DE202011051720U1

DE202011051720U1 - Vorrichtung zur Übermittlung von ortsgebundenen Nachrichten von Fahrzeugen an eine ortsfeste Infrastruktur

Info

Publication number: DE202011051720U1
Application number: DE202011051720U
Authority: DE
Original assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-01-22
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: EP2769563B1; CA2848236A1; WO2013057024A2; CA2848236C; EP2769563A2; US9131349B2; US20140235272A1; WO2013057024A3

Abstract

Vorrichtung zur Übermittlung von ortsgebundenen Nachrichten von Fahrzeugen (10) an eine ortsfeste Infrastruktur (14, 16), mit mindestens einem an einem Fahrzeug (10) installierten Transponder (20) und mindestens einem ortsfesten Anker (18) in der Form einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Austausch von Signalen mit dem Transponder (20), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22) zur Messung von Laufzeiten der Signale und zur Berechnung des Abstands zwischen Anker (18) und Transponder (20), und eine Bewertungseinrichtung (24) zur Bewertung von in den Signalen des Transponders (20) enthaltenen Nachrichten anhand des gemessenen Abstands.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übermittlung von ortsgebundenen Nachrichten von Fahrzeugen an eine ortsfeste Infrastruktur, mit mindestens einem an einem Fahrzeug installierten Transponder und mindestens einem ortsfesten Anker in der Form einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Austausch von Signalen mit dem Transponder.
Im öffentlichen Nahverkehr ist es häufig erforderlich, dass Nachrichten von den Fahrzeugen aus an eine ortsfeste Infrastruktur übermittelt werden. Beispiele sind etwa die Übermittlung von Weichenstellbefehlen von Straßenbahnen an eine Weichenstellvorrichtung, oder die Übermittlung von Vorranganforderungen von Bussen oder Einsatzfahrzeugen an eine Lichtzeichenanlage. Diese Befehle und Anforderungen sind insofern ortsgebunden, als sie nur dann zulässig sind, wenn sich das betreffende Fahrzeug an einem bestimmten Ort oder innerhalb eines bestimmten Gebietes befindet.
Herkömmliche Vorrichtungen dieser Art arbeiten mit Transpondern und Sende- und Empfangseinrichtungen, die nur eine sehr kurze Reichweite haben. Bei Schienenfahrzeugen ist die Sende- und Empfangseinrichtung zumeist im Gleis installiert, während der zugehörige Transponder im Bodenbereich des Fahrzeugs installiert ist. Eine Kommunikation ist dann nur in dem Augenblick möglich, in dem das Fahrzeug die Sende- und Empfangseinrichtung überfährt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beispielsweise der Weichenstellbefehl nur dann gegeben werden kann, wenn sich das Schienenfahrzeug an dem dafür vorgesehenen Ort befindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, die eine größere Flexibilität bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur Messung von der Laufzeiten der Signale und zur Berechnung des Abstands zwischen Anker und Transponder, und eine Bewertungseinrichtung zur Bewertung von in den Signalen des Transponders enthaltenen Nachrichten anhand des gemessenen Abstands.
Bei dieser Vorrichtung hat die Sende- und Empfangseinrichtung eine größere Reichweite, beispielsweise einige 10 m oder einige 100 m, und sie bildet einen sogenannten Anker, der in größerem Abstand zu dem Ort oder den Orten angeordnet sein kann, von denen aus die Nachrichten übermittelt werden sollen. Das hat bei Schienenfahrzeugen den Vorteil, dass keine Installationsarbeiten im Gleis vorgenommen zu werden brauchen. Außerdem kann die Anzahl der Anker verringert werden, da ein Anker mehrere zulässige Meldeorte der Fahrzeuge bedienen kann. Da jedoch in diesem Fall die Kommunikation zwischen Anker und Transponder auch dann stattfinden kann, wenn sich das Fahrzeug an einem Ort befindet, der kein zulässiger Meldeort ist, wird eine zusätzliche Information über den Ort benötigt, an dem sich das Fahrzeug bei Abgabe der Nachricht befindet. Diese Ortsinformation wird erfindungsgemäß dadurch bereitgestellt, dass die Laufzeiten der zwischen Anker und Transponder ausgetauschten Signale beispielsweise im Anker gemessen werden. Aus den gemessenen Signallaufzeiten lässt sich dann der Abstand zwischen Anker und Transponder berechnen. Da die möglichen Fahrtstrecken der Fahrzeuge sowie auch die Orte der Anker bekannt sind, lässt sich die Abstandsinformation unmittelbar in die benötigte Ortsinformation umrechnen. Die Bewertungseinrichtung dient dann dazu, die von den Fahrzeugen übermittelten Nachrichten im Hinblick auf die Orte der Fahrzeuge zu bewerten. Auf diese Weise kann beispielsweise festgestellt werden, ob sich ein Schienenfahrzeug, das einen Weichenstellbefehl sendet, bei Ausgabe des Befehls in einem für diesen Befehl zugelassenen Streckenbereich befindet. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der Befehl ignoriert.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Orte längs der Strecke, von denen aus gültige Nachrichten, Befehle oder Anforderungen abgesetzt werden können, flexibel konfiguriert und verändert werden können, da hierzu lediglich die Bewertungseinrichtung geeignet programmiert zu werden braucht und keine Änderungen an der installierten Hardware vorgenommen zu werden brauchen. Insbesondere ist es so auch möglich, längere Streckenabschnitte zu definieren, innerhalb derer ein gültiger Befehl gegeben werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird durch mehrfache Abstandsmessung auch die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gemessen, so dass auch die Fahrtrichtung in die Bewertung der Nachricht einfließen kann. So kann beispielsweise spezifiziert werden, dass ein Einsatzfahrzeug bei einer Lichtzeichenanlage an einer Kreuzung nur dann "Grün" anfordern darf, wenn es sich auf die Kreuzung zu bewegt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Grundrissskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Weiche für Schienenfahrzeuge; und
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach 1.
In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 10 dargestellt, beispielsweise eine Straßenbahn, die auf einem Gleis 12 fährt und sich einer Weiche 14 nähert. Wenn sich das Fahrzeug 10 innerhalb eines bestimmten Abstandsbereiches vor der Weiche 14 befindet, soll die Möglichkeit bestehen, vom Fahrzeug 10 aus einen Befehl zum Umstellen der Weiche 14 an eine Weichenstellvorrichtung 16 zu übermitteln. Zu diesem Zweck ist in einer festen Position in Bezug auf die Weiche 14 ein Anker 18 installiert, der eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von Funksignalen enthält. Am oder im Fahrzeug 10 ist ein Transponder 20 installiert, der drahtlos mit dem Anker 18 kommuniziert, wie in 1 durch einen Doppelpfeil symbolisiert wird.
Beispielsweise kann der Anker 18 so konfiguriert sein, dass er periodisch Signalimpulse sendet, die vom Transponder 20 empfangen werden, wenn sich das Fahrzeug 10 innerhalb der Reichweite des Ankers 18 befindet. Der Transponder 20 antwortet auf einen empfangenen Signalimpuls, indem er unverzüglich oder nach einer genau bekannten, vorzugsweise sehr kurzen Verzögerungszeit ein Antwortsignal an den Anker 18 sendet. Der Transponder 20 kann ein passiver Transponder sein, der die zum Senden der Antwort benötigte Energie ausschließlich aus dem vom Anker 18 gesendeten Funksignal enthält. Es kann sich jedoch auch um einen aktiven Transponder handeln, der eine eigene Spannungsversorgung aufweist.
Der Anker 18 enthält eine Messeinrichtung 22, mit der die Signallaufzeit vom Senden des Signalimpulses bis zum Empfang der Antwort vom Transponder 20 gemessen wird. Aus dieser Signallaufzeit lässt sich anhand der Lichtgeschwindigkeit und der bekannten Antwortverzögerung der Abstand zwischen dem Transponder 20 und dem Anker 18 berechnen. Da die Fahrstrecke des Fahrzeugs 10 durch das Gleis 12 vorgegeben ist, lässt sich diesem Abstand unmittelbar ein bestimmter Ort längs des Gleises 12 zuordnen.
Wenn der Führer des Fahrzeugs 10 eine Umstellung der Weiche 14 wünscht, so gibt er einen entsprechenden Stellbefehl an den Transponder 20, der diesen Stellbefehl mit der Antwort auf die vom Anker 18 empfangenen Funksignale an den Anker übermittelt. Der Stellbefehl kann ggf. in mehreren Antworten des Transponders auf aufeinanderfolgende Signalimpulse enthalten sein.
Vom Anker 18 wird der Stellbefehl zusammen mit der zugehörigen Abstandsinformation an eine Bewertungseinrichtung 24 weitergeleitet, die im wesentlichen durch ein elektronisches Datenverarbeitungssystem gebildet wird und wahlweise auch in den Anker 18 integriert sein kann. In der Bewertungseinrichtung 24 erfolgt ggf. die Umrechnung der Abstandsinformation in Ortsinformation längs des Gleises 12. Außerdem sind in der Bewertungseinrichtung 24 Daten gespeichert, die einen bestimmten Abschnitt 26 des Gleises 12 spezifizieren (in 1 schraffiert dargestellt), innerhalb dessen die Ausgabe eines Weichenstellbefehls zulässig ist. Die Bewertungseinrichtung 24 prüft dann, ob sich der Transponder 20 bei Abgabe des Befehls innerhalb dieses Abschnitts 26 befunden hat und gibt in diesem Fall den Stellbefehl an die Weichenstellvorrichtung 16 weiter.
Der Anker 18 kann auch zu einer weitergehenden Kommunikation mit dem Führer des Fahrzeugs 10 genutzt werden. Beispielsweise kann von der Bewertungseinrichtung 24 über den Anker 18 eine Nachricht an den Führer des Fahrzeugs 10 übermittelt werden, wenn der Stellbefehl nicht ausgeführt wurde, unter Angabe des Grundes, weshalb der Befehl nicht ausgeführt wurde. Gegebenenfalls kann diese Kommunikationsstrecke auch für die Kommunikation zwischen dem Führer des Fahrzeugs 10 und einer Leitstelle genutzt werden. Ebenso ist es möglich, die Messeinrichtung 22 für eine fortlaufende Ortung des Fahrzeugs 10 zu benutzen, solange sich dieses im Empfangsbereich des Ankers 18 befindet.
