DE19823534C1 - Anordnung für die Energie- und Datenübertragung bei einer Fahrzeugkette aus Einzelfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Insbesondere für eine Fahrzeugkette mit einer Vielzahl von mobilen Einzelfahrzeugen, wie Zug aus Lokomotive und einer Mehrzahl von einzelnen Waggons, muß Energie einerseits und Dateninformation andererseits übertragen werden. Gemäß der Erfindung sind Koppelelemente (1, 1', 1''...) zwischen den einzelnen Fahrzeugen (A, B, C...) zur Übertragung von gleichermaßen der Energie und der Dateninformation vorhanden, wobei die Übertragung der Information im Fahrzeug (A, B, C...) über Lichtleiter (50, 50'...) erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Energie- und Datenübertragung bei einer Fahrzeugkette aus Einzelfahrzeugen, wie insbesondere Zug aus Lokomotive und einer Mehrzahl von Waggons.

Bei Fahrzeugen, die zusammen im Verbund fahren, muß zwischen den einzelnen Fahrzeugen einerseits Energie und andererseits Information übertragen werden. Dies ist für sich gesehen jeweils bekannt.

Aus den Veröffentlichungen Funkschau 21/1987, Seiten 41 bis 44, und Signal und Draht 1986, Heft 10, Seiten 217 bis 224, wird im einzelnen beschrieben, wie für künftige Generationen des ICE die Zugsteuerung mit Lichtwellen-Datenübertragung erfolgt. Weiterhin ist in der EP 0 808 761 A1 eine Methode zur Bestimmung einer der Position eines Waggons in einer Zugfolge aus Lokomotive und einzelnen Waggons beschrieben, bei denen die Lokomotive und/oder die einzelnen Waggons über Koppelelemente zur Energieübertragung verbunden sind und über diese Energieleitung gleichzeitig Identifikationssignale von den einzelnen Waggons zu einem zentralen Rechner in der Lokomotive übertragen werden.

Insbesondere bei Güterzügen spielt die Logistik eine große Rolle. Solche Güterzüge werden in den Rangierbahnhöfen ent­ sprechend den jeweiligen Anforderungen als Verbund zusammen­ gestellt und gegebenenfalls wieder aufgelöst. Konkret heißt dies, daß jeweils einzelne Waggons mechanisch zusammen­ gekuppelt und gegebenenfalls wieder entkuppelt werden müssen, womit gleichermaßen auch pneumatische und elektrische Ver­ bindungen hergestellt werden müssen. Dabei sind nach dem Stand der Technik meist noch manuelle Eingriffe notwendig.

Seit einiger Zeit ist man bemüht, speziell bei Güterzügen mechanische Vorgänge beim Kuppeln bzw. Entkuppeln automatisch durchzuführen. Dabei ist es aber zwingend erforderlich, diese Vorgänge zu kontrollieren. Im allgemeinen wird nach der Zu­ sammenstellung eines Güterzuges in einer automatischen Rangieranlage von einer Überwachungsperson das Vorhandensein der geforderten Waggons überprüft und in ein Datenlesegerät eingegeben. Dafür werden beispielsweise die Züge von der Überwachungsperson abgelaufen und die Identität der einzelnen Waggons erfaßt.

Letzteres zeigt, daß das Zusammenstellen von Güterzügen und Rangieren auf Güterbahnhofanlagen immer noch vergleichsweise zeitaufwendig ist. Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Anordnung aus Einzelfahrzeugen den zeitlichen Aufwand beim Zusammenstellen und/oder Rangieren zu verkürzen. Statt einer manuellen Überprüfung durch Überwachungspersonen soll eine automatisierte Kontrolle möglich sein.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung wird neben der Übertragung von gleicher­ maßen elektrischer Energie und Dateninformationen in jedem Waggon eine Schnittstelle zu einem Prozeßrechner gebildet. Damit sind Module gebildet, die jeweils eine dezentrale Intelligenz definieren. Vorzugsweise sind zur Anwendung bei Fahrzeugketten aus Lokomotive und einer Mehrzahl von Waggons ein sogenanntes intelligentes Lockmodul und weiterhin jeweils ein intelligentes Waggonmodul vorhanden. Dabei kann das intelligente Lokmodul an das allgemeine Steuersystem für die Lokomotive datentechnisch angebunden sein und mit diesem kommunizieren. Dem intelligenten Waggonmodul ist dagegen jeweils ein weiteres Slave-Waggonmodul zugeordnet.

