DE2053880A1 - Einrichtung zur Informationsubertra gung zwischen einer Fahrbahn und Fahrzeugen - Google Patents

Einrichtung zur Informationsubertra gung zwischen einer Fahrbahn und Fahrzeugen

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Description

Dl PL.-I NQ. H. STEH MANN as Nürnberg 2 DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER Γ^ΖΓ"
.VAT:
PATENTANWÄLTE TELEGRAMM-ADRESSE: STE H P ATE NT
TELEX OÄ-23135
BANKKONTEN: DEUTSCHE BANK AG. NORNBERG NR.M11*4 POSTSCHECKKONTO: NORNIERO «7011
Nürnberg, den 2.11.7ο 115Λ5
British Railways Board, 222, Marylebone Road, London, N.W.I,
England
"Einrichtung zur Informationsübertragung zwischen einer Fahrbahn und Fahrzeugen"
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übermittlung von Informationen zwischen einer Fahrbahn und Fahrzeugen und findet insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Anwendung bei Eisenbahnen.
In den verschiedenen Stufen der automatischen Steuerung von fahrenden Fahrzeugen ist es erforderlich, daß in den Fällen, in denen die Anordnung, die hierfür die Entscheidung trifft, auf dem Fahrzeug angeordnet ist, dem Fahrzeug Informationen hinsichtlich der Eigenschaften der zu befahrenden Fahrstrecke zu übermitteln. Diese Information kann Steigungsänderungen der Fahrbahn und Stellen entlang des Fahrweges enthalten, auf denen J die Geschwindigkeit des Fahrzeuges entweder durch Kreuzungen oder Übergänge oder irgendeine andere geografische bzw. örtliche Beschränkung hinsichtlich der Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschränkt ist. Damit die Information, die sich auf den Fahrweg des Fahrzeuges bezieht, richtig ist, 1st es ebenfalls notwendig, das Fahrzeug bezüglich seiner genauen Position und über die nach Mitteilung einer Information zurückgelegte Wegstrecke zu informieren. Eine derartige Information wird im folgenden als "geografische" Information bezeichnet.
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FOr dai Auflragtverhlllnl· gilt die Gebührenordnung der Deuttdien Patentanwalltkammer. · Gertdilntand für Lelilung und Zahlung: Nürnberg. Getprfdie am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung.
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Die erfindungsgemäße Einrichtimg zur Übermittlung von Informationen ist in erster Linie von der Art, bei der die Information zwischen der Fahrbahn und den Fahrzeugen über eine elektromagnetische induktive Kopplung übermittelt wird. Jedoch kann die Übermittlung von anderen Arten der Energieübertragung Gebrauch machen, beispielsweise von Radiowellen oder von Licht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Übermittlung von Informationen zu schaffen, die eine relativ langsame Übertragung der Daten zwischen der Fahrbahn und den Fahrzeugen für die geografische Information erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Informationsübertragung bzw. zur Übermittlung von Informationen zwischen der Fahrbahn und einem auf der Fahrbahn fahrenden Fahrzeug vorgesehen, ist, wobei die Information zwischen der Fahrbahn durch Energiekopplung übertragen wird und wobei der Fahrweg in Abschnitte unterteilt ifet, für die jeweils eine Information Qültigkeit zur Verwendung bzw. Auswertung durch ein Fahrzeug in diesem Abschnitt hat, daß Mittel zur Informationsübertragung an der Fahrbahn zur Übermittlung einer Information bezüglich des nächsten Abschnittes, während das Fahrzeug noch in dem einen Abschnitt ist, vorgesehen sind, daß Mittel zur Informationsspeicherung auf dem Fahrzeug vorgesehen sind, um eine geografische Information zu speichern, sowie Anzeigemittel an der Fahrbahn, die eine Übertragung der gespeicherten geografischen Information von den Speichermitteln zu den datenverarbeitenden Mitteln auf dem Fahrzeug auslösen, wenn die gespeicherte geografische Information zur Auswertung bzw. Anwendung gültig wird.
