DE19549285A1 - Zugbeeinflussungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zugbeeinflussungseinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Zugbeeinflussungseinrichtung ist z. B. aus der EP 0 535 549 B1 bekannt. Dort wird über eine Einrichtung zur induktiven Übertragung von Steuerungsinformationen auf Schie­ nenfahrzeuge berichtet, bei der für die Informationsübertra­ gung im Gleis eine Linienleiteranordnung vorgesehen ist, die mit einer fahrzeugseitigen Empfangsantenne koppelt. Die Linienleiteranordnung besteht aus zwei getrennten Linienlei­ terschleifen, die in Gleislängsrichtung hintereinander im Gleis verlegt sind. Jede Linienleiterschleife überträgt zu­ sammen mit einer der einen oder anderen Fahrrichtung zugeord­ neten Steuerungsinformation eine Schleifenkennung, die ver­ schieden ist von der der anderen Linienleiterschleife. Die Reihenfolge der beiden Schleifenkennungen innerhalb der Linienleiteranordnung ist in Bezug auf eine bestimmte Fahr­ richtung festgelegt. Die Bordsteuergeräte der Schienenfahr­ zeuge sehen die von ihnen empfangenen Steuerungsinformationen nur dann als gültig an, wenn die jeweils vom Fahrzeug gefah­ rene Richtung der aus der Reihenfolge der Schleifenkennungen entnehmbaren Fahrrichtung entspricht.

Von Nachteil bei dieser bekannten Einrichtung ist der Um­ stand, daß für die fahrrichtungsabhängige Informationsüber­ tragung zwei getrennte Leiterschleifen verwendet sein müssen und daß auf den Fahrzeugen die Steuerungsinformationen minde­ stens der zuerst überfahrenen Leiterschleifen solange gespei­ chert werden müssen, bis die Fahrzeugantenne beim Weitervor­ rücken mit der nächsten Leiterschleife koppelt. Erst danach kann das Fahrzeug aus der Reihenfolge der übermittelten Ken­ nungen darauf schließen, ob und welche Informationen für es bestimmt sind.

Aus Signal + Draht 85 (1993) 5, Seiten 154-156 ist ein Zugbe­ einflussungssystem bekannt, bei dem neben Linienleitern auch punktförmig wirkende Übertragungseinrichtungen, sogenannte Transponder, im Gleis angeordnet sind. Auch hier werden für die Richtungszuordnung der von den beiden punktförmigen Über­ tragungseinrichtungen im Gleis übermittelten Informationen zwei voneinander beabstandete Überragungseinrichtungen benö­ tigt.

Bei Verwendung von jeweils zwei Transpondern oder auch zwei Linienleitern für die fahrrichtungsbezogene Informationsüber­ tragung kann es zu Problemen kommen, wenn sich diese Informa­ tionen z. B. bei einem Signalwechsel ändern. Dann könnten von den jeweils zusammengehörigen Transpondern vorübergehend un­ terschiedliche Informationen an sie passierende Fahrzeuge übermittelt werden, wenn der Informationswechsel zwischen dem Passieren des ersten und des zweiten Transponders stattfin­ det.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ausgebildete Zugbeeinflus­ sungseinrichtung so weiterzubilden, daß an jedem Beeinflus­ sungspunkt nurmehr ein einziges Gleisgerät zu installieren ist. Dies hätte den Vorteil, daß anstelle von zwei Gehäusen für die Aufnahme punktförmiger Übertragungseinrichtungen nur­ mehr ein einziges benötigt würde und daß auf den Fahrzeugen bereits beim Passieren dieses einen Gleisgerätes die Selek­ tion der Informationen nach der jeweiligen Fahrrichtung des Fahrzeugs stattfinden könnte. Alle Probleme, die bislang durch die serielle Übertragung von Informationen durch je­ weils zwei Transponder insbesondere bei einem Signalwechsel auftreten, ließen sich so vermeiden. Ebenfalls entfallen alle auftretenden Einflüsse, die bei einer radabhängigen Wegmes­ sung durch Gleiten oder Schleudern der Räder auftreten können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale entweder des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 2. In beiden Fällen sind die für die fahrrichtungsabhängige Übermittlung von Informationen erfor­ derlichen Gleisantennen in einem gemeinsamen Gehäuse unterge­ bracht und zwar entweder in Fahrrichtung aufeinanderfolgend oder quer zur Fahrrichtung. Das Fahrzeug erkennt mittels zweier beabstandeter Fahrzeugantennen das Passieren des Gleisgerätes und trifft dann seine Entscheidung, ob und wel­ che der übermittelten Informationen für es bestimmt sind.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 das Schema der gleis- und fahrzeugseitigen Antennenanordnungen und in den

Fig. 2 und 3 Diagramme für den Empfangspegel der von den Fahrzeugantennen aufgenommene Signalspannun­ gen beim Passieren des Gleisgerätes.

