DE2405897C2 - Anordnung zum Feststellen der Adresse des Fahrortes eines sich spurgebunden bewegenden Gegenstandes - Google Patents

Anordnung zum Feststellen der Adresse des Fahrortes eines sich spurgebunden bewegenden Gegenstandes

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DE2405897C2 DE2405897A DE2405897A DE2405897C2 DE 2405897 C2 DE2405897 C2 DE 2405897C2 DE 2405897 A DE2405897 A DE 2405897A DE 2405897 A DE2405897 A DE 2405897A DE 2405897 C2 DE2405897 C2 DE 2405897C2
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Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, den Ort eines sich bewegenden Gegenstandes mit hoher Genauigkeit zu ermitteln. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Mit der erfindungsgemäC^n Anordnung kann der Fahrort eines sich bewegenden Gegenstandes wegen der kürzeren und auf allen Leitungspaaren vorgesehenen Kreuzungsbereiche genauer und störungssicherer ern.iitelt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Anordnung mit drei Paaren gekreuzter Leitungen und einem Bezugsleitungspaar, das keine Kreuzungsstellen aufweist,
Fig.2 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen den Orten des sich bewegenden Gegenstandes (auf der Abszisse) und der relativen Phasendifferenz (auf der Ordinate) wiedergibt, weiche auf dem Paar sich kreuzender Leitungen in der in F i g. 1 gezeigten Anordnung besieht,
F i g. 3 eine Darstellung, weiche die Umwandlung der Wellenform zeigt, weiche in der Anordnung gemäß F i g. 1 durchgeführt wird,
F i g. 4 eine andere Ausführungsform,
Fig.5 eine graphische Darstellung, weiche die Beziehung des Orts des sich bewegenden Gegenstandes (auf der Abszisse) zu dem Betrag der Phasenverschiebung (auf der Ordinate) wiedergibt,
F i g. 6(a) eine schematische Darstellung, welche das Prinzip einer Anordnung gemäß der Erfindung wiedergibt,
Fig.6(b) eine graphische Darstellung, weiche die Beziehung zwischen dem Ort des sich bewegenden Gegenstandes zum Betrag der verschobenen Phase (auf der Kurve S6) im Vergleich mit der Ausführungsform gemäß F i g. 4 (Kurve a?) zeigt,
Fig.7 eine schematische Darstellung, welche eine Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung wiedergibt.
F i g. 1 zeigt eine Anordnung mit einem Bezugsleitungspaar, das keine Kreuzungsstellen aufweist. Die Buchstaben A, B, C, D, E, F,...bezeichnen Adressen,die längs der Richtung angeordnet sind, in welcher sich der Gegenstand bewegt. Die Länge jeder Adresse ist mit /ι bezeichnet. In einem Paar von Leitungen lt, welche sich periodisch nach jeder Länge 2x/i kreuzen, sind die Kreuzungspunkte 11m. Hi2. Hi* ··■ zusammenfallend mit den entsprechenden Adressengrenzen jeder zweiten Adresse angeordnet. Ih einem weiteren Paar von Leitungen h, welche sich periodisch nach jeder Länge 4 χ /ι kreuzen, fallen die Kreuzungspunkte 112i, H22,... mit den Adressengrenzen zusammen, die an jeder vierten Adresse auftreten, und sind zwischen den Kreuzungspunkten Hn und Ui2, Hu und Um ... des Leitungspaares It angeordnet. In einem weiteren Paar von Leitungen Ij, welche sich periodisch nach jeder Länge 8 χ A kreuzen, fallen die Kreuzungspunkte 1131, ... ebenfalls in entsprechender Weise mit den Adressengrenzen zusammen, welche an jeder achten Adresse auftreten, und sind zwischen den Kreuzungspunkten Un und Il22....angeordnet.
Demgemäß werden η Paare von Leitungen verwendet, die sich miteinander kreuzen, wobei jedes Paar von Leitungen die Krex:ungsperiodc von 2r χ Α aufweist, wobei die Kreuzungspunktc in jedem Leitungspaar mit der Stelle der Adresseng,',.'nzen jeder 2"-ten Adresse
zusammenfallen, und sie sind mit den Stellen zwischen den Kreuzungspunkten des (n-l)-ten Paares der Leitungen /„-1 zusammenfallend angeordnet.