Da der Signalaustausch zwischen dem Anker 18 und dem Transponder 20 periodisch erfolgt, lässt sich auch die Änderung des gemessenen Abstands von Periode zu Periode verfolgen. Das ermöglicht eine Bestimmung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10. Die Entscheidung der Bewertungseinrichtung 24, ob der Stellbefehl weitergeleitet wird oder nicht, kann deshalb auch von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs abhängig gemacht werden.
In 2 ist der oben beschriebene Kommunikationsablauf in einem Flussdiagramm dargestellt. In Schritt S1 wird ein Signalimpuls vom Anker 18 an den Transponder 20 gesendet. In Schritt S2 sendet der Transponder 20 ein Antwortsignal an den Anker 18 zurück. Sofern der Führer des Fahrzeugs 10 einen Stellbefehl gegeben hat, enthält diese Antwort auch den Stellbefehl. In Schritt S3 wird durch die Messeinrichtung 22 die Signallaufzeit gemessen und der aktuelle Abstand zum Transponder 20 berechnet. Die Schritte S1 bis S3 werden periodisch wiederholt. Die gemessenen Abstände und der Stellbefehl werden an die Bewertungseinrichtung 24 übermittelt. Anhand der Abstandsänderungen ermittelt die Bewertungseinrichtung 24 in Schritt S4 die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10. In Schritt S5 prüft die Bewertungseinrichtung 24, ob sich das Fahrzeug auf die Weiche 14 zu bewegt und ob der gemessene Abstand innerhalb des Bereiches liegt, der durch Anfang und Ende des Abschnitts 26 spezifiziert wird. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt S6 der Stellbefehl an die Weichenstellvorrichtung 16 weitergeleitet. Andernfalls wird der Stellbefehl ignoriert oder zurückgewiesen.
Durch einfache Umprogrammierung der Bewertungseinrichtung 24 lassen sich die Grenzen des Abschnitts 26 nach Bedarf verschieben. Der Transponder 18 kann auch mit Fahrzeugen kommunizieren, die sich aus der entgegengesetzten Richtung der Weiche 14 nähern, sei es auf dem Gleis 12 oder auf dem an der Weiche abzweigenden Gleis 28. Auch auf diesen Gleisen können Zonen entsprechend der Zone 26 spezifiziert werden, in denen die Ausgabe von Befehlen zulässig ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können anhand der Abstandsänderungen auch die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge gemessen werden, und die Behandlung der Befehle oder Anforderungen kann von der Geschwindigkeit abhängig gemacht werden.
In einer anderen Ausführungsform können auch mehrere Anker 18 so im Streckennetz installiert sein, dass sich ihre Sende- und Empfangsbereiche zumindest teilweise überlappen. In den Überlappungszonen ist dann durch Triangulation auch eine zweidimensionale Ortung der Fahrzeuge möglich. So kann die Behandlung von Befehlen oder Anforderungen beispielsweise auch davon abhängig gemacht werden, auf welchem Gleis einer mehrgleisigen Strecke bzw. auf welcher Fahrspur einer Straße sich das Fahrzeug befindet.
In Umkehrung des oben beschriebenen Prinzips ist es auch möglich, dass die Kommunikation durch ein vom Transponder 20 gesendetes Signal eingeleitet wird, auf das dann der Anker 18 antwortet. In dem Fall kann die Signallaufzeit wahlweise auch im Transponder gemessen und dann an den Anker gemeldet werden.

Claims

Vorrichtung zur Übermittlung von ortsgebundenen Nachrichten von Fahrzeugen (10) an eine ortsfeste Infrastruktur (14, 16), mit mindestens einem an einem Fahrzeug (10) installierten Transponder (20) und mindestens einem ortsfesten Anker (18) in der Form einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Austausch von Signalen mit dem Transponder (20), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22) zur Messung von Laufzeiten der Signale und zur Berechnung des Abstands zwischen Anker (18) und Transponder (20), und eine Bewertungseinrichtung (24) zur Bewertung von in den Signalen des Transponders (20) enthaltenen Nachrichten anhand des gemessenen Abstands.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sende- und Empfangseinrichtung eine Reichweite von mindestens 10 m, vorzugsweise mindestens 100 m hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bewertungseinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, den gemessenen Abstand mit Abstandswerten zu vergleichen, die einen vorgegebenen Abschnitt (26) längs der Fahrstrecke des Fahrzeugs (10) spezifizieren.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Bewertungseinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, anhand von Änderungen der gemessenen Abstände zwischen Anker (18) und Transponder (20) die Fahrtrichtung des Fahrzeugs (10) zu bestimmen.