Die in Fig. 1 dargestellte Zugbeeinflussungseinrichtung be­ steht aus zwei Gleisantennen GA1, GA2 und zwei Fahrzeuganten­ nen FA1, FA2. Die Gleisantennen GA1, GA2 sind räumlich eng benachbart angeordnet und in einem gemeinsamen Gehäuse G un­ tergebracht, das nur schematisch angedeutet ist. Tatsächlich ist dieses Gehäuse der Form und Anordnung der Gleisantennen angepaßt und so ausgeführt, daß sich oberhalb der Antennen keine atmosphärischen Niederschläge sammeln können, die in höheren Frequenzbereichen zu größeren Dämpfungswerten führen können; es dient dem mechanischen Schutz der Gleisantennen. Die beiden Gleisantennen stehen senkrecht aufeinander und sind dadurch gegeneinander entkoppelt. Es ist aber auch mög­ lich, die beiden Antennen unter einem anderen Winkel zueinan­ der anzuordnen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Gleisantennen ist angenommen, daß diese in Längsrichtung des Gleises benachbart angeordnet sind. Die beiden Gleisan­ tennen sind dabei so angeordnet, daß die eine unter einem Winkel von 450 in die eine und die andere unter einem ent­ sprechenden Winkel in die andere Fahrrichtung überträgt. Die beiden Fahrzeugantennen FA1, FA2 sind in gleicher Weise aus­ gerichtet wie die Gleisantennen GA1, GA2. Der Abstand zwi­ schen den Fahrzeugantennen ist jedoch wesentlich größer als der zwischen den Gleisantennen. Er beträgt das ein- bis drei­ fache des Abstandes der Fahrzeugantennen von den Gleisanten­ nen. Die Fahrzeugantennen dienen zum Empfang von von den Gleisantennen ausgesandten Steuerinformationen. Diese Steuer­ informationen können den Gleisantennen fest zugeordnet sein, sie können aber auch variabel aus einem Vorrat von Steueran­ weisungen auswählbar sein, beispielsweise nach Maßgabe eines an einem Lichtsignal anzuschaltenden Signalbegriffes, oder sonstwie generiert werden. Beide Gleisantennen GA1, GA2 können dazu eingerichtet sein, übereinstimmende oder vonein­ ander verschiedene Informationen zu übermitteln, wobei diese Informationen entweder nur für die eine oder nur für die andere Fahrrichtung gelten oder fahrrichtungsbezogen sowohl für die eine als auch für die andere Fahrrichtung. Die Ener­ gie für die Stromversorgung der nicht dargestellten gleissei­ tigen Sendeeinrichtungen empfängt das Gleisgerät in an sich bekannter Weise auf induktivem Wege von den vorüberlaufenden Fahrzeugen, sobald diese mit in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Rahmenantennen in die Nähe des Gleisgerätes kommen.

Für die fahrrichtungsabhängige Übermittlung von Steuerinfor­ mationen übertragen die beiden Gleisantennen GA1, GA2 zusam­ men mit den Steuerinformationen Kennungen A bzw. B an die vorüberlaufenden Fahrzeuge; diese werden auf den Fahrzeugen ausgewertet. Bei der einen Fahrrichtung bewertet das Fahrzeug die mit der Kennung A versehenen Informationen, bei der ande­ ren Fahrrichtung die mit der Kennung B.