Abgesehen von solchen /J Paaren von Leitungen, die miteinander gekreuzt sind, ist ein Paar paralleler Leitungen In+I vorgesehen, welche keine Kreuzungspunkte aufweisen.
Ein sich bewegender Gegenstand 4 ist mit einem Hochfrequenzsignalgenerator 6 und Antennen 5| und 5j versehen, welche mit dem Generator verbunden sind und elektromagnetisch die (n+\) Leitungspaare koppeln. Signale im Frequenzbereich von 50 kHz bis 25OkHz werden für gewöhnlich, jedoch nicht ausschließlich und einschränkend, zur Übertragung von Signalen von dem Generator 6 verwendet. Für gewöhnlich werden mit Spulen versehene Antennen für die Antennen 5i und 52 verwendet, und jede Spule ist der Lage des Leiters des Paares von Leitungen entsprechend angeordnet.
Es ist selbstverständlich möglich, diese Arbeitsweise durch Verwendung lediglich einer dera".';gen mit Spulen versehenen Antenne zu erhalten oderd'asu Antennen zu verwenden, welche andere Aufbauten bzw. Ausführungsformen aufweisen.
In Fig. 1 sind Verstärker 7,, 72, 73, .., Vn+1, entsprechend mit einem Ende der Leitungspaare 1|, I2, l3,..,/n+i verbunden. Begrenzer8.,82,83,..^ 8Π+1 sind entsprechend mit jedem Verstärker verbunden, und η Phasendetektoren 9|, 92, 9j, ... sind mit jedem der vorgenannten Begrenzer verbunden. Ein Register 10 ist mit den Phasendetektoren verbunden und speichert η Informationsbits.
Hochfrequenzsignale werden von dem an dem sich bewegenden Gegenstand angeordneten Generator 6 in jedes der (n+1) Paare von Leitungen durch die Antennen 5 induziert. Die in dem Paar paralleler Leitungen In+I induzierten und zu dem Verstärker 7n+i übermittelten Signale sind durch die folgende Gleichung gegeben:
, ~ Α.»"Jß:
In der Gleichung geben P0 die Amplitude,^ eine Phasenkonstante und ζ einen Abstand längs der Richtung des sich bewegenden Gegenstandes wieder.
Die in dem Paar von Leitungen Ii induzierter» und zum Verstärker 7| übermittelten Signale sind durch die folgende Gleichung gekennzeichnet:
Aus dem Vergleich der Gleichungen (1) und (2) ist zu ersehen, daß die die Phase berücksichtigenden Teile in jeder Gleichung
ßzundßz-y-z
sind, und daß die Differenz zwischen ihren Phasen sich um π, d.h. um 180°, jedesmal dann ändert, wenn die Antennen des sich b< regenden Gegenstandes durch die Kreuzungspunkte des Paares von Leitungen Ii hindurchgehen. Entsprechend wird die Differenz /wischen der Phase der Signale des Paares von Leku'igen Ii und der des Paares paralleler Leitungen In μ am F.nde jedes Paares von Leitungen null, wenn die Antennen des sich bewegenden üegcristu.rdcs sich links von der Adr-:ss': A befinden, und wird 180', wenn die Antennen bei den Adressen Λ und B angeordnet sind. In der gleichen Art
O O I 1 O
1 1 I O O
O 1 1 1 1
JO
und Weise wird die Phasendifferen/ wiederum null, wenn die Antennen bei dfn Adressen C" und D angeordnet sind, und wird 180", wenn sie bei den Adressen Fund Fangeordnet sind.
In bezug auf die Phasendifferenz der empfangenen Signale am Ende des Paares gekreuzter Leitungen 1> und des Paares von Leitungen l„,i ist zu sagen, daß diese in vollkommen entsprechender Weise null wird, wenn die Antennen links von der Adresse A und an der Adresse A angeordnet sind, 180" wird, wenn die Antennen an jeder der Adressen B, C, D und E angeordnet sind, und wiederum null wird, wenn sie bei und nach der Adresse Fangcordnet sind. Auf diese Art und Weise wird die Phasendifferenz des empfangenen Signals an dem Ende jedes n-tcn Paares gekreuzter Leitungen und einer, Parallelleitungspaares abwechselnd null und 180° an jedem Kreuzungspunkt.
