-
Steuerverfahren für elektrische Nodellbahnen.
-
Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung
von elektrischer Betriebsleistung von Steuergeräten auf Sellienenfahrzeuge und zur
Übertragung von Steuerinformationen zwischen Steuergeräten und Schienenfahrzeugen,
insbesondere bei elektrischen Nodellbahnen.
-
Zweck: Bei einer Nodellbahnanlage sollen auf einem Gleisnetz mehrere
Fahrzeuge unabhängig von einander gesteuert werden können.
-
Auf ein zu steuerndes Fahrzeug sollen mehrere Informationen übertragen
werden können.
-
Von den steuerbaren Fahrzeugen sollen Informationen ausgesendet werden
können.
-
Zur Betriebsleistungsversorgung der Schienenfahrzeuge soll eine von
den übertragenen Informationen unabhängige Betriebsspannung übertragen werden.
-
Stand der Technik mit Fundstellen: eine Kenntnis des gegenwärtigen
Standes der Technik basiert auf den neuesten Katalogen über elektrische Modellbahnen
der Firmen Geber. Närklin & Cie, GmbH 732 Göppingen, Stuttgarter Str. 55 - 57;
Gebr.
Fleischmann, 85 Nürnberg, Bielingstr. 25; Trix/Mangold GmbH & Co., 85 Nürnberg,
Kreulstraße Ite.
-
Bei den von diesen Firmen benutzten Steuerungsverfahren ist jedes
steuerbare Fahrzeug über eine Stromzuführungsschiene und eine Stromrückleitungsschiene
mit dem Ausgang eines regelbaren Spannungsversorgungsgerätes verbunden. Als Stromrückleitungsschiene
wird eine der beiden Fahrschienen des Geleises, auf dem sich das Fahrzeug befindet,
benutzt. Als Stromzuführung kann die andere Fahrschiene, eine gesonderte Mittelschiene,
die bei den Geleisen der Firma Märklin in einzelne Punktkontakte aufgelöst ist,
oder eine Oberleitung dienen Für jedes Fahrzeug, das auf einem bestimmten Teil-Geleisnetz
unabhängig von anderen Fahrzeugen gesteuert werden soll, wird eine eigene Stromzuführungsschiene
benutzt. Der Betrag der Betriebsspannung repräsentiert die einer Lokomotive zugeführte
Information über die gewünschte Fahrtgeschwindigkeit. Die Fahrtrichtung wird bei
den Gleichstromsystemen durch das Vorzeichen der Betriebs spannung dargestellt.
Bei dem Wechselstromsystem der Firma Märklin wird die Fahrtrichtung durch ein in
das Fahrzeug eingebautes Stromstoßrelais bestimmt, das durch einen kurzen Überspannungsimpuls
umgeschaltet werden kann.
-
Zur Zugbeleuchtung wird gewöhnlich die Lokomotiven-Betriebsspannung
benutzt. Wenn die Helligkeit der Zugbeleuchtung von der Fahrtgeschwindigkeit unabhängig
sein soll, so muß für die Zugbeleuchtung eine eigene Stromzuführungsschiene benutzt
werden.
-
Bei einigen Lokomotiv-Typen der Firma Märklin können mittels eines
Überspannungsimpulses die Lokomotivenkupplungen gelöst werden.
-
Die Firma Trix/Mangold verfügt über ein Verfahren, mit dem über eine
Stromzuführungsschiene gleichzeitig zwei Fahrzeuge gesteuert werden können. Die
Funktionsweise ist mir unbekannt.
-
Kritik des Standes der Technik: Bei den mir bekannten Nodellbahn-Steuerungsverfahren
ist die Zahl der innerhalb eines bestimmten Teil-Geleisnetzes unabhängig von einander
steuerbaren Fahrzeuge klein.
-
Man kann die Zahl der Fahrzeuge, die innerhalb der Gesamtanlage unabhängig
voneinander gesteuert werden können, mit Hilfe eines Blocksystems vergrößern. Die
Zuordnung der Bedienungselemente zu den steuerbaren Fahrzeugen ändert sich jedoch,
wenn ein steuerbares Fahrzeug von einem Teil-Geleisnetz in ein anderes überwechselt.
Die Benutzung mehrerer Stromzuführungsschienen macht die Verdrahtung von Blocksystemen
verwickelt.
-
Bei den herkömmlichen Nodellbahn-Steuerungsverfahren beschränken
sich die Steuerungsmöglichkeiten im wesentlichen auf die Steuerung der Fahrt geschwindigkeit
und der Fahrtrichtung.
-
Eine Übertragung von Informationen von den steuerbaren Fahrzeugen
zu stationären Vorrichtungen etwa so, daß eine einem Teil-Geleisnetz zugeordnete
Vorrichtung erkennen kann, welche steuerbaren Fahrzeuge sich in dem betreffenden
Teil-Geleisnetz aufhalten, ist nicht möglich.
-
Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Benutzung einer
einzelnen Stromzuführungsschiene die Zahl der steuerbaren Fahrzeuge zu erhöhen,
die Zahl der steuerbaren Funktionen der Fahrzeuge zu vergrößern, die Aussendung
von Informationen durch Fahrzeuge zu ermöglichen und über dieselbe Stromzuführungsschiene
eine Betriebs spannung auf die Fahrzeuge zu übertragen, die von den über die Stromzuführungsschiene
laufenden Informationsübertragungen unabhängig ist.