Allerdings ist es so, daß beide Fahrzeugantennen während des Vorüberlaufens an den Gleisantennen die von beiden Antennen übermittelten Informationen zusammen mit den zugehörigen Ken­ nungen empfangen. Hierzu wird auch auf die Diagramme der Fig. 2 und 3 verwiesen. Fig. 2 zeigt in logarithmischer Darstellung den Empfangspegel U der beiden Fahrzeugantennen über dem Weg s beim Passieren der Gleisantenne GA1 und Fig. 3 die entsprechenden Empfangspegel beim Passieren der Gleisan­ tenne GA2.

Die Empfangspegel sind in den Fig. 2 und 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit getrennt und unabhängig voneinander darge­ stellt; tatsächlich hat man sie sich ineinander verschachtelt vorzustellen. Bei einer angenommenen Fahrt von links nach rechts empfängt zunächst die Fahrzeugantenne FA2 bei Annähe­ rung an das Gleisgerät die mit der Kennung A behafteten In­ formationen der Gleisantenne GA1. Der Empfangspegel steigt dabei bei Annäherung an das Gleisgerät etwa stetig an. In dem Moment, in dem die Fahrzeugantenne FA1 in den Nahbereich der Gleisantenne GA1 kommt, empfängt auch sie Informationen, denen die Kennung A beigegeben ist. Der Empfangspegel der Fahrzeugantenne FA1 für die mit der Kennung A behafteten In­ formationen ist in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie ver­ deutlicht. Zusätzlich empfängt die Gleisantenne FA1 aber auch die mit der Kennung B versehenen Informationen der Gleisantenne GA2. Während der Empfangspegel dieser Informa­ tionen mit zunehmender Annäherung an die Gleisantenne GA2 stark ansteigt (Fig. 3), fällt im gleichen Maße der Emp­ fangspegel der mit der Kennung A versehenen Informationen stark ab (Fig. 2); der Empfangspegel dieser Informationen sinkt auf den Wert null bzw. liegt unterhalb einer vorgegebe­ nen Ansprechschwelle bevor die Fahrzeugantenne FA1 die Gleis­ gerätemitte passiert. Beim weiteren Vorrücken sinkt der Emp­ fangspegel der mit der Kennung A behafteten Steuerinformatio­ nen in der Fahrzeugantenne FA2 rapide ab, weil die Fahrzeug­ antenne den Übertragungsbereich der Gleisantenne GA1 zuneh­ mend verläßt. Gleichzeitig empfängt die Fahrzeugantenne FA2 nunmehr die mit der Kennung B behafteten Informationen der Gleisantenne GA2 (Fig. 3). Der Empfangspegel dieser Informa­ tionen erreicht den Wert null, sobald die Fahrzeugantenne FA2 den Raum oberhalb der Gleisantenne GA2 verläßt. Demgegenüber nimmt der Empfangspegel der Fahrzeugantenne FA1 für die mit der Kennung B behafteten Informationen der Gleisantenne GA2 nur langsam ab.

Die unterschiedlichen Empfangsamplituden in den Fahrzeugan­ tennen und ihr voneinander verschiedener Verlauf ergeben sich durch die unterschiedlichen Kopplungen zwischen Gleis und Fahrzeugantennen während des Passierens. So ist die Kopplung zwischen der Gleisantenne GA1 und der Fahrzeugantenne FA1 wegen der aufeinander senkrecht stehenden Antennen deutlich niedriger als der für die Antennen GA1 und FA2. Die Erfindung macht sich dies dadurch zunutze, daß sie für die Anerkennung übermittelter Informationen nur solche Empfangspegel auswer­ tet, die deutlich über dem maximalen Empfangspegel der Infor­ mationen liegen, die durch die nicht aufeinander ausgerichte­ ten Gleis- und Fahrzeugantennen bedingt sind. Diese Schwell­ werte SW sind in den Diagrammen der Fig. 2 und 3 durch strichpunktierte Linien SW verdeutlicht.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, übersteigen die Empfangspegel beider Fahrzeugantennen während des Passierens der Gleisantennen vorübergehend den vorgegebenen Schwellwert und zwar die Fahrzeugantenne FA2 während der Wegstrecke s1 und die Antenne FA1 während der Wegstrecke s2. Die an den Gleisantennen vorbeilaufenden Fahrzeuge erkennen die für sie bestimmten Informationen daran, daß bei der einen Fahrrich­ tung die Fahrzeugantenne FA2 die mit der Kennung A versehenen Informationen und die andere Fahrzeugantenne FA1 gleichzeitig die mit der Kennung B versehenen Informationen empfängt, wäh­ rend dies bei der entgegengesetzten Fahrrichtung genau umge­ kehrt ist. Bei einem in entgegengesetzter Fahrrichtung vor­ rückenden Fahrzeug hätte die vordere Antenne die Position der Fahrzeugantenne FA2 und die hintere die der Fahrzeugantenne FA1. Das bedeutet, daß die vordere Antenne dann optimal mit der Gleisantenne FA2 und die hintere optimal mit der Gleisan­ tenne GA1 koppelt. Die Fahrzeuge erkennen die für sie be­ stimmten Informationen aus der Zuordnung der streckenseitig festliegenden Kennungen zu ihren Fahrzeugantennen. Bei Fahr­ richtungsumkehr eines Fahrzeugs bleibt die Zuordnung der Fahrzeugantennen zu den Gleisantennen bestehen. Aus diesem Grunde müssen bei Fahrrichtungsumkehr entweder die beiden Fahrzeugantennen in der Auswertung getauscht werden oder aber die Zuordnung der Kennungen zu der einen oder anderen Fahr­ richtung auf den Fahrzeugen ist zu vertauschen.

