DE2707091B2 - Funksystem für sehr kurze elektromagnetische Wellen zur ortsselektiven Übertragung ortsspezifischer Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Funksystem für sehr kurze elektromagnetische Wellen zur ortsselektiven Übertragung ortsspezifischer Informationen für Fahrzeuge, die sich längs vorgegebener Fahrstraßen, insbesondere schienengebundene Verkehrswege, fortbewegen, bei dem die Sendeeinrichtungen für die ortsspezifischen Informationen in vorgegebenen Abständen längs der Strecke angeordnet sind und scharf bündelnde, quer zur Fahrtrichtung der Fahrzeuge ausgerichtete Antennen aufweisen und die Informationsübertragung zu den mit Empfangseinrichtungen versehenen Fahrzeugen beim Passieren der Sendeeinrichtungen erfolgt.

Einrichtungen zur Fahrortsbestimmung mittels drahtloser Übertragung an sich längs vorgegebenen Strekkenabschnitten bewegenden Fahrzeugen sind im Bereich des Schienenverkehrs seit langem bekannt. Wie beispielsweise die DE-PS 11 06 794 aufweist, ist es bekannt, die ortsspezifischen Informationen über längs der Strecke verlegte Leitungsschleifen, die mit einer Sende-Empfangseinrichtung des Fahrzeuges feldgekoppelt sind, zu verwirklichen. Das bei diesen bekannten Anordnungen erforderliche Abzählen der aufeinanderfolgenden Markierungsstellen der Leiterschleifen bedingt jedoch im Hinblick auf mögliche Störungen einen erheblichen zusätzlichen Aufwand an Hilfseinrichtungen, wenn das erforderliche Maß an Betriebssicherheit in jedem Falle gewährleistet sein soll.

Durch die DE-OS 21 24 089 ist bereits eine Einrichtung zur Übertragung von ortsspezifischen Informationen im Bereich des Schienenverkehrs bekannt, die ohne Zähleinrichtungen auskommt Die Schienenfahrzeuge sind dabei mit einem Lesegerät in Form eines Senders und eines Empfängers ausgerüstet, das entlang der Strecke in vorgegebenen Abständen angeordnete, die gewünschte Information enthaltende passive Antwortgeräte beim Vorbeifahren abfragt

Durch die DE-OS 21 10 105 ist ein Funksystem der eingangs beschriebenen Art bekannt. Dabei sind zwischen den beiden durch einen Mittelstreifen voneinander getrennten Richtungsfahrbahnen Bakensender angeordnet, die eine unterschiedliche Information für die beiden nebeneinanderliegenden Richtungsfahrbahnen abstrahlen.

Die wirtschaftliche Ausnutzung bestehender Strekkennetze für den Verkehr, insbesondere im Hinblick auf höhere Fahrgeschwindigkeiten und verbesserte betriebliche Sicherheiten, bedingen einen Daten- und Signalaustausch zwischen den Fahrzeugen und den ortsfesten Streckeneinrichtungen, dessen Umfang mit wachsendem Verkehrsaufkommen ständig zunimmt. Hierbei ist nicht nur an den Schienenverkehr zu denken, sondern

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auch an in Zukunft sicher erforderliche automatische Die Datenquellen Q der ortsfesten Mikrowellensen-

Verkehrsflußregelungen auf stark frequentierten deeinrichtungen werden ihre Informationen im allge-

Schnellstraßen und Autobahnen. meinen in einem Feitwertspeicher gespeichert haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Ein löschbarer Speicher wird dann vorzusehen sein,

Funksystem der einleitend beschriebenen Art eine 5 wei.n die Information zeitabhängig geändert werden

weitere Lösung anzugeben, die eine gegenüber bekann- solL Der Austausch, der Speicherinformation geschieht

ten Einrichtungen dieser Art wesentlich höhere Dichte dabei zweckmäßig von einer zentralen Stelle aus, mit

des ortsselektiven Informationsflusses ermöglicht der sämtliche Mikrowellensendeeinrbhtungen eines