-
Lösung: 1. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
verschiedenen Informationsübertragungen nicht streng gleichzeitig, sondern im wesentlichen
nacheinander ausgeführt werden, daß die Übertragungen in Zyklen zusammengefaßt werden,
daß jeder Zyklus mit der Erzeugung und Übertragung eines Hauptsynchronisierzeichens
beginnt, das durch einen zeitlichen Verlauf der zwischen der Stromzuführungsschiene
und der Stromrückleitungsschiene liegenden Schienenspannung dargestellt wird, der
während eines beliebigen Übertragungszyklus sonst nicht vorkommt, und dessen Erzeugung
von einer zentralen Ablauf-Steuervorrichtung gesteuert wird, daß jeder Zyklus außerdem
Nebensynchronisierzeichen enthält, die durch einen zeitlichen Verlauf der Schienenspannung
dargestellt werden, der zwischen zwei auf einerander folgenden Nebensynchronisierzeichen
nicht vorkommt, und deren Erzeugung von einer
zentralen Ablauf-Steuervorrichtung
gesteuert wird, daß für Informations- und Betriebsenergie-Übertragungen Zeiträume
vorgesehen sind, deren Beginn und Ende in Beziehung auf das vorausgehende Synchronisierzeichen
festgelegt sind, wobei zugelassen ist, daß derselbe Zeitraum sowohl der Übertragung
von Betriebsenergie als auch der Übertragung von einer oder mehreren Informationen
dient, daß somit jeder Übertragungszeitraum durch die seit dem letzten Synchronisierzeichen
verstrichene Zeit, durch die Zahl der seit dem letzten Hauptsynchronisierzeichen
gezählten Nebensynchronisierzeichen und gegebenenfalls durch die Art des letzten
Hauptsynchronisierzeichens eindeutig festgele ist, daß Schienenfahrzeuge, die mit
Energie versorgt werden müssen, Energiespeicher enthalten, die während der Energieübertragungszeiträume
aufgeladen werden und die den Betriebsleistungsbedarf der Fahrzeuge decken, solange
von der Stromzuführungsschiene keine nennenswerte Energie geliefert werden kann,
daß die Informationssender für einen die jeweilige Informationsgröße kennzeichnenden
zeitlichen Verlauf der Schienenspannung während des für die Übertragung dieser Information
vorgesehenen Zeitraums sorgen, jedoch mit der Einschränkung, daß in gewissen Fällen,
die noch diskutiert werden, das Überschreiben eines von einem Informations sender
ausgesendeten Informationswertes mit einem von einem anderen Informationssender
ausgesendeten Informationswert zugelassen ist, daß die Informationsempfänger die
für sie bestimmten Informationen durch Analyse der Schienenspannung erkennen und
falls nötig, in Informationsspeichern abspeichern, daß die erkannten und nötigenfalls
gespeicherten Informationen zur Steuerung der Funktionen der Informationsempfänger
dienen.
-
Erzielbare Vorteile: Auf einem Geleisnetz können scheinbar gleichzeitig
mehrere Fahrzeuge unabhängig von einander gesteuert werden. Fahrzeuge können auch
Informationen aussenden.
-
Zur Betriebsstromversorgung der Fahrzeuge, beispielsweise für die
Zugbeleuchtung, kann in den Fahrzeugen eine von den übertragenen Informationen unabhängige
Betriebsspannung erzeugt werden. Es genügt eine Stromzuführungsschiene. Dadurch
werden die Geleise gegenüber der Verwendung mehrerer Stromzuführungsschienen vereinfacht,
und auch die Verdrahtung des Geleisnetzes wird einfacher. Die Synchronisierzeichen
mildern die Genauigkeitsforderungen, die an die in den Informationsempfängern zur
Informationserkennung eingebauten Uhren zu stellen sind.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 2. Insbesondere zur Durchführung
des Steuerverfahrens bei einer im Blockbetrieb arbeitenden Anlage wird das Steuerverfahren
in der Weise ausgestaltet, daß ein zentrales Steuergerät eine Hauptsteuerspannung
erzeugt, die eine ähnliche zeitliche Struktur hat wie die unter 1) beschriebene
Schienenspannung, die insbesondere aber die Haupt- und Nebensynchronisierzeichen
enthält und die während der für die Übertragung der Informationen, die an Bedienungselementen
wie Drehknöpfen, Schiebern, Schaltern oder Tasten eingegeben werden5 vorgesehenen
Informationsübertragungszeiträume diese Informationen darstellt5 daß diese Hauptsteuerspannung
lokalen Steuergeräten zugeführt wird, wobei jedem Teil-Geleisnetz, in dem eine besondere
lokale Steuerung5 etwa im Sinne eines Blockbetriebs, gewünscht wird, ein lokales
Steuergerät zugeordnet ist,
daß die lokalen Steuergeräte aus der
Hauptsteuerspannung, aus an Hilfseingängen liegenden Hilfssteuerspannungen, und
gegebenenfalls aus Informationen, welche die Fahrzeuge aussenden, mit oder ohne
eine eigene Betriebsspannungsversorgung alle Teile der Schienenspannung des betreffenden
Teil-Geleisnetzes erzeugen, die der Betriebsleistungsversorgung der Fahrzeuge5 der
Darstellung der Haupt- und Nebensynchronisierzeichen und der Informationsübertragung
zu den steuerbaren Fahrzeugen dienen.
