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Ausrüstung für die Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund
von informationsübertragungen an einzelnen Punkten Die Erfindung bezieht sich auf
eine Ausrüstung für die Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, insbesondere
eines Eisenbahnzuges, welche zum Empfang von Anweisungen zur Hilfe beim Führen des
Fahrzeuges in bestimmten Signalpunkten entlang der Bahn des Fahrzeugs eingerichtet
ist. Sie bezieht sich im einzelnen auf eine Ausrüstung für die Steuerung beim Führen
eines Fahrzeuges, insbesondere eines Eisenbahnzuges, welche zum Empfang einer Signalmeldung
über einen Zielabstand zu der nächsten Stoppstelle des Fahrzeuges in der Fahrtrichtung
des Fahrzeuges in einzelnen Signalpunkten entlang der Bahn des Fahrzeuges und zur
Abgabe einer Anweisung über das Bremsen des Fahrz-euges auf eine solche maximale
Geschwindigkeit, die dem Halt ten des Fahrzeuges an der gemeldeten Stoppstelle entspricht,
eingerichtet ist.
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Die in den Signalpunkten entlang der Bahn aufgestellten Anordnungen
zur Ubertragung von Informationen zwischen stationären Signalsicherheitsanordnungen
und Ausrüstungen im Fahrzeug werden Balisen genannt.
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Bisher bekannte Ausrüstungen, die zum Empfang der Anweisungen von
Balisen verwendet wurden, sind zum Empfang einer kleinen Anzahl Angaben über Geschwindigkeitsgrenzen
eingerichtet gewesen, von denen eine die Geschwindigkeit Null sein kann. Es ist
ziemlich schwer, ein Fahrzeug mit einer solchen Ausrüstung an einer angewiesenen
Stoppstelle zum Halten zu bringen, da das Fahrzeug dann genau in vorgeschriebener
Weise gebremst werden muß, eine Voraussetzung, die nicht immer erfüllt werden kann.
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Oft wurden die Balisen der bekannten Steuersysteme dubliert, um die
Informationsübertragung sicherzustellen.
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Ziel der Erfindung ist, ausgehend von bekannten Steueranordnungen,
eine Ausrüstung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der auf einfache
Weise eine sichere und genaue Steuerung des Fahrzeugs möglich ist.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit Ausrüstungen erreicht, deren
Merkmale aus den Ansprüchen hervorgehen.
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Die Ausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung gehört zu Anlagen
für automatische Zugkontrolle und sie enthält Anordnungen, die an die Ausrüstung
übertragene Fahranweisungen in Meldungen umwandeln, die dem Führer des Fahrzeugs
zur Hilfe bei der Steuerung vorgelegt werden. Ferner wird die Bremse des Fahrzeugs
berwacht und automatisch angelegt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges die für
jeden Punkt der Bahn erlaubte Geschwindig keit überschreitet.
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Mit einer erfindungsgemäßen Ausrüstung~ erreicht man den Vorteil daß
die Informationsmenge, die von den Balisen an der Bahn auf
das Fahrzeug'zu
übertragen ist, begrenzt ist. Es wird dadurch unmöglich, ohne größeren Bedarf an
Geräten die Informationsübertragung dadurch zuverlässiger zu machen, daß man Kontrollzeichen
an die übertragenen Anweisungen anfügt, mit Hilfe derer Fehler in der Informationsübertragung
nachgewiesen werden können.
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Eine Dublierung von Balisen wird dadurch unnötig.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausrüstung eingebaut
in einem Eisenbahnzug ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 den- stationären Teil einer Signalsicherheitsanlage
und die Übertragung von Meldungen zwischen dieser und einem Zug, Fig. 2 ein Diagramm
der Geschwindigkeit eines Zuges über einem Abschnitt seiner Bahn, und Fig. 3 verschiedene,
zur. Steuerausrüstung eines Zuges gehörende Geräteteile.
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Neben der Bahn des Zuges sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht, Balisen
1 aufgestellt, gewöhnlich in der Nähe von Hauptsignalen, Von denen vorausgesetzt
wird, daß sie auch Betriebsanweisungen geben.
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Die Sendeeinstellung der Balisen auf eine gewisse Meldung wird von
Steuereinrichtungen 2 gesteuert. Bei dem gezeigten AusfUhrungsbeispiel ist mit jedem
Balis eine Steuereinrichtung verbunden.
