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Die
Erfindung betrifft eine Schienentrasse aus einzelnen Schienenstößen, mit
zumindest einem elektronischen Identifizierungselement für die Schienenstöße, zum
Austausch von Daten mit einer Abfrageeinheit.
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Bei
einer Schienentrasse der eingangs beschriebenen Ausgestaltung entsprechend
DE 195 49 219 C1 geht
es darum, Schmierstoff auf die Oberfläche eines Schienenradkranzes
und/oder einen Schienenstoßes
aufzubringen. Dabei lässt
sich die bekannte Vorrichtung in Abhängigkeit vom Steuersignal einer
Steuereinrichtung betätigen.
Die Steuereinrichtung verfügt über einen
Signalgeber, welcher ein Abfragesignal an jeweils ein im Bereich
eines Gleiskörpers
angeordnetes Identifizierungselement absendet. Zusätzlich ist
ein Signalempfänger
zum Empfang eines Identifizierungssignales vorgesehen, welches das
Identifizierungselement nach Empfang des Abfragesignals abgibt.
Bei dem Identifizierungselement handelt es sich um einen Transponder,
welcher nach Empfang eines Hochfrequenz-Suchimpulses ein kodiertes
Hochfrequenz-Identifizierungssignal aussendet. Auf diese Weise lässt sich
der jeweilige Streckenabschnitt der Schienentrasse sicher erkennen
und wird gewährleistet,
dass der jeweils zu schmierende Streckenabschnitt unter Berücksichtigung
der erforderlichen Zeit zum Fördern
des Schmierstoffes einwandfrei mit dem Schmierstoff versorgt wird.
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Neben
solchen elektronischen Identifizierungselementen verfügen Schienenstöße von Schienentrassen über mechanische
Identifizierungselemente wie Markierungen, Gravuren, Farbaufträge etc..
Diese dienen üblicherweise
dazu, den Schienenstoß zu
charakterisieren, beispielsweise hinsichtlich seiner Tragfähigkeit
des eingesetzten Materials, des Herstellungsjahres etc.. Solche
mechanischen Markierungen sind jedoch mit dem Nachteil verbunden,
dass sie – insbesondere
nach längerer
Standzeit der Schienenstöße – kaum noch
sicher ausge lesen werden können.
Hierfür
sind Korrosionen an den Schienenstößen und/oder Verschmutzungen
verantwortlich. Außerdem
lassen sich solche Markierungen – wenn überhaupt – nur mit zusätzlichen
Hilfsmitteln, wie einer Taschenlampe und zudem unkomfortabel ablesen,
weil sie sich meistens an relativ unzugänglichen Stellen befinden.
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Der
Stand der Technik nach der einleitend angegebenen
DE 195 49 219 C1 hat diese
zuvor erläuterten
Probleme nicht maßgeblich
beeinflussen können.
Denn in diesem Zusammenhang werden mit einem Identifizierungssignal
Informationen wie "Beginn
linke Kurve" oder "Ende der Kurve" zwischen dem Identifizierungselement
und der Abfrageeinheit ausgetauscht. D. h., es geht ausschließlich um
den Streckenverlauf und daraus resultierende Anforderungen für eine eventuelle
Schmierung und nicht um die Eigenschaften und Beschaffenheiten der Schienentrasse.
Hier setzt die Erfindung ein.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Schienentrasse
aus einzelnen Schienenstößen der
eingangs beschriebenen Ausgestaltung so weiter zu entwickeln, dass
eine einwandfreie Identifizierung der Schienenstöße und ihrer Charakteristika
gelingt.
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Zur
Lösung
dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Schienentrasse
aus einzelnen Schienenstößen im Rahmen
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizierungselement
und die Abfrageeinheit zur Übermittlung
von schienenspezifischen Identifizierungs- und/oder Kontrolldaten
zwischen ihnen eingerichtet sind. Das heißt, dass die vorgenannten schienenspezifischen Identifizierungs-
und/oder Kontrolldaten zwischen dem Identifizierungselement und
der Abfrageeinheit ausgetauscht werden. Im Gegensatz zu der
DE 195 49 219 C1 geht
es also erfindungsgemäß primär darum,
schienenspezifische Daten von dem Identifizierungselement auf die
Abfrageeinheit (sowie ggf. umgekehrt) zu übertragen. Meistens werden
diese schienen spezifischen Identifizierungs- und/oder Kontrolldaten
praktisch ausschließlich
ausgetauscht, wenngleich
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(Hieran
schließen
sich die ursprünglichen Beschreibungsseiten
3 bis 10 in unveränderter
Reihenfolge an.) natürlich
auch andere Daten, beispielsweise über den Streckenverlauf, Berücksichtigung finden
können.