-
Erzielbare Vorteile: Die lokalen Steuergeräte ermöglichen den Blockbetrieb
der Anlage. Durch Hilfssteuerinformationen von Schalt ge leisen, Bahnsignalen oder
ähnlichen Vorrichtungen können alle Züge innerhalb eines bestimmten Teil- Geleisnetzes
blockiert werden. Wenn die Lokomotiven mit Sendereinrichtungen für Identitätsinformationen
ausgerüstet sind, können lokale Steuergeräte konstruiert werden, mit deren Hilfe
Vorrang-Schaltungen möglich sind. Es kann beispielsweise die Einfahrt in ein Teil-Geleisnetz,
in dem sich ein Zug befindet, für alle anderen Züge gesperrt werden, und wenn ein
Zug das Teil-Geleisnetz geräumt hat, kann die Einfahrt wartender Züge gemäß einer
Rangfolge automatisch geregelt werden. Schließlich sind lokale Steuergeräte möglich,
die auf bestimmten Teil-Geleismetzen automatische Geschwindigkeitsbeschränkungen
bewirken, die wiederum z.B. durch Weichen oder Bahnsignale gesteuert werden können.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 3. Das unter 1 beschriebene Steuerverfahren
wird in der Weise ausgestaltet, daß die Schienenspannung ständig dasselbe Vorzeichen
hat, daß ihr Betrag während der Betriebsenergieübertragungs-Zeiträume immer denselben
Maximalwert annimmt, der auch außerhalb der Betriebsenergieübertragungs-Zeiträume
nicht überschritten wird.
-
Erzielbare Vorteile: Durch Spitzengleichrichtung der Schienenspannung
erhält man konstante Spannungen, die zur Betriebsleistungsversorgung der Fahrzeuge
dienen können.
-
Da die Gleichrichter die Haupt- Energieverbraucher von den Stromzuführungsschienen
abschalten, sobald der Betrag der Schienenspannung ein wenig unter den Maximalbetrag
absinkt, sind Informationsübertragungen bei niedrigen Leistungspegein möglich, beispielsweise
von Fahrzeugen aus.
-
Mittels Brückengleichrichtern, die zwischen Stromabnehmer und Fahrzeugelektronik
geschaltet sind, läßt sich das bei Zwei-Leiter-Gleissystemen auftretende Wendeschleifenproblem
lösen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 4. Das unter 1 beschriebene Steuerverfahren
wird in der Weise ausgestaltet, daß die Schienenspannung die Hauptsynchronisierzeichen
dadurch darstellt, daß ihr Betrag einen Schwellen-
Wert überschreitet
und erst nach einer besonders langen Zeit denselben oder einen niedrigeren Schwellenwert
unterschreitet.
-
Erzielbarer Vorteil: Solche Strukturen lassen sich mit einfachen Vorrichtungen
erkennen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 5. Das unter 3 und unter 4 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß die Hauptsynchronisierzeichen
zugleich der Betriebsenergieübertragung dienen.
-
Erzielbarer Vorteil: Dadurch kann der Maximalsabstand zweier Betriebsenergieübertragungszeiträume
klein gehalten werden, was die Verwendung von Betriebsenergiespeichern mit kleinerer
Kapazität erlaubt.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 6. Das unter 1 beschriebene Steuerverfahren
wird in der Weise ausgestaltet, daß die Schienenspannung die Nebensynchronisierzeichen
dadurch darstellt, daß ihr Betrag einen Schwellenwert überschreitet.
-
Erzielbarer Vorteil: Solche Strukturen erfordern wenig Übertragungszeit
und lassen sich mit einfachen Vorrichtungen erkennen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 7. Das unter 3 und 6 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß die Nebensynchronisierzeichen
auf den Vorderflanken von Betriebsenergieübertragungsimpulsen liegen.
-
Erzielbarer Vorteil: Diese Regelung erlaubt es, die Nebensynchronisierschwelle
ziemlich hoch zu legen. Dadurch bleibt Raum für die Übertragung von Informationen
bei niedrigen Beträgen der Schienenspannung. Ohne Verletzung der unter 1 genannten
Prinzipien können zwischen zwei Nebensynchronisierzeichen mehrere Informationen
übertragen werden, überdies mit niedrigem Leistungsaufwand.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 8. Das unter 7 beschriebene Steuerverfahren
wird in der Weise ausgestaltet, daß Informationen mittels eines Impulsbreitenmodulationsverfahrens
übertragen werden, und zwar SO, daß der nach einem Nebensynchronisierzeichen erreichte
Maximalbetrag
der Schienenspannung bis zu einem durch die zu übertragende Informationsgröße bestimmten
Zeitpunkt beibehalten wird, mindestens jedoch für eine der Sicherheit der Betriebsenergieübertragung
dienende Mindestzeit, daß der Überschuß des Zeitraums5 der zwischen dem Nebensynchronisierzeichen
und dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Betrag der Schienenspannung eine zweite obere
Schwelle5 die gleich der ersten oberen Schwelle sein kann, welche die Nebensynchronisierzeichen
kennzeichnet, oder unter dieser liegt, unterschreitet, über die der Sicherheit der
Betriebsenergie dienende Mindestzeit die Informationsgröße darstellt5 daß zwischen
dem Zeitpunkt, zu dem der Betrag der Schienenspannung die zweite obere Schwelle
unterschreitet, und dem nächsten Nebensynchronisierzeichen ein Mindestzeitraum liegt,
welcher der Sicherheit der Informationsübertragung und der Synchronisierzeichenerkennung
dient.
