnitte die Anwesenheit eines sich innerhalb des Gleisabschnittes befindlichen Fahrzeugs mittels eines Senders für ein Signal mit einer bestimmten Frequenz und eines mit dem Gleisabschnitt zusammenwirkenden Signalempfängers anzeigen kann, so daß der Empfänger bei Belegung des Blocks infolge der kurzschließenden Wirkung der Achsen des Fahrzeugs eine kleinere Amplitude aufnimmt. Dabei wird zur Vermeidung von Interferenzen mit benachbarten Gleisabschnitten eine erhebliche Anzahl verschiedener Signalfrequenzen eingesetzt. Zwischen Signalblöcken, die die Anwesenheit des Fahrzeugs mittels gleicher Signalfre-

quen*en erfassen, ist 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 groüe Anzahl unterschiedlicher Frequenzkanäle sowie Schmalbandfilter für die Signalempfänger.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in ähnlicher Weise wie etwa bei dem Gleisstromkreis nach der DL-Zeitschrift lediglich mit drei verschiedenen Trägerfrequenzen gearbeitet werden kann, dennoch aber eine ebenso gute Trennung wie bei den Anordnungen nach den vorgenannten älteren Patentanmeldungen möglich ist, ohne dabei auf den dort erwähnten relativ hohen technischen Aufwand zurückgreifen zu müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Geschwindigkeitssignale in die aufeinanderfolgenden Gleisabschnitte in unterschiedlichen Phasenlagen eingespeist werden und die Empfänger der einzelnen Gleisabschnitte jeweils n-ir auf das gleichzeitige Auftreten sowohl des Trägersignals mit der dem entsprechenden Gleisabschnitt zugeordneten Trägerfrequenz als auch eines Geschwindigkeitssignais bestimmter Phasenlage ansprechen.

Die Anordnung nach der Erfindung liefert somit beispielsweise Signale dreier verschiedener Trägerfrequenzen. Bei der Fahrt des Fahrzeugs bzw. Zuges über die aufeinanderfolgenden Gleisabschnitte werden dem Zug trennzeichenfreie Signale für die Steuerung der Zuggeschwindigkeit, beispielsweise mit Geschwindigkeitswerten codierte, mit einem automatischen Zugsteuersystem zusammenwirkende Geschwindigkeitssignale zugeführt. Außerdem erhalten die einzelnen Gleisabschnitte zeitlich verschobene Signale für die Erfassung der Lage bzw. Position des Fahrzeugs oder Zugs, die mit den längs des Gleises angeordneten Empfängern ZL.ammenwirken. Diese Empfänger arbeiten zeitbezogen, so daß mit Hilfe jedes dieser streckenseitig aufgestellten Empfänger das einem bestimmten Gleisabschnitt zugeführte Signal unterschieden und auf diesen streckenseitig angeordneten Empfänger einwirken kann. Der an dem Fahrzeug angebrachte Empfänger für die Steuerung der Geschwindigkeit des Zugs arbeitet dagegen nicht zeitbezogen, so daß er die Geschwindigkeitssignale unabhängig von der jeweiligen Zeitverschiebungsmodulation der einzelnen Signale im Verhältnis zu den Signsien der angrenzenden Gleisblöcke erhält.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 allgemein das Gleisabschnitt-System mit den lugehörigen Sende- bzw. Empfangsantennen,

F i g. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform für die Codierung der Signale,

Fig.3 eine zweckmäßige Schaltungsanordnung für die zeitliche Verschiebung der abgegebenen Signale,

F i g. 4 eine abgewandelte Anordnung für die zeitliche Verschiebung der Signale zur Steuerung der Fahrt und zur Fahrortbestimmung,

5. Eine Schaltungsanordnung zur Einspeisung der zeitlich verschobenen .Signale in die Sendeeinrichtungen unterschieldicher SifeTialfrequenz in Zusammenwirken mit den entsprechenden Empfängern zur Fahrortbestimmung und

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

In F i g. I ist ein mit 10 bezeichnetes, durchgehendes Gleis mit zwei als elektrische Leiter dienenden Schienen 12 und 14 gezeigt. Die Schienen 12 und 14 sind in regelmäßigen Abständen durch Querverbindungen t6 aus Kupfer oder ähnlichem Werkstoff guter Leitfähigkeit in einzelne Block- bzw. Gleisabschnitte (Gleissiromkreise) unterteilt, wie das weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Mit jeder Querverbindung 16 am Anfang eines Gleisabschnittes ist ein Empfänger 18. 20, 22,... gekoppelt, wobei z. B. der Empfänger 18 nur dasjenige, dem Fahrort eines Fahrzeugs entsprechende Fahrortsignal empfängt, das den mit dem Empfänger 18 gekoppelten Gleisabschnitt speist. Mit dem folgenden Gleisabschnitt ist der Empfänger 20 gekoppelt, der dasjenige Fahrortsignal empfängt, das diesen Gleisabschnitt speist usw.