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Entscheidend
ist jedoch der Umstand, dass die schienenspezifischen Identifizierungs-
bzw. Kontrolldaten nicht mehr mechanisch auf der Schiene durch beispielsweise
Markierungen oder Gravuren angebracht zu werden brauchen, sondern
vielmehr elektronisch ausgelesen werden können. Bei diesen schienenspezifischen
Identifizierungsdaten bzw. Kontrolldaten mag es sich um Charakteristika
der einzelnen Schienenstöße, wie
den Hersteller, die Herstellungscharge, das Alter, die Festigkeit,
die Materialwahl, Chargennummer, Herstellermarke, max. Belastung
etc. handeln. Diese sämtlichen
Daten können
folglich erfindungsgemäß problemlos
und aufwandsarm von der Abfrageeinheit ermittelt werden, ohne dass
der jeweilige Schienenstoß beispielsweise zuvor
gereinigt, entrostet etc. werden müsste. Auch ist der Auslesevorgang
deutlich vereinfacht, weil ein Kontrolleur nicht mehr eventuelle
Markierungen an unzulänglichen
Stellen begutachten muss, sondern lediglich die Abfrageeinheit in
die Nähe
des interessierenden Schienenstoßes zu bringen braucht, um mit
dessen Hilfe das Identifizierungselement auszulesen.
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Tatsächlich findet
dieser Auslesevorgang regelmäßig drahtlos
statt, wenngleich grundsätzlich auch
ein kontaktgebundener Auslesevorgang denkbar ist und von der Erfindung
umfasst wird. In der Regel wird jedoch so vorgegangen, dass die
Abfrageeinheit (mit eigener Energiequelle) ein Trägersignal erzeugt
und auf diese Weise elektrische Energie in eine Antennenanordnung übermittelt,
welche Bestandteil des elektronischen Identifizierungselementes
ist. Bei dem Identifizierungselement handelt es sich nicht einschränkend um
einen Transponder, also ein kombiniertes Sende-/Empfangsgerät, welches nach
Empfang eines Abfrageimpulses bzw. des Trägersignals seitens der Abfrageeinheit
einen Antwortimpuls aussendet. Meistens wird dieser Antwortimpuls
auf einer anderen Frequenz ausgesandt, als diejenige, welche vom
Abfrageimpuls genutzt wird. Zusätzlich
kann eine Verschlüsslung
der übermittelten Daten
stattfinden. Das ist jedoch nicht zwingend. Geeignete Transponder,
welche die zuvor beschriebene induktive Kopplung nutzen, werden
beispielhaft in
US-PS 3 299 424 beschrieben,
auf die ausdrücklich verwiesen
sei.
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Sofern
das Identifizierungselement zusätzlich
noch mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelt ist, lassen sich
außer
den beschriebenen schienenspezifischen Identifizierungsdaten, die
zumeist unveränderlich
sind, belastungsspezifische Identifizierungs- und Kontrolldaten
vom Identifizierungselement auf die Abfrageeinheit übermitteln.
Solche belastungsspezifischen Identifizierungs- bzw. Kontrolldaten
geben Auskunft über
beispielsweise die Anzahl an Fahrzeugbewegungen über die Schienentrasse bzw.
den jeweiligen Schienenstoß,
ggf. das Gewicht des zugehörigen
Fahrzeuges, Temperaturverläufe
etc. Auf diese Weise werden neben gleichsam fixen Charakteristika
für die
Schienenstöße auch
belastungsabhängige
Daten zur Verfügung
gestellt, die anschließend
ausgewertet werden können. So
lassen sich anhand dieser belastungsabhängigen Daten beispielsweise
Wartungsintervalle festlegen und überprüfen. Darüber hinaus kann aus diesen
Daten ggf. ein zukünftiger
Austausch einzelner oder mehrerer Schienenstöße abgeleitet und prognostiziert
werden.
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Ferner
mögen zwischen
dem Identifizierungselement und der Abfrageeinheit nicht nur schienenspezifische
oder belastungsabhängige
Daten ausgetauscht werden, sondern es können auch lageabhängige Daten
eine Berücksichtigung
erfahren. Beispielsweise ist es denkbar, die räumliche Position der einzelnen
Schienenstöße anhand
des Identifizierungssignales bzw. des vom Identifizierungselement ausgesandten
Antwortimpulses zu ermitteln und auch über bestimmte Zeiträume zu erfassen.