-
Erzielbare Vorteile: Impulsbreitenmodulationsverfahren erlauben genaue
Übertragungen auch von Analoginformationen. Ein Hauptproblem liegt bei dem unter
1 beschriebenen Steuerverfahren darin, daß durch Kontakt störungen die Informationsempfänger
einen tatsächlich oder scheinbar verfälschten Verlauf der Schienenspannung sehen.
Die Häufigkeit der Kontaktunterbrechungen nimmt mit steigender Dauer der Kontaktunterbrechung
ab. Kontaktunterbrechungen, deren Dauer mit einem gewissen Sicherheitsabstand kürzer
ist als die Dauer des der Sicherheit der Synchronisierzeichenerkennung und der Informationsübertragung
dienenden Zeitraums.5 können durch eine einfache elektronische Schaltung unwirksam
gemacht werden.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 9. das unter 8 beschriebene Steuerverfahren
wird in der Weise ausgestaltet, daß in der Pause, die zur Sicherheit der Synchronisierzeichenerkennung
einem Nebensynchronisierzeichen unmittelbar vorausgeht, eine weitere Information
in der Weise übertragen wird, daß der Betrag der Schienenspannung die Informationsgröße
darstellt, daß er dabei jedoch mit einem Sicherheitsabstand unter der zweiten oberen
Schwelle bleibt.
-
Erzielbarer Vorteil: Es können mehr Informationen pro Zeiteinheit
übertragen werden.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 10. Das unter 7 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Informationen mittels eines
Impulsbreitenmodulationsverfahrens übertragen werden, und zwar so, daß der Betrag
der Schienenspannung nach einem Betriebsenergieübertragungsimpuls auf einen Wert
absinkt, der unter einer zweiten oberen Schwelle liegt, die nicht über der die Nebensynchronisierzeichen
kennzeichnenden ersten oberen Schwelle liegt, deSX jedoch über einem unteren Schwellenwert
liegt, daß der Zeitraum, der zwischen dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Betrag der
Schienenspannung die zweite obere Schwelle unterschreitet, und dem Zeitpunkt, zu
dem der Betrag der Schienenspannung die untere Schwelle unterschreitet, die übertragene
Informationsgröße darstellt5
daß zwischen dem Zeitpunkt, zu dem
der Betrag der Schienenspannung die zweite obere Schwelle- unterschreitet und dem
nächsten Nebensynchronisierzeichen ein Mindestzeitraum liegt, welcher der Sicherheit
der Informationsübertragung und der Synchronisierzeichenerkennung dient.
-
Erzielbare Vorteile: Neben den unter 8 aufgeführten Vorteilen hat
dieses Verfahren den Vorteil, daß die Informationsübertragung mit geringem Leistungsaufwand
durchzuführen ist, und daß auf diese Weise ausgesendete Informationen durch einen
zweiten Sender auf einfache Weise überschreiben werden können.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 11. Das unter 2 und 7 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Fahrtgeschwindigkeitsinformationen,
die vom zentralen Steuergerät und von einem lokalen Steuergerät auf ein bestimmtes
Fahrzeug übertragen werden sollen, zwischen denselben Nebensynchronisierzeichen
übertragen werden, daß die Schienenspannung die vom zentralen Steuergerät vorgeschriebene
Geschwindigkeit in der unter 8 beschriebenen Weise darstellt, daß die Schienenspannung
die von einem lokalen Steuergerät vorgeschriebene Geschwindigkeit in der unter 10
beschriebenen Weise darstellt, daß bei der Darstellung der beiden Geschwindigkeitsinformationen
durch Impulsbreiten dieselbe Abbildungsfunktion benutzt wird,
daß
dann, wenn das unter 8 beschriebene Verfahren, das zur Darstellung der vom zentralen
Steuergerät vorgeschriebenen Geschwindigkeit benutzt werden soll, und das unter
10 beschriebene Verfahren, das zur Darstellung der von einem lokalen Steuergerät
vorgeschriebenen Geschwindigkeit benutzt werden soll, unterschiedliche Beträge der
Schienenspannung ergeben würden, der Betrag der Schienenspannung den jeweils höheren
Betrag annehmen soll.
-
Erzielbare Vorteile: Das Verfahren erleichtert den Blockbetrieb. Wenn
in einem blockierten Teil-Geleisnetz auf die Übertragung von Informationen nach
den unter 9 und 10 beschriebenen Verfahren verzichtet wird, kann die Blockierung
schon durch Zuodern einer Gleichspannung erfolgen. Wenn auf die Übertragung von
Informationen nach dem unter 10 beschriebenen Verfahren verzichtet wird, kann eine
auf alle steuerbaren Fahrzeuge wirkende Geschwindigkeitsbegrenzung oder Blockierung
schon dadurch erreicht werden5 daß zur Schienenspannung die Ausgangsspannung eines
Monovibrators, der von den Nebensynchronisierzeichen angestoßen wird, zugeodert
wird.