Ein sich auf dem Gleis 10 von ü^ks nach rechts bewegendes, mit strichpunktierten Linien angedeutetes Fahrzeug 24 befindet sich in F i g. 1 innerlilab des mit dem Empfänger 18 gekoppelten Gleisabschnittes. Am Ende dieses Gleisabschnittes ist eine Sendeantenne 26 angeordnet, um den Gleisabschnitt mit dem Empfänger 18 mit einem eindeutigen Fahrortsignal zu speisen, das aus einer Trägersignalkomponente bestimmter Frequenz sowie einer diese modulierenden, eine bestimmte zeitliche Phasenlage aufweisender Geschwindigkeitssignalkomponente zusammengesetzt ibt, wie das weiter unten erläutert wird. Mittels eines auf dem Fahrzeug 24 angeordneten Empfängers 28 wird — jedoch ohne zeitliche Relation — das Fahr- bzw. Geschwindigkeitssignal auf das Fahrzeug übertragen.

F i g. 2 zeigt das Gleis 10 in etwas kleinerem Maßstab und läßt die Folge der durch die Querverbindungen 16 begrenzten Gleisabschnitte erkennen. Eine Sendeantenne 40 wird mit einem Signal der "i'rägerfrequenz Λ gespeist, das, um an das Fahrzeug 24 beispielsweise den Geschwindigkeitsbefehl »50 km/h« zu geben, mit dem Geschwindigkeitssignal 111010 moduliert wird. Analog wird eine Sendeantenne 42 mit einem Signal der Trägerfrequenz h gespeist, das zur Abgabe des Geschwindigkeitssignal.s »50 km/h« mit dem Geschwindigkeitssignal 011101 moduliert wird. Das Auftreten des Trägersignals und des jeweiligen Geschwindigkeitssignals bilden die Bedingung dafür, daß ein zugeordneter Empfänger 46 des von der Sendeantenne 42 gespeisten Gleisabschnittes anspricht, der die Abwesenheit eines Fahrzeugs (Zugs) bzw. den Glei^besetzungszustand anzeigt, wie weiter unten noch erläutert. Die folgende Sendeantenne 44 wird mit einem Signal der Trägerfrequenz h gespeist, das mit dem Geschwindigkeitssignal 10! 110 moduliert wird, damit das Fahrzeug das Geschwindigkeitssignal »50 km/h« erhält. Auch in diesem Fall sind Anwesenheit des Signals der Trägerfrequen; h sowie des modulierenden Geschwindigkeitssignals 101110 Bedingung dafür, daß der Empfänger 48 ein die Abwesenheit eines Zuges bzw. die Nichtbelegung des zugehörigen Gleisabschnittes anzeigendes Fahrortsigrial liefert. Die Speisung der weiteren, in der Zeichnung nicht näher bezeichneten Antennen erfolgt in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise. Die jeweils damit gekoppelten Gleisabschnitte sind in ähnlicher Weise mit Empfängern versehen, die immer nur dann ein die Abwesenheit eines Zugs angebendes Fahrortsignal liefern, wenn die zugehörige Antenne sowohl von dem Signal der zugeordneten Trägerfreauenz als

auch dem üi "irlagerten zugeordneten Geschwindigkeitssignal vorgegebener Phasenlage gespeist wird, wie das in F i g. 2 angedeutet ist. Eine solche Anordnung ermöglicht eine klare Trennung der Einflußbereiche der Signaile zwischen den einzelnen Gleisabschnitten, da bei drei Trägerfrequenzen und einem 6-bi!-Geschwindigkeitssignal ein Signal gleicher Frequenz-/Geschwindigkeits-Kombination nur jeweils alle 15 bis 18 Gleisabschnitte auftritt.

In F i g. 3 sind mit Durchmesser I. Durchmesser 2 ... symbolisch die zeit- oder phasenverschobenen Geschwindigkeitssignale wiedergegeben, die die verschiedenen Gleisabschnitte je nach gewünschter Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges speisen. Die einzelnen phasenverschobenen Signale beaufschlagen jeweils aufeinanderfolgende Gleisabschnitte, so daß diese in der angestrebten Weise elektrisch voneinander getrennt werden.