Dadurch kann beispielsweise ein Versatz einzelner Schienenstöße in der
Schienentrasse beobachtet und zeitlich protokolliert werden. Das
ist von besonderer Bedeutung, wenn die Schienen trasse bzw. die einzelnen
Schienenstöße nach
vorteilhafter Ausgestaltung untertägig angeordnet sind und Bewegungen
der Schienenstöße aufgrund
von beispielsweise Bergsenkungen erwartet werden. Dabei lässt sich
die jeweilige örtliche
Position des Schienenstoßes
im Detail dadurch ermitteln, dass beispielsweise mindestens drei
(örtlich
voneinander beabstandete) Abfrageeinheiten vorgesehen sind und das
Identifizierungssignal bzw. der Antwortimpuls des Identifizierungselementes
von drei unterschiedlichen Raumrichtungen aus empfangen, in deren
Schnittpunkt sich das Identifizierungselement und mit ihm der zugehörige Schienenstoß befinden.
Selbstverständlich kann
anstelle mit drei Abfrageeinheiten auch mit nur einer einzigen Abfrageeinheit
gearbeitet werden, die drei definierte (örtlich voneinander beabstandete) Positionen
gegenüber
dem Identifizierungselement bzw. Schienenstoß einnimmt und so die zuvor
beschriebene räumliche
Information erhält.
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Das
Identifizierelement sowie der optionale Sensor verfügen über wenigstens
eine Antenne bzw. eine Antennenanordnung zur induktiven Kopplung mit
der Abfrageeinheit und/oder einer fahrzeugseitigen Energiequelle.
Tatsächlich
kann beispielsweise ein die Schienentrasse nutzendes Fahrzeug bei
jedem Passieren des Identifizierungselementes bzw. zugehörigen Sensors
die vorgenannten Einrichtungen mit Strom versorgen, so dass der
Sensor in der Lage ist, die Belastung durch das Fahrzeug zu registrieren,
beispielsweise die über
den jeweiligen Schienenstoß rollenden
Achsen zu zählen
und diese in einem nicht flüchtigen
Speicher abzulegen. Dadurch gehen diese Informationen nicht verloren,
und zwar auch dann nicht, wenn die Energiequelle in Gestalt des
Fahrzeuges nicht mehr zur Verfügung
steht. Auf diese Weise ist es möglich
und denkbar, dass das Identifizierungselement und/oder der Sensor
keine eigene Energiequelle aufweisen, vielmehr durch die Abfrageeinheit
und/oder eine fahrzeugseitige Energiequelle mit elektrischer Energie
versorgt werden.
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Das
Identifizierungselement und/oder der Sensor können getrennt voneinander ausgeführt sein.
In der Regel wird man jedoch auf eine integrale Baueinheit zurückgreifen,
die als anwendungsspezifischer Mikrochip ausgebildet ist.
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Ferner
hat es sich bewährt,
wenn das Identifizierungselement und/oder der Sensor in jeden einzelnen
oder ausgewählte
Schienenstöße integriert sind.
Dadurch kann im Idealfall jeder einzelne Schienenstoß nicht
nur identifiziert; sondern auch im Hinblick auf seine spezifischen
Belastungen untersucht werden. Dabei werden das Identifizierungselement und/oder
der Sensor im allgemeinen in eine Ausnehmung eingelassen und hierin
vergossen oder in der Ausnehmung verschlossen platziert, um eine
Beschädigung
zu vermeiden. Die Ausnehmung ist regelmäßig an einer geschützten Oberfläche des
jeweiligen Schienenstoßes
angeordnet, beispielsweise an einer Lauffläche gegenüberliegenden Oberfläche.
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Bei
den Schienenstößen handelt
es sich nicht einschränkend
um Profillaufschienenstöße für Einschienenhängebahnen,
die eine untertägige Schienentrasse
bilden, welche beispielsweise im Bergbau oder Tunnelbau zum Einsatz
kommen.
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Im
Ergebnis wird eine Schienentrasse aus einzelnen Schienenstößen zur
Verfügung
gestellt, die eine besonders komfortable Identifizierung der einzelnen
Schienenstöße und ihrer
spezifischen Belastungen während
der Betriebsdauer ermöglicht. Dazu
mag ein Kontrolleur mit einer mobilen Abfrageeinheit ausgerüstet werden,
die wie ein gebräuchliches
Sendeempfangsgerät,
beispielsweise Funkgerät
oder Handy gestaltet ist. Mit Hilfe dieser Abfrageeinheit kann der
Kontrolleur die Schienentrasse abgehen und wird bei seinem Kontrollgang über sämtliche
relevanten Informationen betreffend jeden einzelnen Schienenstoß informiert.