Die Phasendifferenzen von null und 180° werden entsprechend zu binären Zahlen »0« und »!«, wie in Tabelle 1 gezeigt, in Beziehung gesetzt, und jede Adresse ist durch den binären Gray-Code gekennzeichnet.
Tabelle 1
ABCDEF
Paar der Leitungen 1, 0 1 1 Paar der Leitungen I2 0 0 1 Paar der Leitungen Ij 0 0 0
Die am Ende jedes Paares von Leitungen empfangenen Signale werden durch die Verstärker 7|, 7:, 7S
7„+i verstärkt und danach von der Sinusform in die Rechteckwellenform, wie in Fig. 3 gezeigt, vermittels
der Begrenzer 81.82,83 8„+i umgewandelt.
Wenn die Ausgangssignale des Begrenzers 8„+i und diejenigen von jedem der Begrenzer 81, 82,.. ■, 8„ in die
Phasendetektoren 9,, 92 9m eingegeben werden, wird
der Ausgangspegel der Phasendetektoren ein hohes Niveau erhalten, falls die beiden Eingangssignale in der gleichen Phase sind (Phasendifferenz gleich 0), und er wird einen niedrigen Pegel annehmen, falls sie in entgegengesetzter Phase (Phasendifferenz von 180°) sind.
Das mit den η Phasendetektoren verbundene Register speichert die Signale der binären »0«, Information mit hohem Pegel, und der binären »1«, Information mit niedrigem Pegel, und die Adresse, an welcher sich der sich bewegende Gegenstand befindet, kann durch den Inhalt des Registers identifiziert werden.
In F i g. 4 ist eine weitere Anordnung wiedergegeben. Die Bezugszahlen 11 und 12 bezeichnen ein Paar von Leitungen, die periodisch in Abständen von α gekreuzt sind, wobei das Ende des Leitungspaares mit einem Register oder Empfänger 13 verbunden ist Antennen 15i und 152 sind an einem sich bewegenden Gegenstand 14 befestigt und mit einem Generator I81 verbunden und senkrecht zu den Leitungen 11 und 12 angeordnet Eine Antenne 16 ist parallel zu den Leitungen 11 und 12 angeordnet und mit einem weiteren Generator I82 über einen Phasenschieber 17 verbunden, welcher die Phase um einen Betrag von 90° verschiebt Wenn der sich bewegenden Gegenstand 14 sich längs des Paares von Leitungen ii und 12 bewegt, verschwindet die Kopplung zwischen den Antennen 15i und 152 und dem Paar von Leitungen an den Kreuzungspunkten der Leitungen augenblicklich, und das Signalnivcuu ändert sich wiederholt im wesentlichen in sinusförmigem Wechsel längs der Leitungen. Die Kopplung /wischen der Antenne 16 und dem Paar von Leitungen erzeugt das maximale .Signalniveau an den Kreuzungspunkten des Paares von Leitungen 11 und 12 und verschwindet in der Mitte /wischen benachbarten Kreuzungspunkten, wodurch clic sinusförmige Veränderung in entsprechender Weise wiederholt wird.
Wenn die Signale, die von den Antennen 15i und 15: induziert werden, und das Signal, welches von der Antenne 16 induziert wird, adiert und in den Empfänger 1.Ϊ eingegeben wci Jen, kann ein Signal mit konstantem Pegel unabhängig vom Ort der Antennen erhalten werden, wobei sich die relative Phase des Signals kontinuierlich verändert, was vom Ort der Antennen, wie in F i g. 5 gezeigt, abhängt.
F ig. 6(b) zeigt die Veränderung des Phasenwertes in bezug auf die Orte des sich bewegenden Gegenstandes, wenn einer der Kreuzungspunkte aus dem Paar von Leitungen 11 und I?. die in F i g. 4 gezeigt sind, beseitigt worden ist, um einen Parallelführungsteil zu bilden.