-
Fahrzeuge5 deren Geschwindigkeit durch ein lokales Steuergerät herabgesetzt
wurde, können dies erkennen. So kann beispielsweise erreicht werden5 daß ein Fahrzeug,
das durch ein geschlossenes Bahnsignal zur Langsamfahrt oder zum Anhalten gezwungen
wurde, darauf mit einem Pfeifen antwortet.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 12. Das unter 1 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß die Schienenspannung die Nebensynchronisierzeichen
dadurch darstellt, daß ihr Betrag einen Schwellenwert, der im folgenden die zweite
obere Schwelle genannt wird, unterschreitet.
-
Erzielbarer Vorteil: Solche Strukturen erfordern wenig Übertragungszeit
und lassen sich mit einfachen Vorrichtungen erkennen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 13. Das unter 3 und 12 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß die Nebensynchronisierzeichen
auf den Rückflanken von Betriebsenergieübertragungsimpulsen liegen.
-
Erzielbarer Vorteil: Diese Regelung erlaubt es, die zweite obere Schwelle
ziemlich hoch zu legen. Dadurch bleibt Raum für die Übertragung von Informationen
bei niedrigen Beträgen der Schienenspannung. Ohne Verletzung der unter 1 genannten
Prinzipien können zwischen zwei Nebensynchronisierzeichen mehrere Informationen
übertragen werden, überdies mit niedrigem Leistungsaufwand.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 14. Das unter 13 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Informationen mittels eines
Impulsbreitenmodulationsverfahrens übertragen werden und zwar so, daß auf ein Nebensynchronisierzeichen
ein Mindestzeitraum folgt, welcher der Sicherheit der Informationsübertragung und
der Synchronisierzeichenerkennung dient5 ehe der Betrag der Schienenspannung einen
Schwellenwert überschreitet, welcher im folgenden die erste obere Schwelle genannt
wird und der nicht niedriger ist als die zweite obere Schwelle, welche die Nebensynchronisierzeichen
kennzeichnet, daß der Überschuß der Dauer des Zeitraums, der zwischen einem Nebensynchronisierzeichen
und dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Betrag der Schienenspannung die erste obere
Schwelle wieder überschreitet, über die Dauer des der Sicherheit der Synchronisierzeichenerkennung
und der Informationsübertragung dienenden Zeitraums eine Informationsgröße darstellt,
daß die Dauer des Zeitraums5 der zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Betrag der Schienenspannung
die erste obere Schwelle wieder überschreitet und dem nächsten Nebensynchronisierzeichen
liegt, einen der Sicherheit der Betriebsenergieübertragung dienenden Mindestwert
nicht unterschreitet.
-
Erzielbare Vorteile: Impulsbreitenmodulationsverfahren erlauben genaue
Übertragungen auch von Analoginformationen.
-
Ein Hauptproblem liegt bei dem unter 1 beschriebenen Steuerverfahren
darin, daß durch Kontakt störungen die Informationsempfänger einen tatsächlich oder
scheinbar verfälschten Verlauf der Schienenspan-nung sehen. Die Häufigkeit der Kontaktunterbrechungen
nimmt mit steigender Dauer der Kontakt unterbrechung ab. Kontaktunterbrechungen,
deren Dauer mit-einem gewissen Sicherheitsabstand kürzer ist als die Dauer des der
Sicherheit der Synchronisierzeichenerkennung und der Informationsübertragung dienenden
Zeitraums, können durch eine einfache elekt-ronische Schaltung unwirksam gemacht
werden.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 15. Das unter 14 beschriebene
Verfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß in dem Zeitraum, der zur Sicherheit
der Snchronisierzeichenerkennung und der Informationsübertragung einem Nebensynchronisierzeichen
unmittelbar folgt, eine weitere Information in der Weise übertragen wird, daß der
Betrag der Schienenspannung die Informationsgröße darstellt5 daß er dabei jedoch
mit einem Sicherheitsabstand unter der zweiten oberen Schwelle bleibt.
-
Erzielbarer Vorteil: Es können mehr Informationen pro Zeiteinheit
über tragen werden.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 16. Das unter 13 beschriebene
Verfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Informationen mittels eines Impulsbreitenmodulationsverfahrens
übertragen
werden5 und zwar daß der Betrag der Schienenspannung nach einem Nebensynchronisierzeichen
auf einen Wert absinkt5 der mit einem Sicherheitsabstand unter einem Schwellenwert
leigt, der im folgenden die zweite untere Schwelle heißt, daß der Betrag der Schienenspannung
sodann während eines Mindestzeitraums, welcher der Sicherheit der Synchronisierzeichenerkennung
und der Informationsübertragung dient5 unter einem Schwellenwert liegt, der im folgenden
die erste untere Schwelle genannt wird und der nicht unter der zweiten unteren Schwelle
liegt, der jedoch mit einem Sicherheitsabstand unter einem weiteren Schwellenwert
liegt, der die erste obere Schwelle heißt und der nicht unter der zweiten oberen
Schwelle liegt, daß der Überschuß der Dauer des Zeitraums, der mit dem Zeitpunkt
beginnt, zu dem der Betrag der Schienenspannung die zweite untere Schwelle unterschreitet,
und mit dem Zeitpunkt endet, zu dem der Betrag der Schienenspannung die erste untere
Schwelle wieder überschreitet, über die Dauer des Mindestzeitraums, welcher der
Sicherheit der Synchronisierzeichenerkennung und der Informationsübertragung dient,
die übertragene Informationsgröße darstellt.