Denkbar ist es ergänzend,
dass zusätzlich
wartungsrelevante Daten oder andere Informationen unmittelbar an
eine Leitzentrale per Funk übermittelt
werden, welche beispielsweise eine anschließende Wartung und/oder einen
Austausch und/oder eine Reparatur einzelner Schienenstöße initiiert.
Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert;
es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Schienentrasse
in der Ausgestaltung als untertägiger
Schienenausbau in schematischer Seitenansicht,
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2 einen
einzelnen Schienenstoß im Querschnitt,
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3 das
elektronische Identifizierungselement im Detail und
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4 die
Datenübertragung
prinzipiell.
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In
der 1 ist eine Schienentrasse aus einzelnen Schienenstößen 1 dargestellt.
Bei diesen Schienenstößen 1 handelt
es sich nicht einschränkend
um Profilllaufschienenstöße 1 mit
l-förmigem Querschnitt
entsprechend der 2. Tatsächlich weist der jeweilige
Schienenstoß 1 einen
Oberflansch 2 und einen Laufflächen 4 bildenden Unterflansch 3 auf.
Auf den Laufflächen 4 bewegen
sich Rollen einer nicht dargestellten Einschienenhängebahn.
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Der
Oberflansch 2 weist auf seiner Oberseite eine im Querschnitt
taschenförmige
Ausnehmung 5 unter Bildung des im Wesentlichen gabel- bzw.
U-förmigen
Oberflansches 2 auf. Der Unterflansch 3 besitzt
auf seiner Unterseite eine im Querschnitt taschenförmige Ausnehmung 6 unter
Bildung des im Wesentlichen umgekehrt gabelförmigen bzw. U-förmigen Unterflansches 3 mit
den von der U-Basis beidseitig des I-Steges gebildeten Laufflächen. Die taschenförmige Ausnehmung 5 im
Oberflansch 2 ist zur teilweisen Aufnahme von Aufhängeelementen
einer Aufhängevorrichtung 7 an
den Schienenenden eingerichtet und dient im Übrigen dazu, ein in 2 angedeutetes
elektronisches Identifizierungselement 10 aufzunehmen.
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Die
taschenförmige
Ausnehmung 6 im Unterflansch ist zur teilweisen Aufnahme
von Gelenkteilen einer angedeuteten gelenkigen Schienenverbindung 8 an
den Schienenenden eingerichtet. Sowohl der U-förmige Oberflansch 2 als
auch der U-förmige Unterflansch 3 weisen
sich innenseitig gegen die U-Basis konisch erweiternde U-Schenkel 9 auf. – Es sollte
betont werden, dass die in den 1 und 2 dargestellte
Schienentrasse nur als Beispiel anzusehen ist und selbstverständlich auch
anders gestaltete Schienentrassen von der Erfindung umfasst werden,
und zwar ebenso solche, die Übertage verlaufen.
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Das
in der Ausnehmung 5 im Oberflansch 2 und damit
geschützt
und der Lauffläche 4 gegenüberliegend
angeordnete Identifizierungselement 10 dient dazu, Daten
mit einer in 2 schematisch dargestellten
Abfrageeinheit 11 auszutauschen. Das geschieht drahtlos,
wie die 2 und 3 andeuten. Bei
den ausgetauschten Daten handelt es sich primär um schienenspezifische Identifizierungs-
und/oder Kontrolldaten, die vom Identifizierungselement 10 zur Abfrageeinheit 11 hin
(oder auch zurück) übermittelt werden.
Als schienenspezifische Identifizierungsdaten kommen Charakteristika
der Schienenstöße 1 wie
Charge, Hersteller, Alter, Festigkeit, Material, Chargennummer,
Herstellermarke, maximale Belastung, Festigkeit etc. in Frage.
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Das
Identifizierungselement 10 ist mit einem Sensor 12 gekoppelt
und bildet mit diesem zusammen nicht einschränkend eine integrale Baueinheit 10, 12 in
Gestalt eines Mikrochips oder Transponders 10, 12,
welcher in der Ausnehmung 5 aufgenommen und hierin beispielsweise
eingegossen wird. Der Sensor 12 ist in der Lage, beispielsweise
die Anzahl an Fahrzeugbewegungen der Einschienenhängebahn
im Beispielfall zu ermitteln und zu zählen und ggf. deren Gewicht
zu erfassen. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels
wird lediglich die Anzahl der Achsen der jeweiligen Einschienenhängebahn
gezählt, welche über den
zugehörigen
Schienenstoß 1 – beginnend
beispielsweise ab dem Einbauzeitpunkt des Schienenstoßes 1 – gerollt
sind.