Im Rahmen der Erfindung weisen die einzelnen Fahrzeuge Koppelelement auf, die jeweils ein kontaktierendes Stecker­ system bilden. Ein so gebildetes Steckersystem kann auto­ matisch kuppelnd und entkuppelnd ausgebildet sein, wobei die Dateninformation als modulierte Spannung über 100 V über­ tragen wird. Dazu ist für die Datenübertragung dem Koppel­ element jeweils eine Einheit zur Pegelwandung zugeordnet, der weiterhin eine Kommunikationseinheit und eine Einheit zur Prozeßankopplung zugeordnet ist. Diese Einheiten können jeweils ein gemeinsames Modul bilden.

Mit der Erfindung ist nunmehr eine verbesserte Kommunikation bei Güterzügen möglich. Im Rahmen der automatischen Rangier­ systeme erfolgt das Entkuppeln bzw. Zusammenkuppeln einzelner Waggons weitestgehend automatisch, was auch bisher schon der Fall sein konnte. Da nunmehr aber jedes Einzelfahrzeug das Modul mit einer eigenen Intelligenz aufweist, ist nach dem Zusammenkoppeln eine direkte Kommunikation der einzelnen Waggons untereinander und aller Waggons mit der Lokomotive möglich. Die Module der Waggons können ihre Informationen direkt in das Lokmodul weiterleiten und die Information in das zentrale Steuersystem einbringen. Eine visuelle Kontrolle über eine Überwachungsperson ist damit überflüssig.

Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung eine Verbesserung beim Betrieb von Güterzügen, der beim Zusammenstellen und Rangieren der Waggons mit der mechanischen Kopplung der Einzelwaggons anfängt und mit der zentralen Informations­ weitergabe endet. Dabei ist durch die Erfindung in besonders einfacher Weise die Energieübertragung einerseits und die Informationsübertragung andererseits gekoppelt. Da insbeson­ dere die Informationsübertragung nunmehr nahezu 100% sicher ist, können mit einer derartigen Übertragung auch weitere Vorgänge, beispielsweise das Bremsen, überwacht und gesteuert werden. Auch damit wird eine wesentliche Beschleunigung der bisher aufwendigen Rangier- und Kontrollvorgänge in Rangier­ anlagen bewirkt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungs­ beispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patent­ ansprüchen. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Energieübertragung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Datenübertragung.

Beide Figuren werden teilweise gemeinsam beschrieben.

Ein Güterzug besteht aus einer Zuglokomotive und beispiels­ weise bis zu 64 einzelnen Güterwaggons. Die einzelnen Waggons müssen untereinander und mit der Lokomotive mechanisch ge­ kuppelt werden, wobei beim Stand der Technik davon abgesehen weiterhin pneumatische Leitungen insbesondere für die Bremsen gekoppelt werden müssen und weiterhin auch elektrische Lei­ tungen, insbesondere für Licht oder auch als Kontrolleitungen für bestimmte Funktionen. In den Figuren sind in abstrahier­ ter Darstellung eine Zugkette aus einer Lokomotive und zwei Waggons dargestellt. Wesentlich sind dabei jeweils die Kop­ pelelemente 1, 1', 1", ..., welche die einzelnen Waggons untereinander und den ersten Waggon mit der Lokomotive ver­ binden. Allgemein können Fahrzeuge A, B, C, ... miteinander verbunden sein.

Die Koppelelemente sind als automatisch kuppelnde und entkuppelnde Elemente ausgebildet und bilden elektrisch ein kontaktgebendes Steckersystem. Damit können physikalisch gesehen beliebige Spannungen, insbesondere Spannungen über 100 V, beispielsweise 400 V, übertragen werden.

Den Koppelelementen 1, 1', 1"... sind jeweils DC-Wandler 2, 2', 2"... zugeordnet, die eine übertragene Spannung von beispielsweise 400 V auf beispielsweise 110 V transformieren, womit eine entsprechende Bordversorgung sichergestellt ist. Es können weiterhin auch Wechselspannungswandler vorhanden sein, mit denen beispielsweise im europäischen Ausland die Waggons mit beispielsweise AC 230 V 50/60 Hz gespeist werden können, ohne daß irgendwelche weitere Eingriffe notwendig wären.

Bei der Energieübertragung mit 400 V Gleichspannung ist vorteilhaft, daß auch bei kleinen Leiterquerschnitten nur geringe ohmsche Spannungsabfälle auftreten. Verluste durch Leitungsinduktivitäten und Leitungskapazitäten treten nicht auf. Weiterhin ist keine elektromagnetische Störaussendung möglich. Es liegen jeweils sichere Kontaktübergänge vor, was beim Rangieren von Güterwaggons im rauhen Praxisbetrieb unter wechselnden Wetterbedingungen von Bedeutung ist.