-
Erzielbare Vorteile: Neben den unter 14 aufgeführten Vorteilen hat
dieses Verfahren den Vorteil, daß die Informationsübertragung mit geringem Leistungsaufwand
durchzuführen ist, und daß auf diese Weise ausgesendete Informationen durch einen
zweiten Sender auf einfache Weise überschrieben werden können.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 17. Das unter 2 und 13 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Fahrtgeschwindigkeitsinformationen,
die vom zentralen Steuergerät und von einem lokalen Steuergerät auf ein bestimmtes
Fahrzeug übertragen werden sollen, zwischen denselben Nebensynchronisierzeichen
übertragen werden, daß die Schienenspannung die vom zentralen Steuergerät vorgeschriebene
Geschwindigkeit in der unter 14 beschriebenen Weise darstellt, daß die Schienenspannung
die von einem lokalen Steuergerät vorgeschriebene Geschwindigkeit in der unter 16
beschriebenen Weise darstellt, daß bei der Darstellung der beiden Geschwindigkeitsinformationen
durch Lücken dieselbe Abbildungsfunktion benutzt wird, daß die Lücken mit wachsenden
Geschwindigkeiten breiter werden5 daß dann, wenn das unter 14 beschriebene Verfahren,
das zur Darstellung der vom zentralen Steuergerät vorgeschriebenen Geschwindigkeit
benutzt werden soll, und das unter 16 beschriebene Verfahren, das zur Darstellung
der von einem lokalen Steuergerät vorgeschriebenen Geschwindigkeit benutzt werden
soll, unterschiedliche Beträge der Schienenspannung ergeben würden, der Betrag der
SchienenFannung den jeweils höheren Betrag annehmen soll.
-
Erzielbare Vorteile: Das Verfahren erleichtert den Blockbetrieb. Wenn
in einem blockierten Teil-Geleisnetz auf die Übertragung von Informationen nach
den unter 15 und 16 beschriebenen Verfahren verzichtet wird, kann
die
Blockierung schon durch Zuodern einer Gleichspannung erfolgen. Wenn auf die Übertragung
von Informationen nach dem unter 16 beschriebenen Verfahren verzichtet wird, kann
eine auf alle Fahrzeuge wirkende Geschwindigkeitsbegrenzung oder Blockierung schon
dadurch erreicht werden, daß zur Schienenspannung die Ausgangs spannung eines Monovibrators,
der von den Nebensynchronisierzeichen angestoßen wird, zugeodert wird.
-
Fahrzeuge, deren Geschwindigkeit durch ein lokales Steuergerät herabgesetzt
wurde, können erkennen, daß die Geschwindigkeitsminderung nicht vom zentralen Steuergerät,
sondern von dem betreffenden lokalen Steuergerät bewirkt wurde.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 18. Das unter 7 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Informationen mittels eines
Impulshöhenmodulationsverfahrens übertragen werden, und zwar so, daß der Zeitraum
zwischen zwei Betriebsenergieübertragungszeiträumen in Zeiträume festgelegter Dauer
eingeteilt ist, daß der'Betrag der Schienenspannung, wenn man von den mit endlicher
Geschwindigkeit ablaufenden Anderungen am Beginn und Ende der Informationsübertragungszeiträume
absieht, während der Informationsübertragungszeiträume im wesentlichen konstant
ist und sein Wert die zu übertragende Informationsgröße darstellt, daß der Betrag
der Schienenspannung in einem Informationsübertragungszeitraum nicht höher als im
vorhergehenden Zeitraum ist und/oder um einen Sicherheitsabstand niedriger als der
Schwellenwert
ist, der die Nebensynchronisierzeichen kennzeichnet, daß der Betrag der Schienenspannung
in einem Zeitraum, der einem Nebensynchronisierzeichen unmittelbar vorausgeht, aber
immer mit einem Sicherheitsabstand unter der die Nebensynchronisierzeichen kennzeichnenden
Schwelle bleibt, daß die Dauer der Informationsübertragungszeiträume so groß gewählt
ist, daß eine sichere Erkennung der übertragenen Informationen und des nächsten
Nebensynchronisierzeichens möglich ist.
-
Erzielbare Vorteile: Der Aufwand zur Kodierung und Dekodierung der
Informationen ist geringer als bei den Impulsbreitenmodulationsverfahren.
-
Hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten sind möglich.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 19. Das unter 2 und unter 18
beschreibene Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Fahrtgeschwindigkeitsinformationen,
die vom zentralen Steuergerät und von einem lokalen Steuergerät auf ein bestimmtes
Fahrzeug übertragen werden sollen5 zwischen denselben Nebensynchronisierzeichen
übertragen werden5 daß die Schienenspannung die vom zentralen Steuergerät vorgeschriebene
Fahrtgeschwindigkeit während der beiden ersten auf einen Energieübertragungszeitraum
folgenden Informationsübertragungszeiträume darstellt mit der Einschränkung,
daß
die Schienenspannung während des ersten Informationsübertragungszeitraums die vom
lokalen Steuergerät vorgeschriebene Fahrtgeschwindigkeit darstellt, falls diese
niedriger ist als die vom zentralen Steuergerät vorgeschriebene Fahrt geschwindigkeit,
daß zur Darstellung der beiden Fahrgeschwindigkeitsinformationen durch die Schienenspannung
dieselbe Abbildungsfunktion benutzt wird, daß der Betrag der Schienenspannung, der
eine Fahrgeschwindigkeit darstellt5 mit wachsender Geschwindigkeit abnimmt.