Ausgehend von einem Funksystem für sehr kurze Streckenabschnittes einzeln in Verbindung stehen,
elektromagnetische Wellen zur ortsselektiven Übertra- io In Weiterbildung der Erfindung eignet sich das gung ortsspezifischer Informationen für Fahrzeuge, die Funksystem in hervorragender Weise zur Integration in sich längs vorgegebenen Fahrstraßen, insbesondere ein bereits vorgeschlagenes Funksystem zur Nachrichschienengebundener Verkehrswege, fortbewegen, bei tenübertragung zwischen sich längs vorgegebener dem die Sendeeinrichtungen für die ortsspezifischen Strecken bewegenden Sende-Empfangsstationen und Informationen in vorgegebenen Abständen längs der 15 längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen Strecke angeordnet sind und scharf bündelnde, quer zur angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Fahrtrichtung der Fahrzeuge ausgerichtete Antennen Sende-Empfangsstationen (P 26 44 206.8). Bei diesem aufweisen und die Informationsübertragung zu den mit vorgeschlagenen Funksystem stehen die Stationen einer Empfangseinrichtungen versehenen Fahrzeugen beim Strecke mit einer zentralen Sende-Empfangsstation in Passieren der Sendeeinrichtungen erfolgt wird diese 20 Verbindung. Die Streckenabschnitte zwischen den Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die aufeinanderfolgenden, Hauptstationen darstellenden Sendeeinrichtungen modulierte Mikrowellensendeein- Stationen sind durch Zwischenstationen unterteilt und richtungen für den Bereich sehr hoher Frequenzen sind, die Hauptstationen mit den ihnen abstandsmäßig am von denen zumindest einige einen die zugehörigen nächsten kommenden Zwischenstationen zu Übertraortsspezifischen Informationen enthaltenden löschba- 25 gungsabschnitten zusammengefaßt Die Zwischenstaren Speicher aufweisen, mittels dessen der Inhalt der tionen stellen zusammen mit den ihnen zugehörigen ortsselektiven Informationen ferneinstellbar ist und daß Hauptstationen und die Hauptstationen die Gegenstadie Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensin- tionen für den Signalaustausch mit den beweglichen nig und quer zur Fahrtrichtung angeordneten Richtan- Stationen dar. Dabei wird in aneinandergrenzenden tennen ausgerüstet sind. 30 Übertragungsabschnitten von unterschiedlichen Sende-

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Empfangsfrequenzen Gebrauch gemacht. Die Integra-

mittels aktiver Mikrowellensendeeinrichtungen, die tion der vorliegenden Erfindung in das vorgeschlagene

entlang der zu befahrenden Strecke in vorgegebenen Funksystem kann vorteilhaft in der Weise geschehen.

Abständen angeordnet werden, die zu übertragende daß der Sender der ortsfesten Sende-Empfangsstation

Informationsmenge an ein vorüberfahrendes Fahrzeug 35 zugleich den Mikrowellenoszillator für die Mikrowel-

gegenüber bekannten Funksystemen dieser Art wesent- lensendeeinrichtung darstellt und der Empfänger der

lieh erhöht werden kann. Darüber hinaus gibt die fahrzeugseitigen Sende-Empfangsstation zugleich für

verwendete hohe Frequenz die Möglichkeit, die den Empfang der ortsselektiven Informationer, einge-

Mikrowellensendeeinrichtungen bei relativ geringem richtet ist.

technischen Aufwand mit kleinen Abmessungen zu 40 In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, der

realisieren, und zwar bei einer hohen Bündelung der modulierten Schwingung des Senders die ortsspezifi-

Sendeantenne. Dies hat zugleich den Vorteil, daß die an sehen Information der Datenquelle der Mikrowellen-

das Fahrzeug übermittelten ortsspezifischen Informa- sendeeinrichtung zusätzlich in Anwendung einer zur

tionen eine entsprechend hohe Ortsgenauigkeit aufwei- bereits vorhandenen Modulation orthogonalen Modula-

sen. 45 tion aufzuprägen.

Ortsspezifische Informationen sollen bei Streckenab- Anhand eines in der Zeichnung dargestellten

schnitten mit zwei und mehr zueinander parallel Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden

verlaufenden Fahrbahnen bzw. Fahrschienen auch eine noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

Information darüber enthalten, auf welcher Fahrbahn Fig. 1 die schematische Darstellung des Funksystems

bzw. welcher Fahrschiene sich das an den Mikrowellen- 50 nach der Erfindung,

Sendeeinrichtungen vorbeifahrende Fahrzeug befindet. F i g. 2 die Erweiterung des Funksystems nach F i g. 1

Da diese Information nicht unmittelbar gespeichert für Streckenabschnitte mit mehr als einer Fahrbahn

werden kann, sondern mittelbar aus geeigneten bzw. Fahrschiene,

Kriterien abgeleitet werden muß, ist es erforderlich, die F i g. 3 die schematische Darstellung der Integration

Voraussetzungen für solche Kriterien durch geeignete 55 des Funksystems nach den F i g. 1 und 2 in ein bereits

Anordnung der Mikrowellensendeeinrichtungen zu vorgeschlagenes Funksystem,

schaffen. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, F i g. 4 die Darstellung der räumlichen gegenseitigen

auf beiden Seiten der Fahrbahn- bzw. Fahrschienenan- Anordnung einer fahrzeugseitigen Empfangseinrich-

ordnung eine Mikrowellensendeeinrichtung mit gegen- tung und einer ortsfesten Sendeeinrichtung bei einem

einander ausgerichteten Antennen vorzusehen. Jedem 60 Funksystem nach der Erfindung.