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Alle erforderlichen -Alternativen von Anweisungen zum Senden mit dem
Balis 1 sind in kodierter Form in der Steuereinrichtung 2 gespeichert der für jeden
speziellen Fall und für jeden speziellen Balls 1 anwendbare Kode wird ausgewählt
und beeinflußt die Einstellung des betreffenden Balisen 1. Die Wahl der Anweisung
und
der Kode in der Steuereinrichtung 2 wird von einer mit der Steuereinrichtung 2 verbundenen
zentralen Signalsicherheitsanlage 3 gesteuert. Gewisse Balisen 1 können so ausgeführt
sein, daß sie unabhängig von der Steuerung durch die Steuereinrichtung 2 und der
Signalsicherheitsanlage 3 eine unveränderliche Meldung an einen vorbeifahrenden
Zug übertragen.
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Bei.der Übertragung von Meldungen von einem Balis zu einem vorbeifahrenden
Zug verhält sich der Balis passiv, d.h. er ist von besonderer Energiezufuhr unabhängig.
Der Zug enthält einenFragesender 4, der mit kurzen Zeitabständen unaufhörlich ein
Abfragesignal aussendet, so daß der Balis 1, wenn der Sender 4 sich in seiner Nähe
befindet, von dem Abfragesignal in Schwingung versetzt wird und ein Rückrufsignal
zurücksendet, das von einem Empfänger 5 des Zuges empfangen wird. Der Inhalt des
Rückrufsignales, das von dem Balis 1 zurückgesandt wird, ist von der Einstellung
des Balisen 1 abhängig. Das Abfragesignal und das Rückrufsignal werden elektromagnetischmit
einer Frequenz von ungefähr 500 MHz übertragen. Die von dem Balis 1 zu dem Empfänger
5 mit dem Rückrufsignal übertragene Meldung besteht aus 16 Bits.
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Sie enthältu.a. eine Angabe darüber, welche Fahrtrichtung der Zug
haben soll, an welchen die Anweisung gerichtet ist. Die Anzahl der Bits in der Meldung
ist so groß, daß sie, falls erforderlich, u.a. eine Angabe über die Höchstgeschwindigkeit
und über die Neigung der nächsten Bahnstrecke enthalten kann. Die Meldung wird empfangen
und erst dann zum Gegenstand weiterer Bearbeitung gemacht, wenn dieselbe Meldung
von einem Balis 1 dreimal mit demselben Inhalt empfangen worden ist. Eine ausführlichte
Beschreibung der Anordnungen zur Übertragung von Meldungen zwischen Balis und Zug
ist in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 73.078610 enthalten. Dort sind ein Informationsabfrager
im Zug und ein Informationssender in jedem Balis beschrieben. Der Informationssender
ist so aufgebaut, daß er aus dem Abfragesignal, das aus einer modulierten Trägerwelle
besteht, Energie ableitet und mit deren Hilfe ein Antwortsignal bildet und zurücksendet,
welches
mit einem informationstragenden Pulskode moduliert ist.
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Die zu dem Zug übertragene Meldung enthält eine Anweisung über den
Zielabstand von dem Balis zu einem Zielpunkt, wo der Zug zum Halten zu bringen ist.
Aus dem Diagramm in Fig. 2, das mit einer ausgezogenen Linie den Zusammenhang zwischen
der Geschwindigkeit v des Zuges und der vom Zug zurückgelegten Wegstrecke s zeigt,
geht hervor, daß ein Balis bei A einen Zielpunkt A' aufweist, ein Balis-bei B einen
Zielpunkt B' aufweist- und ein Balis bei C einen Zielpunkt C' aufweist. Der Zielabstand
kann von Fall zu Fall in ein und demselben Balis variieren und verschieden für verschiedene
Balisen sein. Die Signalausrüsung des Zuges ist zur Berechnung der Bremsung aufgrund
der für den betreffenden Zug vorausgesetzten Verzögerung von einem Punkt der Bahn
eingerichtet, z.B von F, wo das Bremsen eingeleitet werden soll, um den Zug im vorgesehenen
Zielpunkt zum Halten zu bringen Ein-vorausgesetzter Verzögerungswert des Zuges während
des Bremsens wird im voraus von dem Führer des Zuges abhängig von der Bremsausrüstung
und der Bremszahl des Zuges eingestellt Damit der Zug im vorgesehenen Zielpunkt
hält, soll seine Geschwindigkeit abhängig von dem restlichen Weg zum Zielpunkt diejenige
sein, die in einem Weg-Geschwindigkeit-Diagramm durch eine Parabel mit Fußpunkt
in dem Zielpunkt dargestellt wird. Für den Zug, dessen Fahren in dem Diagramm in
Fig. 2 beschrieben ist, sind unter anderem drei. gleiche parabolische Bremskurven
gültig, die ihre Fußpunkte in A", B' und C' haben.
