DE1804225C3 - 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 aufeinander^ .»!gender Gleisabschnitte unterteilten Gleises bewegendes Fahrzeug sowie zur gleichzeitigen 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 tugeordnet 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 und wertvolles Sachgut abhängen und allgemein das Auftreten gefährlicher Störungen vermieden werden muß.

Aus der OE-PS 2 08 925 ist ein Verfahren zur Linienzugbeeinflussung bekannt, bei dem mehrere durch verschiedene 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 gleichlange Streckenabschnitte unterteilten Gleis mit abwechselnden Unterscheidungsmerkmalen dauernd und unveränderlich zugeführt, wobei ihre Reichweite durch die Wahl der Übertragungsfrequenzen ohne Verwendung von Isolierstößen sich über so viele durch die Speisepunkte unterteilte Streckenabschnitte ausdehnt, daß mehrere Gleisströme sich überlagern und die zu übertragenden Signalbegriffe nur durch die Anzahl der empfangenen Unterscheidungsmerkmale bestimmt werden, und wobei die Anzahl der empfangenen Ströme nur davon abhängt, in welchem der vorausliegenden Abschnitte ein Vorzug die vor ihm fließenden ίο Gleisströme kurzschließt Empfänger, mit deren Hilfe den Gleisbesetzungszustand anzeigende Signale erfaßt werden könnten, sind hierbei nicht vorgesehen, so daß es mit diesem bekannten Verfahren auch nicht möglich ist Fahrortsignale für die Überwachung der Strecke nach 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 jedoch eben falls nur ermöglicht über eine mit dem Gleis elektro magnetisch gekoppelte Fahrzeugantenne bestimmte Geschwindkigkeitssteuersignale auf das Eisenbahnfahrzeug zu übertragen, während Empfänger, die für den jeweiligen Gleisbesetzungszustand maßgebliche Fahr-

ortsignale 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 zugeord net der auf den am Anfang des Gleisstromkreises be findlichen Empfänger zurückwirkt. Um Störeinflüsse von benachbarten Gleisstromkreisen auszuschließen, werden drei verschiedene Frequenzen abwechselnd verwendet Über diese Empfänger kann dann ein Fahr ortsignal nach außen abgegeben werden, das eine gro ße 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, geber 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 Anmelderir zurückgehenden früheren deutschen Patentanmeldungen P 17 55 205.5 sowie P 17 62 120.4 vom 11.4.1968 isl es schon vorgeschlagen worden; das Gleis in eine Mehrzahl von Gleisabschnitten zu unterteilen, wöbe jeder dieser Gleisabschnitte die Anwesenheit eines sich innerhalb des Gleisabschnittes befindlichen Fahrzeug; mittels eines Senders für ein Signa! mit einer bestimm ten Frequenz und eines mit dem Gleisabschnitt zusam menwirkenden Signalempfängers anzeigen kann, se daß der Empfänger bei Belegung des Blocks infolge dei kurzschließenden Wirkung der Achsen des Fahrzeug; eine kleinere Amplitude aufnimmt. Dabei wird zur Ver meidung von Interferenzen mit benachbarten Gleisab schnitten eine erhebliche Anzahl verschiedener Signal frequenzen eingesetzt Zwischen Signalblöcken, die die Anwesenheit des Fahrzeugs mittels gleicher Signalfre

quenzen 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 große 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 Phasentagen 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.