-
Erzielbare Vorteile: Das Verfahren erleichtert den Blockbetrieb.
-
Wenn in einem blockierten Teil-Geleisnetz auf die Übertragung von
Informationen während jedes ersten auf ein Nebensynchronisierzeichen folgenden Informationsübertragungszeitraums
verzichtet wird5 kann die Blockierung schon dadurch erreicht werden, daß zur Schienenspannung
die Ausgangsspannung eines Monovibrators, der von den Nebensynchronisierzeichen
angestoßen wird, zugeodert wird.
-
In ähnlicher Weise läßt sich durch Zuodern eines einstellbaren Bruchteils
der Monovibrator-Spannung eine auf alle steuerbaren Fahrzeuge wirkende lokale Geschwindigkeitsbegrenzung
bewirken.
-
Bei weitergehenden Konzessionen bezüglich der Übertragung anderer
als der Geschwindigkeitsinformationen ist eine Geschwindigkeitsbeeinflussung schon
dadurch möglich, daß zwischen die Stromzuführungsschiene und die Stromrückleitungssohiene
in einem Teil-Geleisnetz, das allerdings von anderen Teil-Geleisnetzen mittels
einer
Entkoppluflgsdiode entkoppelt sein muß, ein geeigneter Kodensator geschaltet wird.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung 20. Das unter 12 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß das unter 18 beschriebene Steuerverfahren
in zwischen zwei Nebensynchronisierzeichen umgekehrter zeitlicher Folge abläuft.
-
Erzielbare Vorteile: Es handelt sich um eine Variante des unter 18
beschriebenen Verfahrens, das die dort angegebenen Vorteile ebenfalls bietet.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 21. Das unter 2 und unter 20
beschriebene Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß das unter 19 beschriebene
Steuerverfahren in zwischen zwei Nebensynchronisierzeichen umgekehrter zeitlicher
Folge abläuft.
-
Erzielbare Vorteile: Es handelt sich um eine Variante des unter 19
beschriebenen Verfahrens mit ähnlichen Eigenschaften.
-
b E x E w Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 22. Zur Durchführung
des unter 2 beschriebenen Steuerverfahrens wird das dort erwähnte zentrale Steuergerät
so ausgestaltet, daß die zur Steuerung der steuerbaren Fahrzeuge erforderlichen
Bedienungselemente so auf mehrere Bausteine aufgeteilt sind, daß jeder Baustein
die Bedienungselemente zur Steuerung eines oder einiger Fahrzeuge enthält, daß als
Bedienungselemente manuell einstellbare variable Widerstände unter Einschluß von
Schaltern und Tasten benutzt werden, daß die Nummer des jeweils aktuellen Bedienungselements
vom Ablauf-Steuergerät auf den betreffenden Baustein in ganz oder teilweise binär
kodierter Form oder auch nicht kodiert übertragen wird, daß die Nummer in dem betreffenden
Baustein soweit nötig dekodiert wird, daß die Dekodiererausgänge und/oder die Bedienungselementadressenleitungen
elektronische Schalter ansteuern, weiche den einen Anschluß des angewählten Bedienungselements
mit einer Bezugsleitung verbinden, daß der andere Anschluß des Bedienungselements
direkt.oder über einen Festwiderstand mit einer Summierungsleitung verbunden ist,
daß ein Kodierer die Größe des zwischen Summierungsleitung und Bezugsleitung geschalteten
Widerstands kodiert.
-
Erzielbare Vorteile: Die Aufteilung der Bedienungselemente auf mehrere
Bausteine erleichtert die Bedienung mehrerer steuerbarer Fahrzeuge durch mehrere
Personen.
-
Das beschriebene Zeitmultiplexverfahren zur- Prüfung der Zustände
der Bedienungselemente verringert die Zahl der erforderlichen Verbindungsleitungen
zwischen dem Grundbaustein und den Ergänzungsbausteinen des zentralen Steuergeräts.
Außerdem ist nur ein einzelner Kodierer erforderlich für alle Informationen, die
vom zentralen Steuergerät auf die steuerbaren Fahrzeuge übertragen werden sollen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 23. Zur Durchführung des unter
2 und unter 3 beschriebenen Steuerverfahrens werden lokale Steuergeräte so ausgestaltet,
daß die Stromzuführungsschienen der Teil-Geleisnetze über Entkopplungsdioden an
die Hauptsteuerspannung gelegt werden.
-
Erzielbare Vorteile: Die Dioden verhindern, daß in Fahrzeugen oder
in lokalen Steuergeräten erzeugte Informationsspannungen über die Hauptsteuerleitung
von einem Teil-Geleisnetz in ein anderes Teil-Geleisnetz gelangen, und daß die Ausgänge
der Fahrzeugsender und die Sendeausgänge der lokalen Steuergeräte durch das zentrale
Steuergerät belastet werden.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 24. Zur Durchführung des unter
2 beschriebenen Steuerverfahrens werden die steuerbaren Fahrzeuge so ausgestaltet,
daß zur Verbesserung des Kontakts zwischen der Stromzuführungsschiene und dem Fahrzeug
und zwischen dem Fahrzeug und der Stromrückleitungsschiene jeweils mehrere Stromabnehmer
verwendet werden, daß die Stromabnehmer keine leitende Verbindung zwischen den Stromzuführungsschienen
verschiedener Teil-Geleisnetze herstellen, wenn das Fahrzeug von einem Teil-Geleisnetz
in ein anderes Teil-Geleisnetz überwechselt, und zugleich werden die Stromzuführungsschienen
der Geleise an den Übergangsstellen so ausgestaltet, daß eine Aussparung und/oder
Isolierung verhindert, daß die Stromabnehmer überwechselnder Fahrzeuge die Stromzuführungsschienen
verschiedener Teil-Geleisnetze leitend verbinden.