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Ein neuer Balis kann an der Bahn an einer Stelle vorgesehen sein,
an welcher der Zug vorbeifährt, ehe das Bremsen eingeleitet werden muß. Fig. 2 zeigt
wie ein Balis an einer Stelle B vorgesehen ist, an welcher der Zug vorbeifährt,
ehe das Bremsen aufgrund der Anweisung von dem Balis bei A eingeleitet werden muß.
Wenn die Anweisung von dem neuen Balis bei B dazu führt, daß der Zielpunkt
vorgeschoben
wird, beispielsweise auf B', wird das Bremsen verschoben und der Zug kann mit unveränderter
Geschwindigkeit weiterfahren. Daraus folgt, daß es unzweckmäßig wäre, schon bei
A den Führer des Zuges durch Änderung einer Meldung auf seinem Meldungstafelfeld
zu beunruhigen.
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Wenn die Zielgeschwindigkeit des Zuges von Null verschieden sein soll,
wird z B. von dem Balisbei B in Fig. 2 ein Zielpunkt B' angewiesen. Der Zielpunkt
Bt liegt so und die Geschwindigkeit wird so berechnet, daß nach einem bei G eingeleiteten
Bremsen, an einem vorgesehenen Punkt H der Bahn die Geschwindigkeit auf die beabsichtigte
Zielgeschwindigkeit herabgesetzt ist. An dem Punkt H ist ein neuer Balis bei C eingerichtet,
um Anweisung über die Vorschiebung des Zielpunktes auf C' zu geben, wodurch dem
Zug eine Anweisung zur Weiterfahrt von H mit unveränderter Geschwindigkeit gegeben
wird. Der Zielpunkt B' wird auf diese Weise nur als Ausgangspunkt für die Berechnung
richtigen Bremsens dienen, wird jedoch keine wirkliche Stoppstelle darstellen.
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In einem Ausführungsbeispiel für die Ausrüstung können Angaben über
eine Anzahl von Werten der Höchstgeschwindigkeit zu dem Zug übertragen werden.
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Ein Balis, z.B. bei D in Fig. 2, kann so eingestellt sein, daß er
bestätigt, daß die Angabe über die Stoppstelle C', die vom vorherigen Balis bei
C gegeben worden ist, immer noch gelten soll.
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Die Bestätigung wird auf solche Weise gegeben, daß eine Anweisung
über den restlichen Weg von D nachC' gegeben wird. Dadurch wird der in der Ausrüstung
ausgerechnete Wert für den restlichen Weg in einen genaueren Wert korrigiert; der
ausgerechnete Wert kann sich nämlich während der Fahrt des Zuges von C nach D etwas
gegenüber dem richtigen Wert verschoben haben.
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Sollte der neue Balis nicht anweisen, daß sich der Zielpunkt vorwärts
verschoben hat, oder sollte die Anweisung von dem neuen
Balis nicht
auf richtige Weise abgelesen werden, so wird das Bremsen auf solche Weise eingeleitet,
wie es durch die zuletzt empfangene Anweisung angewiesen wurde.Das Ausbleiben einer
Signalmeldung zu dem Zug wird dadurch den Zug nicht in Gefahr bringen.
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Zur Ausrüstung des Zuges gehört, wie in Fig. 3 gezeigt, außer dem
Fragesender 4- und dem Empfänger 5 eine mit dem Empfänger verbundene Kodekontrollanordnung
6 zur Kontrolle der empfangenen Meldungen. Bestimmte der zu den Meldungen gehörenden
Bits sind Kontrollbits, die zugefügt sind, um eine Kontrolle der Richtigkeit der
Meldung zu ermöglichen.
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Genehmigte Meldungen mit Betriebsanweisungen werden in eine Bewertungsanordnung
7 eingeführt, die dem Führer aus den Meldungen und aus den Meßwerten von einem mit
einem der Räder 8 gekoppelten Wegmesser 9 und von einem Geschwindigkeitsmesser 10
Anweisungen zusammenstelit, die auf einem Meldungstafelbild 11 angezeigt werden.