Durch zusätzliche Maßnahmen ist es möglich, die von den bei­ den Gleisantennen zu übermittelnden Steuerinformationen zeit­ lich um einen definierten Zeitraum gegeneinander zu verset­ zen. Durch Detektion des zeitlichen Versatzes zwischen den von beiden Fahrzeugantennen empfangenen Informationen ergibt sich ein zusätzliches Richtungskriterium, dessen Bewertung insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn mit Übersprechen aus benachbarten Gleisen zu rechnen ist. Der zeitliche Ver­ satz kann auch als ausschließliches Kennungsmerkmal zur Un­ terscheidung der von den beiden Gleisantennen stammenden In­ formationen herangezogen werden.

Bei dem vorstehend näher erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Gleisantennen baulich vereinigt in Längsrichtung des Gleises hintereinander angeordnet. Wenn man die Gleisantennen und in entsprechender Weise auch die Fahrzeugantennen in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Gleises ausrichtet, werden die Informationen in beiden Kanälen gleichzeitig emp­ fangen und es läßt sich auf den Fahrzeugen ebenfalls die Zu­ ordnung der übermittelten Informationen zu der einen oder an­ deren Fahrrichtung einwandfrei feststellen. Die Gleisantennen sind dann unter einem vorgegebenen Winkel geneigt anzuordnen, wobei die eine zur einen und die andere zur anderen Seite aus dem Gleis herausstrahlt; diese Ausrichtung der Gleisantennen verlangt auch eine entsprechende Ausrichtung der Fahrzeugan­ tennen. Auch hier gibt es Empfangspegelkurven, die denen der Fig. 2 und 3 bezogen auf Seitentoleranzen weitgehend ent­ sprechen. Aus der Zuordnung der Kennungen zu den mit einem bestimmten Mindestpegel empfangenen Informationen zu den bei­ den Fahrzeugantennen läßt sich erkennen, für welche Fahrrich­ tung die Informationen gelten sollen.

Zum Zwecke der hochgenauen Eigenortung von Fahrzeugen auf der Strecke beim Passieren eines Gleisgerätes läßt sich das punktgenaue Fluchten von Gleis- und Fahrzeugantennen durch Interpolation der Empfangsmaxima der Empfangsspannungen bei­ der Fahrzeugantennen nachträglich berechnen. Der genaue Fahrort des Fahrzeugs ergibt sich durch Fortschreiben des Ortungspunktes nach Maßgabe des seither zurückgelegten Fahr­ weges und des Abstandes zwischen dem gewählten Bezugspunkt auf dem Fahrzeug von den Fahrzeugantennen. Die Doppelanten­ nenanordnung hat weiterhin den Vorteil, daß das Übersprechen zu einem Nachbargleis bei zwei Antennen, die quasi jeweils nach einer Seite ausgerichtet sind, für die eine Antenne praktisch entfällt und damit Probleme, die durch evtl. Über­ sprechen auftreten, beherrscht werden.