-
Erzielbarer Vorteil: Da die Wahrscheinlichkeit gleichzeitiger Kontaktunterbrechungen
mehrerer Stromabnehmer sehr viel kleiner sein kann als die Wahrscheinlichkeit der
Kontaktunterbrechung bei einem einzelnen Stromabnehmer, wird durch diese Maßnahme
die Betriebssicherheit des Verfahrens gesteigert. Es sind jedoch besondere Ausgestaltungen
der Stromabnehmer der Fahrzeuge und der Verbindungsstellen der Stromzuführungsschienen
verschiedener Teil-Geleisnetze erforderlich, um zu verhindern, daß beim Überwechseln
eines Fahrzeuges von einem Teil-Geleisnetz in ein anderes lokal erzeugte Informationsspannungen
von dem einen Teil-Geleisnetz in das andere gelangen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 25. Zur Durchführung des unter
2 und unter 3 beschriebenen Steuerverfahrens werden die unter 24 beschriebenen Fahrzeuge
so ausgestaltet, daß die verschiedenen Stromabnehmer über Entkopplungsdioden zusammengeschaltet
sind.
-
Erzielbarer Vorteil: Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß beim
Überwechseln eines Fahrzeuges von einem Teil-Geleisnetz in ein anderes lokal erzeugte
Informationsspannungen auf dem Weg über das Fahrzeug von dem einen Teil-Geleisnetz
in das andere gelangen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 26. Steuerbare Fahrzeuge, welche
der unter 25 gegebenen Beschreibung entsprechen werden so ausgestaltet, daß zwischen
die Stromabnehmer, die den Kontakt mit der Stromzuführungsschiene herstellen, und
den Eingang des Fahrzeugsteuergeräts Entkopplungsdioden geschaltet sind, welche
die Übertragung von Betriebsenergie- und Informationsübertragungsspannungen zum
Fahrzeugsteuergerät hin erlauben, und daß zwischen den Sende-Ausgang des Fahrzeugsteuergeräts
und einen oder mehrere Stromabnehmer, die den Kontakt zur Stromzuführungsschiene
herstellen, Entkopplungsdioden geschaltet sind, welche die Übertragung von Informationsspannungen
vom Fahrzeug-Steuergerät auf die Stromzuführungsschiene erlauben.
-
Erzielbarer Vorteil: Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß beim
Überwechseln eines steuerbaren Fahrzeuges, das selbst Informationen aussenden kann,
von einem Teil-Geleisnetz in ein anderes lokal erzeugte Informationsspannungen auf
dem Weg über das Fahrzeug von dem einen Teil-Geleisnetz in das andere gelangen.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 27. Das unter 2 beschriebene
Steuerverfahren wird in der Weise ausgestaltet, daß Teil-Geleisnezte, in denen Informationsspannungen
lokal erzeugt werden, die nicht auf benachbarte Teil-Geleisnetze übertragen werden
dürfen, von diesen durch Trenn-Geleise getrennt werden5 die so lang sind, daß der
oder die Stromabnehmer eines Fahrzeugs die getrennten Teil-Geleisnetze nicht verbinden
können, und deren Stromzuführungsschienen in so kurze Segmente unterteilt sind,
daß die Stromabnehmer verschiedener Fahrzeuge nicht dasselbe Segment berühren können,
und deren Stromzuführungsschienen-Segmente bezüglich der Schienenspannung wie verschiedene
Teil-Geleisnetze behandelt werden, auf denen keine von lokalen Steuergeräten erzeugte
Informationen übertragen werden.
-
Erzielbarer Vorteil: Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß beim
Überwechseln eines Fahrzeuges von einem Teil-Geleisnezt in ein anderes lokal erzeugte
Informationsspannungen auf dem Weg über das Fahrzeug verschleppt werten.
-
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: 28. Die unter 2 erwähnten steuerbaren
Fahrzeuge werden in der Weise ausgestaltet, daß sie mit Adressenschaltern ausgerüstet
sind, welche die Nummern der steuerbaren Fahrzeuge angeben. Eine solche Nummer braucht
jedes Fahrzeug, damit sein Fahrzeugsteuergerät die für das betreffende Fahrzeug
bestimmten Informationen auswählen kann.
-
Erzielbare Vorteile: Die Zuordnung zwischen den Sätzen von Bedienungselementen
des zentralen Steuergerätes und den steuerbaren Fahrzeugen ist frei wählbar.
-
Bei einem Blockbetrieb mit Rangfolge, wie er unter 2 beschrieben
ist, kann die Rangfolge bezüglich der Sätze von Bedienungselementen des zentralen
Steuergerätes zwar fest, bezüglich der Fahrzeuge aber wählbar sein.