In Fi g. 4 ist schematisch eine zweckmäßige Ausführungsform einer Schaltung dargestellt, um die erforderliche zeitliche Verschiebung und damit erfindungsgemäß die gewünschte Trennung der Gleisabschnitte bei der Fahrortbestimmung des Fahrzeuges bzw. des Zuges zu erzielen. Im einzelnen ist in F i g. 4 ein Impulsgenerator 50 zu erkennen, der ein Schieberegister 52 sequentiell mit einem trennzeichenfreien codierten Fahrortsignal speist, dessen zeitlichen Verlauf einTaktgeber 54 bestimmt. Die Stufen des Schieberegisters 52 sind durch die Wiedergabe eines in dem Schieberegister gespeicherten Signalspeicherzustandes veranschaulicht. Die einzelnen Stufen sind über Leiter 55. die die verschiedenen zeitlich verschobenen Ausgangssignale führen, an ODER-Stufen 57, 59, 61 usw. angeschlossen, die die entsprechenden Gleisabschnitte mit den gezeigten augenblicklichen digitalen Signalen speisen. Die ODER-Stufe 57 liefert an ihrem Ausgang ein der Geschwindigkeit SO km/h entsprechendes Geschwindigkeitssignal 101111, wenn das Schieberegister 52 durch aufeinanderfolgende Signale des Impulsgenerators 50 einen vollen Arbeitszyklus durchläuft. Die ODER-Stufe 59 liefert an den auf dem Fahrzeug angeordneten Empfänger dasselbe Geschwindigkeitssignal, während der längs der Strecke aufgestellte Empfänger für die Fahrortbestimmung die Abweichung des Ausgangssignals der ODER-Stufe 59 gegenüber dem Ausgangssignal der ODER-Stufe 57 infolge der gegenseitigen zeitlichen Verschiebung erfaßt. Auf diese Weise werden die benachbarten Gleisabschnitte in der mit F i g. 2 angedeuteten Weise trotz Beaufschlagung mit demselben Geschwindigkeitssignal nicht nur mit einer unterschiedlichen Trägerfrequenz, sondern auch mit infolge zeitlicher Verschiebung unterschiedlich modulierten Fahrortsignalen gespeist. Die in F i g. 2 gezeigte Antenne 67 empfängt so beispielsweise als Fahrortsignal das Geschwindigkeitssignal 010111 mit der Frequenz f\ als Phase Vier des 50-km/h-Ausgangssignals eines Schieberegisters wie etwa dem Schieberegister 69 der F i g. 3, und ein gleichartiges Fahrortsignal wird an folgende Antennen erst wieder geliefert, wenn das Fahrzeug von links nach rechts bis zu dem Gleisabschnitt mit der Antenne 71 vorgerückt ist. Die anderen Stufen des Schieberegisters 52 arbeiten ähnlich, um die gezeigten, mit dem Gleis 10 gekoppelten Sendeantennen zu speisen.

In F i g. 5 ist wiedergegeben, wie die drei aufeinanderfolgenden Signale unterschieldicher Trägerfrequenz durch die entsprechenden zeit- bzw. phasenverschobenen Ausgangssignale eines Schieberegisters 73 modu-

liert werden, das etwa dem Schieberegister 69 dei F i g. 3 entspricht. Auf diese Weise werden die aufein anderfolgenden Gleisabschnitte des Gleises 10 mit ein deutigen Signalen gespeist, so daß die längs der Strecke angeordneten Empfänger für die Fahrortsignale im we sentlichcn störungsfrei Gleisbesetzungsmeldungen ab geben können. Es versteht sich, daß jeder der längs dei Strecke angeordneten Empfänger auf den ihm zugeordneten, ein Signal bestimmter Frequenz abgebenden Senders abgestimmt ist, so daß sowohl die Frequenzdifferenz zwischen dem Geschwindigkeitssignal und dem empfangenen Signal als auch die Phasenverschiebung in Verbindung mit einer Gleisbesetzungsmeldung berücksichtigt werden kann und der Empfänger so daran gehindert wird, das Geschwindigkeitssignal zu empfangen.