Claims (7)

1. Zugbeeinflussungseinrichtung zur punktförmigen Übertragung von fahrrichtungsbezogenen Daten von der Strecke auf vorüber­ laufende Fahrzeuge unter Verwendung zweier voneinander ent­ koppelter Gleisantennen und mindestens einer beim Vorbeifah­ ren induktiv mit diesen koppelnden Fahrzeugantenne, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Gleisantennen (GA1, GA2) in Fahrrichtung in dichtem Abstand aufeinanderfolgend in einem gemeinsamen Ge­ häuse (G) angeordnet und unter einem vorgegebenen Winkel zur Vertikalen ausgerichtet sind und in bzw. entgegen der Regel­ fahrrichtung abstrahlen,
daß jede Gleisantenne Daten in Verbindung mit einer Kennung (A, B) abstrahlt, welche die Zuordnung dieser Daten zu der einen bzw. anderen Regelfahrrichtung angibt und
daß jeweils zwei auf die eine bzw. andere Gleisantenne ausge­ richtete Fahrzeugantennen (FA1, FA2) vorgesehen sind, die in Fahrrichtung so voneinander beabstandet angeordnet sind, daß sie beim Überfahren der Gleisantennen gleichzeitig jeweils mit beiden Gleisantennen koppeln, wobei der gleichzeitige Empfang von Daten, denen unterschiedliche Kennungen beigege­ ben sind, mit einem Pegel oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes (SW) durch beide Fahrzeugantennen auf dem Fahr­ zeug aus der Kenntnis der Zuordnung dieser Kennungen (A, B) zu den beiden Gleisantennen (GA1, GA2) und dem Empfang dieser Kennungen über die eine oder andere Fahrzeugantenne (FA2, FA1) eine fahrrichtungsabhängige Selektion der übermittelten Daten zuläßt.

2. Zugbeeinflussungseinrichtung zur punktförmigen Übertragung von fahrrichtungsbezogenen Daten von der Strecke auf vorüber­ laufende Fahrzeuge unter Verwendung zweier voneinander ent­ koppelter Gleisantennen und mindestens einer beim Vorbeifah­ ren induktiv mit diesen koppelnden Fahrzeugantenne, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleisantennen auf gleicher Höhe quer zur Fahr­ richtung unter einem vorgegebenen Winkel zur Vertikalen aus­ gerichtet sind und zur einen bzw. zur anderen Seite seitlich aus dem Gleis heraus abstrahlen, wobei jede Gleisantenne Da­ ten in Verbindung mit einer Kennung überträgt, welche die Zu­ ordnung der Daten zu der einen bzw. anderen Fahrrichtung an­ gibt und daß jeweils zwei auf die eine bzw. der andere Gleisantenne ausgerichtete Fahrzeugantennen vorgesehen sind, die quer zur Fahrrichtung so voneinander beabstandet angeord­ net sind, daß sie beim Überfahren der Gleisantennen jeweils mit beiden Gleisantennen koppeln, wobei der gleichzeitige Empfang von Daten, denen unterschiedliche Kennungen beigege­ ben sind, mit einem Pegel oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes durch beide Fahrzeugantennen auf dem Fahrzeug aus der Kenntnis der Zuordnung dieser Kennungen zu den beiden Gleisantennen und dem Empfang dieser Kennungen über die eine oder andere Fahrzeugantenne eine fahrrichtungsabhängige Se­ lektion der übermittelten Daten zuläßt.

3. Zugbeeinflussungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleisantennen (GA1, GA2) zwischen den Schienen symmetrisch zur Gleismitte im Gleis angeordnet ist.

4. Zugbeeinflussungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abstand der Fahrzeugantennen (FA1, FA2) voneinander etwa das ein- bis dreifache des vertikalen Ab­ standes der Fahrzeugantennen von den Gleisantennen (GA1, GA2) beträgt.

5. Zugbeeinflussungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleisantennen senkrecht aufeinander stehen.

6. Zugbeeinflussungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleisantennen die von ihnen zu übertragenden Daten zeitlich versetzt übermitteln und daß die Fahrzeuge für die fahrrichtungsanhängige Zuordnung der Daten auch deren zeitlichen Versatz bewerten.

7. Zugbeeinflussungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge ihren genauen Fahrort durch Interpolation der Empfangsmaxima der Empfangsspannungen beider Fahrzeugan­ tennen bestimmten.