Da eine Verzögerung in der Anwendung der geografischen Information, die dem Fahrzeug übertragen wird, besteht, ist nur eine relativ langsame NachrichtenübertragungsgeBchwindigkeit erfor-
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derlich; das Fahrzeug hat deshalb zwischen den Signalmitteln, die beispielsweise Balken sind, genügend Zeit, um die relevante Information zu erhalten und falsche Informationen auszusondern.
Wenn die Energieübertragung durch induktive Kopplung erfolgt, kann das die Information enthaltende Magnetfeld mittels einer Leiteranordnung bzw. Leitungen erzeugt werden, die entlang der Fahrbahn angeordnet ist. Die Leiteranordnung kann mehrere, einzelne, Leitungsschleifen aufweisen, die im Abstand entlang der Fahrstrecke angeordnet sind, es kann auch eine kontinuierliche Leiteranordnung vorgesehen sein, bei der die Leiter in Ab- ^ schnitte unterteilt sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 die Verwendung von jeweils getrennten Leitungsschleifen, die entlang einer Strecke zur Informationsübertragung an einen Zug angeordnet sind,
Fig. 2 die Verwendung von kontinuierlichen Leitern, die entlang der Bahnstrecke zur Übermittlung von Infor- | mationen an einen Zug angeordnet sind,
Fig. 3 eine Ausführungsform einer datenverarbeitenden Anlage im Zug, und
Fig. 4 einen Auswahlkreis, der je nach Wunsch in der datenverarbeitenden Anlage nach Fig. 3 vorgesehen sein kann.
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Gemäß Pig. 1 ist eine Fahrstrecke Io in Blockabschnitte 11, 12, und 14 unterteilt, wobei optische Signale am Ende eines jeden Blockabschnittes vorgesehen sind. Die Signale 15 sind an sich bekannte Signale mit vier Signalstellungen, und zwar den Stellungen rot, gelb, zweimal gelb und grün. In der Nähe der Enden jedes Blockabschnittes sind Leitungsschleifen 1 bis 4 entlang der Bahn angeordnet. Jede der Schleifen 1 bis 4 wird von einem Transmitter 5 mit Energie versorgt, der der betreffenden Schleife eine hochfrequente Trägerwelle zuführt, die mit einer kontinuierlich wiederholten digitalen Information bezüglich der geografischen Angabe z. B. der Grandienten und Geschwindigkeitsbeschränkungen des nächsten kommenden Blockabschnittes frequenzmoduliert ist. Auf diese Weise gibt die digitale Streckeninformation, die der Leitungsschleife 1 zugeführt wird, die geografische Information für den Blockabschnitt 12 ab. Die geografische Information kann in einem Ablesespeicher gespeichert werden, der Teil des Transmitters 5 ist. Weiterhin wird jeder Leitungsschleife eine Hochfrequenzträgerwelle zugeführt, die in Abhängigkeit von der herrschenden Signalstellung des Signals frequenzmoduliert ist, das am Ende des zugeordneten Blockabschnittes sich befindet. Die Signalstellung, die der Schleife zugeführt wird, bezieht sich folglich auf die Signale am Ende des Blockabschnittes 11. Wie noch beschrieben wird, wird die von einer Leitungsschleife erhaltene Information in einem Pufferspeicher 7 (Fig. 5) der Datenverarbeitungsanlage in dem Zug 8 gespeichert, und zwar solange, bis der Zug in den nächsten Streckenabschnitt einfährt, wenn eine Bake 9 an dem Übergang zwischen zwei Blockabschnitten an den Zug ein Signal abgibt, daß die digitale Nachricht zur Auswertung bzw. Verwendung Gültigkeit hat.
Da die digitale Nachricht der geografischen Eigenschaften des Gleisabschnittes nicht unmittelbar ausgewertet wird, sondern in dem Pufferspeicher 7 gespeichert wird, ist genügend Zeit ver-
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fügbar, um bei einer relativ niedrigen Datenübertragungsgeschwindigkeit eine gültige bzw. richtige geografische Information zu erhalten. Die Übermittlung der Signalstellung erfolgt kontinuierlich und wird unmittelbar von der datenverarbeitenden Einrichtung in dem Zug verarbeitet, so daß Wechsel in der Signalstellung bei der Steuerung des Zuglaufes unmittelbar berücksichtigt werden können. Da die Information^ bezüglich der im Vergleich zur geografischen Information kurz ist, ergibt sich keine Schwierigkeit eine Information der Signalstellung zu empfangen, zu prüfen und in dem gleichen Blockabschnitt anzu- | wenden, in dem sie erhalten wurde.