Fig. 2 zeigt, daß über die Koppelelemente 1, 1', 1", ... gleichermaßen die Datenübertragung erfolgt. Dabei werden auf die Gleichspannung von 400 V entsprechende Spannungen aufmoduliert.

Fig. 2 zeigt, daß jedes einzelne Fahrzeug zumindest ein intelligentes Modul 20 bzw. 30 aufweist. Dabei ist ein intelligentes Lokmodul ILM im einzelnen mit 20 bezeichnet und besteht aus einer Einheit zur Pegelwandlung 21 und einer Kommunikationseinheit 22, während ein intelligentes Waggon­ modul IWM mit 30 bezeichnet ist und je eine Einheit zur Pegelwandlung 31, eine Kommunikationseinheit 32 und eine Einheit 33 zur Prozeßankopplung beinhaltet.

Das IML 20 ist unmittelbar an das Steuersystem der Lokomotive mit entsprechenden Steuerrechnern und dergleichen anbindbar. Das IWM 30 hat dagegen einen eigenen Steuerrechner, für den in Fig. 2 lediglich die Schnittstelle gezeigt ist. Dem IWM 30 ist ein Slave-Waggonmodul SWM zugeordnet, das mit 40 bezeichnet ist. Beide Module 30 und 40 sind jeweils über Lichtleiter 50 miteinander verbunden.

Über die Lichtleiter 50 erfolgt eine potentialfreie Daten­ übertragung. Dabei ist man nicht an ein bestimmtes Übertra­ gungsprotokoll gebunden. Es können Protokolle des Standes der Technik eingesetzt werden. Vorteilhafterweise kommen mehr­ punktfähige, bit-serielle Protokolle zum Einsatz.

Die Erfindung wurde im einzelnen an Güterzügen beschrieben, da sie vorzugsweise für das Rangieren von schienengebundenen Fahrzeugen geeignet ist. Aber auch bei anderen Fahrzeugketten mit einer Vielzahl von mobilen Einzelfahrzeugen, wie bei­ spielsweise bei Fahrzeugketten aus Schleppkähnen, ist das erfindungsgemäße System anwendbar.

Claims (9)

1. Anordnung für die Energie- und Datenübertragung bei einer Fahrzeugkette aus Einzelfahrzeugen, wie insbesondere Zug aus Lokomotive und einer Mehrzahl von Waggons, mit Koppelelemen­ ten (1, 1', 1", ...) zwischen den Einzelfahrzeugen (A, B, C, ...) zur Übertragung von gleichermaßen der Energie und der Dateninformation, wobei die Datenübertragung im Fahrzeug (A, B, C, ...) über Lichtleiter (50, 50', ...) erfolgt, wozu Einheiten zur Pegelwandlung (21, 31) für die Lichtleiter (50, 50', ...) vorhanden sind, wobei den Einheiten zur Pegel­ wandlung (21, 31) jeweils eine Kommunikationseinheit (22, 32) und eine Einheit (23, 33) zur Prozeßankopplung zugeordnet ist, die ein gemeinsames Modul (ILM, IWM) bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, zur Anwendung bei Fahrzeug­ ketten aus Lokomotive und Waggons, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einheit zur Pegelwand­ lung (31, 31', ...), die Kommunikationseinheit (22, 32, 32', ...) und ggfs. die Einheit (33) zur Prozeßankopplung alter­ nativ ein intelligentes Lok-Modul (ILM) oder ein intelligen­ tes Waggon-Modul (WWM) bilden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen Fahrzeuge (A, B, C, ...) Koppelelemente (1, 1', 1", ...) zur Übertragung der Energie und der Dateninformation aufweisen.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Koppelelemente (1, 1', 1", ...) ein kontaktgebendes Steckersystem bilden.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steckersystem (1, 1', 1", ...) automatisch kuppelnd bzw. entkuppelnd ausgebildet ist, wobei die Dateninformation als modulierte Spannung < 100 V über­ tragen wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kommunikationseinheit (22, 32) eine für Protokollstandards unabhängige Übertragung ermög­ licht.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kommunikationseinheit (22, 32) für mehrpunktfähige, bit-serielle Protokollstandards konfi­ gurierbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem intelligenten Waggon-Modul (IWM) ein sogenanntes Slave-Waggon-Modul (SWM) zugeordnet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Waggon-Module (IWM, SWM) durch den Lichtleiter (50, 50', ...) verbunden sind.