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Sowohl
das Identifizierungselement 10 als auch der angeschlossene
Sensor 12 verfügen über keine
eigene Energiequelle. Dadurch sind das elektronische Identifizierungselement 10 inklusive
Sensor 12 bzw. ist die integrale Baueinheit 10, 12 wartungsarm
und gleichsam autark. Tatsächlich
werden sowohl das Identifizierungselement 10 als auch der Sensor 12 durch
die Abfrageeinheit 11 und/oder eine nicht dargestellte
fahrzeugseitige Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt.
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Im
Detail verfügt
die Baueinheit 10, 12 über eine Antennenanordnung 13,
welche induktiv mit einer zugehörigen
Antennenanordnung 14 in der Abfrageeinheit 11 bzw.
dem Fahrzeug respektive der Einschienenhängebahn gekoppelt wird. Dadurch kann
von der Abfrageeinheit 11 bzw. dem Fahrzeug elektrische
Energie auf das Identifizierungselement 10 bzw. den Sensor 12 übertragen
werden. Tatsächlich
generiert die Abfrageeinheit 11 bzw. das Fahrzeug ein in 4 dargestelltes
Trägersignal 15,
welches einen Strom in der Antennenanordnung 13 der Baueinheit 10, 12 induziert
und somit die Baueinheit 10, 12 bzw. den dadurch
insgesamt gebildeten Transponder in Betrieb setzt.
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Als
Folge hiervon generiert der Transponder 10, 12 bzw.
die Baueinheit 10, 12 ein Rücksignal bzw. einen Antwortimpuls
mit beispielsweise der halben Frequenz des Trägersignals 15 bzw.
des Abfrageimpulses, welches (welcher) von der Abfrageeinheit ausgesandt
wird. Dadurch kommt es nicht zu eine Störung zwischen einerseits dem
Rücksignal
und andererseits dem Trägersignal 15. – Lediglich
der Vollständigkeit
halber dargestellte Kapazitäten 16 einerseits
in der Baueinheit 10, 12 und andererseits 17 in der
Abfrageeinheit 11 deuten an, dass es sich jeweils um Schwingkreise
handelt und belegen die vorgenommene induktive Kopplung.
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Die 4 stellt
nun die Datenübermittlung schematisch
dar, und zwar anhand der sogenannten FSK-Methode (frequency shift
keying). Diese kommt nur beispielhaft und nicht einschränkend zum
Einsatz. Tatsächlich
greift diese Methode auf das bereits angesprochene hochfrequente
Trägersignal 15 zurück, welches
nicht nur die erforderliche Energie für den Transponder 10, 12 bzw.
die Baueinheit 10, 12 zur Verfügung stellt, sondern mit halbierter
Frequenz (und natürlich
verringerter Amplitude) von der Baueinheit 10, 12 als
Rücksignal
zur Abfrageeinheit 11 übermittelt
wird. Bei dem FSK-Verfahren ändert
sich die Frequenz und korrespondiert zu einem zugehörigen seriellen
Datenwort über
der Zeit, wie dies in der 4 dargestellt
ist. D. h., die Frequenzänderungen bestimmen
eine serielle Datenfolge, die in der Abfrageeinheit 11 als
Dateninformation ausgewertet werden kann.
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Zu
erwähnen
ist noch ein Speicher 18 als Bestandteil der Baueinheit 10, 12,
bei dem es sich um einen nicht flüchtigen Halbleiterspeicher
handelt. Mit Hilfe dieses Speichers 18 können beispielsweise vom
Sensor 12 erfasste Belastungswerte (im Beispielfall die
Anzahl der über
den jeweiligen Schienenstoß 1 seit
dessen Einbau gerollten Achsen von Einschienenhängebahnen) abgespeichert werden
und bei Bedarf an die Abfrageeinheit 11 eine Übermittlung erfahren.
Tatsächlich
verfügt
im Rahmen der Darstellung jeder einzelne Schienenstoß 1 über das
Identifizierungselement 10 bzw. die Baueinheit 10, 12,
so dass für
jeden Schienenstoß 1 individuelle
Daten zur Verfügung
stehen.