Erfindungsgemäß kann man daher mit einer relativ geringen Anzahl verschiedener Frequenznen arbeiten, wie das mit den drei Frequenzen Λ, h und h in den Zeichnungen veranschaulicht ist, wobei die gewünschte Trennung auch zwischen nicht unmittelbar benachbarten, aber mit identischen Frequenzen gespeisten Gleisabschnitten durch zeitliche Verschiebung des das Trägersignal modulierenden Geschwindigkeitssignals erhalten wird. Der auf dem Fahrzeug angeordnete Empfänge¹- arbeitet ohne zeitliche Bezugsgröße, so daß dieser Empfänger das Fahrzeug bei dessen Durchlauf der aufeinanderfolgenden Gleisabschnitte mit der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit bzw. den gewünschten Arbeitsgeschwindigkeiten fahren läßt, da der Fahrzeugempfänger alle die aufeinanderfolgenden Gleisabschnitte speisenden aufeinanderfolgenden Signale als Geschwindigkeitssignale erfaßt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es beim praktischen Betrieb des erläuterten Fahrzeugsteuerungssystems nicht notwendig ist, daß jeder der gezeigten Gleisab schnitte dasselbe Geschwindigkeitssignal erhält. Bei spielsweise können ein erster Gleisabschnitt oder eine erste Gruppe von Gleisabschnitten mit einem ersten Geschwindigkeitssignal, ein zweiter Gleisabschnitt oder eine zweite Gruppe von Gleisabschnitten dagegen mit einem anderen Geschwindigkeitssignal mit größerem oder kleinerem Geschwindigkeitswert gespeist werden. Im Notfall wurden nachfolgende Gleisabschnitte wahrscheinlich ein Geschwindigkeitssignal mit dem Geschwindigkeitswert Ökm/h erhalten. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß etwa in der Nähe von Bahnsteigen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. des Zugs auf diese Weise gesteuert wird und somit die räumliche Länge des Gleisabschnittes geändert werden kann und aufeinanderfolgende Gleisabschnitte vermutlich unterschiedliche Geschwindigkeitssignale führen.

Die streckenseitig angeordnete Steuereinrichtung für die Fahrortbestimmung vergleicht die empfangenen Signale mit den maßgeblichen gesendeten Signalen über eine geeignete störungsfreie Schaltung. Eine eindeutige Gleiszustandsmeldung steht nur zur Verfügung, wenn ein richtig codiertes Signal sowohl mittels der streckenseitig angeordneten Steuereinrichtung als auch mittels des zugehörigen, mit dem besonderen zu überwachenden Gleisabschnitt gekoppelten Empfängers erhalten wird.

Fig. 6 zeigt schematisch, wie ein bestimmtes Geschwindigkeitssignal im Verhältnis zu dem von ihm modulierten Trägerfrequenzsignal verschoben wird. Diese Phasenverschiebung ermöglicht es, die die jeweiligen Gleisabschnitte speisenden Signale voneinander zu unterscheidein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Anordnung zur Übertragung eines Geschwindigkeitssignals auf ein sich längs eines elektrisch leitenden und in eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Gleisabschnitte unterteilten Gleises bewegendes Fahrzeug sowie zur gleichzeitigen Fahrortbeslimmung, bei welcher den einzelnen Gleisabschnitten Sender zur Speisung der Gleisabschnitte mit Geschwindigkeitssignalen und Fahrortsignalen unterschiedlicher Frequenzen sowie mit den zugehörigen Sendern gekoppelte Empfänger für die Fahrortsignale zugeordnet sind und auf dem Fahrzeug ein Empfänger für die Geschwindigkeitssignale angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitssignale in die aufeinanderfolgenden Gleisabschnitte in unterschiedlichen Phasenlagen eingespeist werden und die Empfänger der einzelnen Gleisabschnitte jeweils nur auf das gleichzeitige Auftreten sowohl des Trägersignals mit der dem entsprechenden Gleisabschnitt zugeordneten. Trägerfrequenz als auch eines Geschwindigkeitssignals bestimmter Phasenlage ansprechen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal aus zwei unterschiedlichen Signal-Bits besteht, die in einer vorbestimmten Reihenfolge auftreten und eine trennzeichenfreie Codierung ergeben, und daß die Bits der verschiedenen Signale für eine vorgegebene Geschwindigke.. in derselben Reihenfolge auftreten, aber einen unterschiedlichen Aufgangspunkt haben.
3. 3. Anordnung nach Anspruch '■■ oc :r 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Fahrzeug (24) angeordnete Empfänger (28) auf das Geschwindigkeitssignal unabhängig von dessen Phasenlage anspricht.