Beim Vergleich einer Kurve ae, die die Veränderungen der Phase für diesen Fall wiedergibt, mit einer Kurve <?7. die diejenigen Veränderungen der Phase für die Anordnung gemäß Fig.4 wiedergibt, in welcher keine Kreuzungspunkte beseitigt worden sind, ist zu sehen, daß die Kurve a-, nach unten in die Kurve ,% um den Betrag von rc in der Phase am Ort 4a des sich bewegenden Gegenstandes verschoben worden ist, weil keine Phasenveränderung in dem Parallelabschnitt erzeugt wird, zufolge des Fehlens des Kreuzungspunktes.
Auf dem Vorangehenden aufbauend ist es möglich, die Kreuzungspunkte in dem Paar der Leitungen 2| an jeder gewünschten Stelle zu beseitigen und dort den Parallelführungsteil 31 einzuführen, um dadurch die Phase um 180" zu verändern und den Oi t durch Feststellen der Veränderung zu identifizieren.
F i g. 7 zeigt eine Anordnung, welche auf dem vorgenannten Prinzip aufgebaut ist. In dieser sind ein Paar von Leitungen 21f+i) in Kreuzungsbereiche mit einer Periodenlänge von a aufgeteilt. Adressen A. B, C. ... mit einer Länge von l\ weisen eine Mehrzahl von diesen Kreuzungsbereichen mit einer Periodenlänge a auf. Das Paar von Leitungen 211 ist durch Parallelabschnitte 31 u. 3112, 31 υ gekennzeichnet, die durch Herausnehmen der Kreuzungspunkte an den Adressengrenzen nach jeder Länge 2x/i gebildet werden. Weiterhin ist ein Paar von Leitungen 2I2 genau wie das Paar von Leitungen 211 mit Parallelabschnitten 31-, 3I22 versehen, die durch Herausnehmen von Kreuzungspunkten nach jeder Länge 4 χ Α gebildet werden. Die Beziehung zwischen den Leitungen 211 und 2I2 ist in solcher Weise festgehalten worden, daß der Parallelabschnitt der letzteren, beispielsweise 3I22, zwischen den Parallelabschnitten, beispielsweise 3112 und 3It3, der erstgenannten angeordnet ist
Allgemein weist jedes n-te Paar von Leitungen 2In Kreuzungsbereiche mit einer Periodenlänge a und parallele Abschnitte 3In 1, 31„2, ... auf, welche durch Herausnehmen der Kreuzungspunkte an jeder Länge 2" · /| mit einer solchen Beziehung zu dem Paar von Leitungen 21„_i gebildet sind, daß der Parallelabschnitt 3In 1 zwischen den Parallelabschnitten 31„_ υ und 3In-ο der Leitungen 21 „_, angeordnet ist.
Die Leitungen 211 ... 2In sind in entsprechender Weise mit Phasendetektoren 24t - - - 24„ über Verstärker
22| ... 22„ und Begrenzer 23| ... 23„ verbunden, und das l.eiliingspaar 2l„.i, welches die Bezugsphasc er/.cugt. wie sie als Kurve «); in F i g. 6 dargestellt ist, ist mit den Phasendelektoren ~>A\... 24„ parallel mit den Eingängen der entsprechenden Leitungspaare 211... 21 „über einen Verstärker 22„»ι und einen Begrenzer 23„, ι verbunden. In F i g. 7 ist mit 25 ein Register bezeichnet, das mit dem Ausgang der Phasendetektoren verbunden ist.
Die Adresse, an welcher der sich bewegende Gegenstand vorhanden ist, kann wie folgt festgestellt werden. Hochfrequenzsignale von dein Gcpsnstand an irgendeiner der Adressen A, R, C ... werden in jedes Leitungspaar 211 ... 2In induziert. Die Ausgangssignale, die durch die Verstärker und die Begrenzer entsprechend verstärkt und umgeformt sind, werden in die Phasendetektoren 24,... 24„ eingegeben, und ihre Phase wird mit der des Ausgangssignals von dem Bezugsleitungspaar 2I„h verglicnen. welches ebenfalls verstärkt und in entsprechender Weise umgeformt worden ist, um dadurch eine binäre »0« zu erzeugen, falls sie in Phase sind, und eine binäre »I« zu erzeugen, falls sie in entgegengesetzter Phase zueinander sind. Die entsprechenden Daten werden dann in dem Register 25 gespeichert.
Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung gemäß der Erfindung hat im Vergleich zu der in F i g. 1 gezeigten Anordnung den Vorteil der Verringerung der gegenseitigen Induktionskopplung zwischen jedem Leitungspaar und der Induktion von äußeren Störungen. Durch Zählen der Kreuzungsbereiche mit der Periodenlänge a ist es außerdem möglich, eine feinere Feststellung des Ortes in jeder der Adressen A, B. C. zu treffen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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Claims (1)

  1. Patentanspruch=
    Anordnung zum Feststellen der Adresse des Fahrorts eines sich spurgebunden bewegenden Gegenstandes unter Verwendung der induktiven Kopplung von Hochfrequenzsignalen, bestehend aus (n+I) Paaren von Leitungen in der Fahrbahn, einem Hochfrequenzgenerator und einer Antenne an dem sich bewegenden Gegenstand, wobei η Paare der Leitungen eine Kennmarkenperiode h χ 2" zwecks Darstellung der Adresse des Fahrorts an 2" Stellen in voneinander unterschiedlicher Weise aufweisen, wobei η eine ganze Zahl ist und die Zahl der Paare gekreuzter Leitungen darstellt und /t die Einheitsadressenlänge ist, (n+1) Verstärker, die an das eine Ende der Leitungspaare für den Empfang der Hochfrequenzsignale angeschlossen sind, π Phasendetektoren und ein an diese angeschlossenes Register ?u«a Speichern binärer Signale (L bzw. 0), deren Zustand der Gleich- bzw. Gegenphasigkeit entspricht, und zum Vergleichen der Phase der empfangenen, durch den sich bewegenden Gegenstand induzierten Signale der Paare gekreuzter Leitungen mit der Phase des auf einem Bezugsleitungspaar empfangenen Signals und zum Feststellen der binär kodierten Adresse des Fahrorts des sich bewegenden Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsleitungspaar (2In+,) Kreuzungsbereiche mit einer Periodenlänge von a aufweist, dau die η Paare von Leitungen (2In) ebenfalls Kreuzungsbcreiche' "/it der Periodenlänge a aufweisen, daß -die F'nheitsadressenlänge l\ ein Vielfaches der Periodenlänge ί ist, und daß die Kreuzungspunkte an den Adressengrenzen jeder Kennmarkenperiode A χ 2" durch Parallelabschnitte (31ii, 3112.31|j) ersetzt sind.
    40
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemä& dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
    Anordnungen zum Feststellen des Ortes eines Gegenstands unter Verwendung von induktiver Kopplung sind in weitem MaDe zum Feststellen der Fahrorte von sich auf einer bestimmten Spur bewegenden Gegenständen, beispielsweise bei Krananlagen oder Zügen, eingesetzt worden, da sie keine mechanischen Kontaktteile aufweisen und wenig durch äußere Störungen beeinflußc werden.