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Die Steuerungsbetätigungen des Führers an einem Steuertafelfeld 12
beeinflussen unter anderem eine Bremsausrüstung 13 des Zuges und in gewisser Hinsicht
auch die Bewertungsanordnung 7. Sollte die Geschwindigkeit des Zuges die erlaubte
Geschwindigkeit in einem nicht unbedeutenden Maß überschreiten, veranlaßt die Bewertungsanordnung
7, daßdie Bremsenausrüstung 13 zum Notbremsen eingeschaltet wird, und daß dem Führer
mit einer Alarmeinheit 14 Alarm gegeben wird.
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Die Bewertungsanordnung 7 in Fig. 3 ist vorgesehen zum Vergleich zwischen
angewiesenem Abstand zu einem Zielpunkt und von dem Wegmesser 9 gemessener Wegstrecke,
und zum Vergleich einer berechneten, erlaubten Geschwindigkeit mit einem von dem
Geschwindigkeitsmesser 10 durch Ableitung von dem Signal des Wegmessers erhaltenen
Geschwindigkeitssignal. Wenn der richtige Punkt F
bei Beginn des
Bremsens erreicht worden ist, wird auf dem Meldungstafelfeld 11 vor dem Führer ein
Kommando über Bremsen- zum Stopp gezeigt. Der Führer soll dabei die Bremsen des
Zuges zum normalen Betriebsbremsen anlegen.
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Bei wiederholten Gelegenheiten während des Bremsens, an sogenannte
Kontrollpunkten (siehe + im Diagramm in Fig. 2), wird kontrol-Wert, ob die Geschwindigkeit
des Zuges nicht diejenige überschreitet, die dazu führen soll, daß der Zug im angewiesenen
Zielpunkt hält. Sollte die beabsichtigte Geschwindigkeit über schritten werden,
veranlaßt die Sicherheitsausrüstung, daß die Notbremsen des Zuges eingeschaltet
werden, wodurch die Verzögerung des Zuges zunimmt.
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Der Zielpunkt ist normalerweise ein Stück vor einem an der Bahn befindlichen
Hauptsignal vorgesehen, z.B. bei E. Wenn das Hauptsignal Halt zeigt, soll der Zug
zu diesem vorgeführt werden können und soll nicht an dem Zielpunkt halten brauchen.
Der Führer des Zuges hat die Freiheit, den Zug am Zielpunkt vorbei und an das Hauptsignal
heranzuführen, wenn nur die Geschwindigkeit des Zuges weniger als 40 km/h beträgt.
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Sollte der Zug ein Hauptsignal, das Halt zeigt, überfahren, so wird
seine Steuerausrüstung eine Angabe über einen Zielabstand, der Null ist, empfangen.
Dem Führer wird dabei Anweisung über Stopp gegeben und die Signal ausrüstung des
Zuges wird veranlassen, daß die Bremsen zum unmittelbaren Bremsen zum Halten ange~-legt
werden. Der Zug kann nur dann an einem Stoppsignal vorbeigeführt werden, wenn der
Führer vor dem Passieren des Stoppsignals durch Niederdrücken eines Anlaßknopfes
das Stoppkommando anerkennt und den Zug mit einer Geschwindigkeit führt, die geringer
als 10 km/h ist.
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Die Steuerausrüstung des Zuges ist zur Ausführung der beschriebenen
Berechnungen und Steuerungen in digitaler Form eingerichtet.
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Zu der Ausrüstung gehört eine Überwachungseinrichtung 15 in Fig. 3
zur Prüfung von besonders wichtigen Funktionen in der Ausrüstung in regelmäßigen
Zeitabständen. Sollten dabei Fehler entdeckt werden, so wird Signal hierüber zu
dem Führer gegeben und der Zug wird automatisch auf Halt gebremst. Der Fahrer hat
hierauf die automatische Ausrüstung abzustellen und den Zug aufgrund der Angaben
zu steueren, die von den entlang der Bahn aufgestellten Lichtsignalen übermittelt
werden.
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Der Zug kann ferner mit einer Registrierausrüstung versehen sein,
einem sog. Fahrtschreiber, welche vorgesehen ist, um die Geschwindigkeit des Zuges
und außerdem Überschreitung empfohlener Geschwindigkeitsgrenzen, sowie das Überfahren
von Signalen mit Stoppangabe und von'Balisen aufzuzeichnen.