In Fig. 2 ist ein kontinuierliches Leitungssystem dargestellt, d. h. Leiter 16 und 17 erstrecken sich über die gesamte Länge eines jeden Blockabschnittes, jedoch sind in ähnlicher Weise wie in Fig. 1, die Leiter 16 und 17 in jedem Blockabschnitt in einer geschlossenen Schleife geführt, die von einem zugeordneten Transmitter 5 mit einer digitalen Information in Bezug auf die geografischen Eigenschaften der Strecke und die Signalstellungen gespeist werden. Der Einfachheit halber sind die Leitungsschleifen wieder mit 1 bis 4 bezeichnet. Die Leiter 16 und 17 haben in an sich bekannter Weise regelmäßige, räumlich getrennte Übergangsstellen 18, die die exakte Position des Zuges mit der f von dem Tachometergenerator des Zuges angezeigten Position zu prüfen gestattet. Infolge des kontinuierlichen Leitersystems ist eine frühere, d. h. schnellere Anzeige der Signalstellung möglich, so daß eine längere Zeitspanne zum Erhalten einer gültigen geografischen Information als in der Anordnung nach Fig. 1 erhalten wird. Baken 9 sind wiederum an den Übergängen zwischen den Blockabschnitten angeordnet, um durch ein Signal dem Zug anzuzeigen, daß eine digitale Information, die in dem Pufferspeicher 7 gespeichert 1st, nunmehr zur Auswertung oder Anwendung gültig ist.
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In Pig. 3 ist eine in einem Zug angeordnete Daten verarbeitende Anlage dargestellt. Zur Vereinfachung ist nur die Leiterschleife 1 dargestellt; es sei weiterhin angenommen, da£ der Zug sich in Richtung des Pfeiles 19 auf die Bake 9 am Ende des Blockabschnittes 11 hin bewegt.
Ein Empfangsmittel am bzw. im Zug in Form einer Windung 21 auf einem Ferritstab wird induktiv mit den Leitern der Schleife 1 gekoppelt, sobald der Zug sich über die Schleife bewegt, um eine digitale Nachricht und die Signalstellung aufzunehmen und in Form einer frequenzmodulierten Trägerwelle entsprechend dem Ausgang des Transmitters 5> dem im Zug angeordneten Empfänger zuzuleiten. Empfangsmittel 2o sind weiterhin am bzw. im Zug vorgesehen, um ein Signal von einer Bake 9 sobald der Zug über sie fährt, zu übernehmen, wobei das Signal ebenfalls dem Empfänger zugeführt wird. Die Baken 9 können beispielsweise Permanentmagnete sein.
Der Empfänger 22 verstärkt, filtert und demoduliert die von der Windung 21 kommende Eingangsspannung und gibt zwei Ausgangssignale ab, von denen das eine die digitale Information bezüglich der geografischen Eigenschaften der Strecke enthält und die über die Leitung 23 entweder direkt oder je nach Wunsch über den Auswahlkreis 39 dem Pufferspeicher 7 zugeführt wird und wobei die andere Ausgangsspannung die Information bezüglich der Signalstellung enthält, die über die Leitung 24 der Steuerlogikeinheit 25 zugeführt wird. Der Pufferspeicher 7 und die Steuerlogikeinheit 25 sind Teil eines im Zug installierten Computers.