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 zusammenwirken. 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 ?n 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 Signalen der angrenzenden Gleisblöcke erhält

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

F i g. 1 allgemein das Gleisabschnitt-System mit den zugehörigen Sende- bzw. Empfangsantennen,

F i g. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform für die Co-. dierung der Signale,

F i g. 3 eine zweckmäßige Sch. oingsanordnung 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 Signalfrequenz in Zusammenwirken mit den entsprechenden Empfängern zur Fahrorthestimmun? und

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

in F i g. 1 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 16 aus Kupfer oder ähnlichem Werkstoff guter Leitfähigkeit in einzelne Block- bzw. Gleisabschnitte (Gleisstromkreise) 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 links nach rechts bewegendes, mit strichpunktierten Linien angedeutetes Fahrzeug 24 befindet sich in F i g. 1 innerhlab 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 aufweisenden Geschwindigkeitssignalkomponente zusammengesetzt ist 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 Trägerfrequenz /1 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 Geschwindigkeitssignals »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 Gleisbesetzungszustand anzeigt, wie weiter unten noch erläutert. Die folgende Sendeantenne 44 wird mit einem Signal der Trägerfrequenz h gespeist, das mit dem Geschwindigkeitssignal 101110 moduliert wird, damit das Fahrzeug das Geschwindigkeitssignal »50 km/h« erhält. Auch in diesem Fall sind Anwesenheit des Signals der Trägerfrequenz h sowie des modulierenden Geschwindigkeitssignals 101110 Bedingung dafür, daß der Empfänger 48 ein die Abwesenheit eines Zuges bzw. die Nichtbelegung des zugehörigen Gleisabschnittes anzeigendes Fahrortsignal 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 Trägerfrequenz als

auch dein überlagerten 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 Signale zwischen den einzelnen Gleisabschnitten, da bei drei Trägerfrequenzen und einem 6-bit-Geschwindigkeitssignal ein Signal gleicher Frequenz-/Geschwindigkeits-Kombination nur jeweils alle 15 bis 18 Gleisabschnitte auftritt.

In F i g. 3 sind mit Durchmesser 1, 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 F i 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 80 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 Fig.2 gezeigte Antenne 67 empfängt so beispielsweise als Fahrortsignal das Geschwindigkeitssignal 010111 mit der Frequenz Λ 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 moduliert werden, das etwa dem Schieberegister 69 der F i g. 3 entspricht. Auf diese Weise werden die aufeinanderfolgenden Gleisabschnitte des Gleises 10 mit eindeutigen Signalen gespeist, so daß die längs der Strecke

s angeordneten Empfänger für die Fahrortsignale im wesentlichen störungsfrei Gleisbesetzungsmeldungen abgeben können. Es versteht sich, daß jeder der längs der 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 Empfänger 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 Gleisabschnitte dasselbe Geschwindigkeitssignal erhält Beispielsweise 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 Geschwindigkeitssigna] mit dem Geschwindigkeitswert 0 km/h erhalten. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß etwa in der Nähe vor Bahnsteigen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bzw des Zugs auf diese Weise gesteuert wird und somit die räumliche Länge des Gleisabschnittes geändert werder kann und aufeinanderfolgende Gleisabschnitte vermut lieh unterschiedliche Geschwindigkeitssignale führen.

Die streckenseitig angeordnete Steuereinrichtung füi die Fahrortbestimmung vergleicht die empfangenen Si gnale mit den maßgeblichen gesendeten Signalen übei eine geeignete störungsfreie Schaltung. Eine eindeutige Gleiszustandsmeldung steht nur zur Verfugung, wem ein richtig codiertes Signal sowohl mittels der strecken seitig angeordneten Steuereinrichtung als auch mittel:

des zugehörigen, mit dem besonderen zu überwachen den Gleisabschnitt gekoppelten Empfängers erhaitei wird.

Fig,6 zeigt schematisch, wie ein bestimmtes Ge schwindigkeitssignal im Verhältnis zu dem von ihm mo

<·<; dulierten Trägerfrequenzsignal verschoben wird. Diesi Phasenverschiebung ermöglicht es, die die jeweiligei Gleisabschnitte speisenden Signale voneinander zu un terscheiden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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 Fahrortbestimmung, 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 Faixrortsignalo 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. 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 Geschwindigkeit in derselben Reihenfolge auftreten, aber einen unterschiedlichen Aufgangspunkt haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Fahrzeug (24) angeordnete Empfänger (28) auf das Geschwindigkeitssignal unabhängig von dessen Phasenlage anspricht.