    Eine Anordnung zum Feststellen der Fahrorte in Übereinstimmung mit Empfangssignalpegeln ist insoweit bereits angewendet worden (DE-OS 21 58 790) als verschiedene Paare von Leitungen verwendet werden und der höhere Empfangssignalpegel-Zustand und der niedrigere Empfangssignalpegel-Zustand dekodiert worden sind, damit sie einer binären »I« und einer binären »0« entsprechen. Auch eine Phasenmessung kann zugrunde gelegt werden: für das Bezugsphasensi· so gnal müssen zwei weitere parallele Leitungen angeordnet werden. Der gesamte Bewegungsablauf des sich bewegenden Gegenstandes wird kodiert, wobei eine bestimmte binäre Zahl einem bestimmten Streckenabschnitt entspricht. Bei dieser Anordnung kann jedoch cim1 ausreichende Genauigkeit für die Feststellung des Ortes wegen Schwankungen der Kmpfangssignalpegel und wegen Störungen nicht erreicht werden. Aus der DE-OS 15 30 366 ist ein Verfahren zur Ortung von Fahrzeugen bekannt, bei welchem yier Leitungen verwendet werden, die über den Bewegungsweg von Fahrzeugen verlegt sind, wobei bereichsweise jeweils zwei dieser Leitungen eine größere gemeinsame Kopplung als die anderen Leitungen aufweisen. Die vier Leitungen werden zu drei Empfangsverstärkern geführt, so daß jeder Empfangsverstärker mit zwei der Leitungen verbunden ist. Ein sich über den Bewegungsweg bzw. über die Verlegestrecke der Leitungen bewegendes Fahrzeug induziert je nach Fahrort in einem Leitungspaar ein Signal, welches an einen oder zwei bestimmte Empfangsverstärker geführt wird. Nach dem Verstärken werden die Signale hinsichtlich ihrer Frequenz analysiert, d. h. jedes Fahrzeug sendet seine Signale in einem bestimmten Frequenzbereich aus. Signale der Empfangsverstärker einer bestirnten Frequenz werden an ein Zählwerk geführt, welches entsprechend dem Vorhandensein eines Signals bzw. NichtVorhandensein eines Signals eine binäre Zahl darstellt. Aus der dargestellten binären Zahl ist die Lage des Fahrzeuges ersichtlich. Wesentlich bei dem bekannten Verfahren ist, daß die Amplitudenhöhe der empfangenen Signale der Träger der Information ist, so daß insgesamt gesehen der gleiche Nachteil wie bei der aus der DE-OS 2158 790 bekannten Anordnung gegeben ist.
    Aus der DE-OS 19 37 968 ist eine Einrichtung zur Fahrortsbestimmung der Züge für Zugsicherungssysteme bekannt. Bei dsr bekannten Einrichtung wird ein Linienleiter verwendet, der an bestimmten Stellen längs des Bewegungsweges eines Zuges Kreuzungsstellen aufweist Am Fahrzeug befindet sich eine Sendeantenne und im Abstand zu dieser und in elektromagnetischer Entkopplung eine Empfangsantenne. Einer Auswertevorrichtung, die sich ebenfalls wie die beiden Antennen am Fahrzeug befindet, werden die ausgesendeten und die empfangenen Signale zugeführt, Die Auswertevorrichtung überprüft, ob zwischen den ueiden zugeführten Signalen Gleich- oder Gegenphasigkeit vorliegt. Eine Gleichphasigkeit ist dann gegeben, wenn sich zwischen der Sende- und der Empfangsantenne keine Kreuzungsstelle befindet, Gegenphasigkeit tritt dann auf, wenn zwischen den Antennen eine Kreuzungsstelle im Limenleiter vorhanden ist. Um nun den zurückgelegten Weg eines Zuges festzustellen, wird die Zahl der Phasenwechse! gezählt und dargestellt, aus dieser Zahl kann auf den Ort des Zuges rückgeschlossen werden. Nachteilig bei der bekannten Einrichtung ist. daß sich sowohl die Antennen als auch die Auswertevorrichtung am Fahrzeug befinden, so daß zur Übertragung der Zahl dor festgestellten Phasenwechsel auf eine ortsfeste Stelle zusätzliche Einrichtungen benötigt werden.
    Aus der DE-PS Il 06 794 ist eine Zugdeckungseinrichtung bekannt, welche eine Einzelleitung verwendet, deren Hin- und Rückleiter entweder Abschirmungen, Ausbuchtungen oder Überkreuzungen an wiederkehrenden Stellen längs der Fahrschiene aufweisen. Durch die bekannte Einrichtung soll erreicht werden, daß mehrere Züge zwischen zwei Stationen mit möglichst kurzem Abstand zueinander verkehren können. Hier/u ist nun eine Vielzahl von Frequenzen notwendig, die von einem Zug ausgesendet bzw. empfangen werden und die hinsichtlich der Zahl der Kreuzlingspunkte der Leitungen ausgewertet werden. Auch hier findet zur Feststellung des Fahrorts bzw. zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen einzelnen Zügen lediglich eine Phasenzählung statt.
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