Die digitale geografische Information kann beispielsweise aus 256 Bits bestehen, wobei jedes Bit in der konventionellen binären Darstellung durch "ln oder *On dargestellt ist und als
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Eingangssignale dem Pufferspeicher 7 als Frequenzen f. oder fQ zugeführt werden. Von den 256 Bits können 88 zur Synchronisation dienen, 16 Bits für die Parität; die übrigen 152 Bits enthalten dann den Informationsgehalt der Nachricht bzw. Information. Der Informationsgehalt kann beispielsweise die Streckenangaben zu den nächsten vier Signalen von der Stelle aus enthalten, an der die Information zum Einsatz gültig wird, sowie die mittleren Steigungen dieser Strecken. Sie mag weiterhin die volle Information bezüglich der stets vorhandenen und zeitweiligen Geschwindigkeitsbeschränkungen und die Entfernung bis zu ihrem Beginn und andere geeignete geografische Daten aufweisen. Eine Informationsüberprüfungseinheit 26 ist vorgesehen, und zwar in ^ Verbindung mit dem Pufferspeicher J. Mittels der. Paritäts- und Synchronisationsbits wird die Information in an sich bekannter Weise geprüft und nur dann registriert und in dem Speicher 7 gespeichert, wenn eine gültige Information aufgenommen wurde.
Falls eine richtige Nachricht eingeht, übernimmt der Zug unverzüglich die volle übermittelte Nachricht.
Wenn ein Auswahlkreis 59 in der datenverarbeitenden Anlage der Fig. 3 vorgesehen ist, so kann das in der in Fig. 4 dargestellten Weise erfolgen, in der die Versorgungsleitung 23 und der Pufferspeicher 7 ebenfalls gezeigt sind. Wie bereits erwähnt, wird die digitale Nachricht über die geografischen Eigenschaf- " ten der Strecke kontinuierlich wiederholt. Der Auswahlkreis weist zwei Verzögerungseinheiten 4o und 41 auf, und zwar derart, daß entsprechende Bitpositionen in drei aufeinanderfolgenden Informationen an die Vergleichseinheit 45 gleichzeitig über die Leitungen 42, 43> und 44 an die Vergleichseinheit 45 weitergeleitet werden. Wenn die drei Bits einander genau entsprechen, wird diese aus Bits bestehende Information dem Pufferspeicher zugeführt. Auf diese Weise führt die aufeinanderfolgende Überprüfung der Bits der Nachricht bzw. Information durch die Aus-
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wahleinheit 39 zum Empfang einer gültigen Nachricht, bei relativ geringen Anforderungen an das Signal-Rausch-Verhältnis.
Wenn das Empfangsmittel 2o über eine Bake 9 gelangt und anzeigt, daß die digitale im Pufferspeicher 7 gespeicherte Information für die Verwertung Gültigkeit erlangt hat, gelangt ein Signal von dem Empfangsmittel 23 über den Empfänger 22, die Leitung 27 und die die Information prüfende Einheit 24 zu dem Pufferspeicher 7* um die Ausgänge des Pufferspeichers 7 frei zu geben und die gespeicherte Nachricht an den Hauptcomputerspeicher 28 zu übermitteln. Über Leitungen 29 prüft die Steuerkontrolleinheit 25, daß der Vorratsspeicher 7 eine richtige Nachricht gespeichert hat und läßt über die Leitung j5o den Hauptspeicher 28 die gespeicherte Nachricht aufnehmen.
Die logische Steuereinheit 25 weist einen Eingang von einem Tachometergenerator 27 ausgehend auf, der am Zug angeordnet ist und der die exakte Position des Zuges auf der Strecke anzeigt. Sie vergleicht diese Anzeige mit der Position, die über einen Eingang vom Verstärker 22 über die Leitung Jl angezeigt ist, und die von den Übergangsstellen 18 der Leitungen 16, 17 an den Geleisen abgegeben wurde.
Die logische Steuereinheit 25 gibt an eine Recheneinheit 32 über die Leitung 38 eine Information ab, die sich auf die Signalstellung und die Position des Zuges auf der Strecke bezieht. Die Streckeninformation wird ebenfalls von dem Hauptspeicher 28 der Recheneinheit 32 über eine Leitung 33 zugeführt. Die Recheneinheit empfängt ferner über eine Leitung 34 ein Eingangssignal von einer Lochkarteneinheit 35 des Zuges hinsichtlich der Zugart, der Länge des Zuges und der Bremscharakteristiken. Mit den Informationen, die der Recheneinheit 32 zugeführt werden, rechnet diese kontinuierlich eine sichere Maximalgeschwindigkeit oder
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eine noch zulässige Geschwindigkeit aus, die als optische Anzeige für den Lokomotivführer auf einem Sichtgerät J56 dargestellt ist. Es wird ausdrücklich betont, daß die angezeigte Geschwindigkeit sich augenblicklich ändert, falls Wechsel in der Signalstellung eintreten. Durch nicht dargestellte Mittel werden die Bremsen automatisch betätigt, wenn der Lokomotivführer die zulässige Höchstgeschwindigkeit überschreitet. Zu diesem Zweck wird ein Höchstgeschwindigkeitssignal von der Einheit 32 mit einem Tachometergeneratorsignal verglichen, das die tatsächliche FahrZeuggeschwindigkeit anzeigt.
Es wird ausdrücklich betont, daß dieses erfindungsgemäße automatische System auch zur automatischen Steuerung von führerlosen Zügen verwendet werden kann, indem der Ausgang der Einheit j52 zur Steuerung der Beschleunigung und Bremsung des Zuges dient.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Merkmale bzw. Maßnahmen beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie alle Teil- und UnterkombAnationen der Merkmale bzw. Maßnahmen.
- Ansprüche -
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Claims (1)

  1. Ansprüche
    1.) Einrichtung zur Informationsübertragung zwischen einer Fahrbahn und einem die Fahrbahn befahrendem Fahrzeug, wobei die Nachrioht zwischen der Fahrbahn und dem Fahrzeug durch Energiekopplung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahn in Abschnitte unterteilt ist, für die jeweils eine geografische Information zur Verwertung durch das Fahrzeug in diesem Abschnitt gültig ist, daß Mittel zur Übertragung einer Information an das im betreffenden Abschnitt befindliche Fahrzeug bezüglich eines kommenden Streckenabschnittes, angeordnet sind, daß an dem Fahrzeug Speichermittel zur Speicherung der geografischen Information vorgesehen sind und daß Signaleinrichtungen entlang der Fahrstrecke angeordnet sind, die das Übertragen der gespeicherten Information von den Speichermitteln zu einer Datenverarbeitungsanlage auf dem Fahrzeug auslösen, sobald die gespeicherte Information zur Verwertung gültig wird.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel geografische Informationen dem Fahrzeug übermitteln, die für den nächsten Streckenabschnitt gültig wird.
    jj. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geografische Information durch induktive Kopplung zwischen einem Leitungssystem, das sich entlang der Fahrbahn erstreckt und Empfangsmitteln auf dem Fahrzeug übertragen wird, daß das Leitungssystem mehrere Leitungsschielfen aufweist, von denen jede in einem betreffenden Abschnitt der Fahrbahn angeordnet ist und sich in der Nähe des Endes des Abschnittes erstreckt und von einem entsprechenden Übertragungsmittel' mit Energie versorgt wird.
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    4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geografische Information durch induktive Kopplung zwischen einem Leitungssystem, das sich entlang der Fahrbahn erstreckt und Empfangsmitteln auf dem Fahrzeug übertragen wird, daß sich das Leitungssystem kontinuierlich längs der Fahrstrecke erstreckt und in Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder in seiner Länge einem entsprechenden Fahrbahnabschnitt enspricht und wobei jeweils Übertragungsmittel vorgesehen sind, um jeden Abschnitt des Leitungssystems mit Energie zu versorgen.
    5· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch I gekennzeichnet, daß die geografische Information über einem Auswahlschaltkreis dem Informationsspeicher zugeführt wird.
    6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fahrzeug ein Computer angeordnet ist und daß die Informationsspeichermittel einen Pufferspeicher für diesen Computer aufweisen und daß die Signalmittel die Übertragung der in dem Pufferspeicher gespeicherte Information in den Hauptspeicher des Computers auslösen.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer Informationen vom Hauptspeicher zusammen mit Infor- j mationen über die Signalstellung, die Position des Fahrzeuges auf der Fahrbahn und die Eigenschaften des Fahrzeuges auswertet, um die augenblickliche sichere Maximalgeschwindigkeit oder zulässige Geschwindigkeit für das Fahrzeug zu berechnen.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß jedes Informationen übertragende Mittel ebenfalls Informationen über die Signalstellung vor dem Fahrzeug überträgt, wobei diese Information sofort von dem Computer bearbeitet wird.
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