Paar von Mikrowellensendeeinrichtungen wird eine Das in F i g. 1 schematisch dargestellte Funksystem

Modulationseinrichtung für phasenkohärente Modula- zeigt ein Fahrzeug Fa, das sich auf der Schiene Si

tion gemeinsam zugeordnet. Dabei weisen die fahrzeug- fortbewegt. Im Fahrzeug Fa, vorzugsweise auf seinem

seitigen Empfangseinrichtungen eine den Phasenunter- Dach, sind zwei Empfänger E\ und £2 mit den

schied der von beiden Mikrowellensendeeinrichtungen 65 Antennen Ae 1 und Ae2 angeordnet die jeweils einen

im Vorbeifahren empfangenen identischen Informatio- Detektor D und einen ausgangsseitigen Verstärker V

nen für Fahrnbahn- bzw. Fahrschienenbestimmung aufweisen. Dem Verstärker V ist die Anzeige- und

auswertende Einrichtung auf. Auswerteschaltung AA nachgeschaltet In einem serin-

gen Abstand von der Schiene Si sind längs ihrem Vorlauf Mikrowellensendeeinrichtungen S angeordnet, die jeweils aus dem Mikrowellenoszillator O, der mit einem Datenspeicher versehenen Datenquelle Q, dem Modulator Mund der Sendeantenne As bestehen. Dabei wird die vom Mikrowellenoszillator erzeugte Schwingung im Modulator M mit den Signalen der Datenquelle Q moduliert Das Funksystem arbeitet im Bereich zwischen 10 und 40 GHz. Die Mikrowellensendeeinrichtung sendet die modulierte Mikrowellenstrahlung in einem scharfen Bündel quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges Fa, so daß seine Empfangseinrichtung die ortsspezifische Information exakt an der durch die Mikrowelleneinrichtung S markierten Stelle aufnimmt. Die doppelte Ausführung der Empfangseinrichtung auf dem Fahrzeug mit der Anordnung der Empfangsantenne Ae 1 des Empfängers E1 und der Antenne Ae 2 des Empfängers El in entgegengesetzter Richtung quer zur Fahrtrichtung stellt lediglich eine Redundanz dar, die das Fahrzeug Fa unabhängig davon macht, auf welcher Seite in Fahrtrichtung längs der Strecke die Mikrowellensendeeinrichtungen angeordnet sind.

F i g. 2 zeigt eine Variante des Funksystems nach F i g. 1 für den Fall, daß zwei oder mehr parallel zueinander angeordnete Fahrstrecken vorhanden sind und es deshalb für eine automatische Steuerung des Systems wichtig ist, daß das Fahrzeug jederzeit feststellen kann, auf welchem der hier dargestellten drei Schienen S/l, 5/2 und 5/3 es sich befindet, damit eine solche automatisch festgestellte Positionserkennung an die Zentrale weitergegeben werden kann. Die Mikrowellensendeeinrichtung besteht hier aus zwei Einrichtungen 51 und 52, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schienenstrangs angeordnet sind. Lediglich die Mikrowellenwendeeinrichtung 51 weist hier die Datenquelle Q auf, die einen zweiten Ausgang für den Modulatoreingang der Mikrowellensendeeinrichtung 52 hat Um eine phasengleiche Modulation der Schwingung der Mikrowelienoszillatoren O bei beiden Mikrowellensendeeinrichtungen Sl und S 2 zu erreichen, ist im Verbindungsweg der Datenquelle Q, die räumlich der Mikrowellensendeeinrichtung Sl zugeordnet ist, zum Modulator M· das Laufzeitglied r angeordnet, das die Laufzeit der Verbindungsleitung der Datenquelle Q zum Modulator Mder Mikrowellensendeeinrichtung 52 kompensiert. Die sowieso vorhandene Redundanz der fahrzeugseitigen Empfangseinrichtung in Gestalt der Empfänger E1 und E 2 wird hier für die Ermittlung des benutzten Schienenwegs dadurch mit ausgenutzt, daß beide Empfänger ausgangsseitig über eine Koinzidenzschaltung K miteinander verbunden sind, die ihrerseits ausgangsseitig mit der bereits erwähnten Anzeige- und Auswerteeinrichtung in Verbindung steht. Die über die Koinzidenzschaltung K ermittelte Phasendifferenz für den Empfang der von den Mikrowellensendeeinrichtungen 51 und 52 abgestrahlten identischen Informationen an den Antennen AeI und Ae 2 wird in der Anzeige- und Auswerteeinrichtung AA für die Ermittlung des benutzten Schienenwegs ausgewertet

F i g. 3 zeigt längs der Schiene Si ein in Übertragungsabschnitte UA unterteiltes Funksystem. Jeder Übertragungsabschnitt weist eine Hauptstation S/E auf, die etwa im mittleren Abstand von ca. 10 km längs der Strecke aufeinander folgen. Jeder Hauptstation S/Esind Zwischenstationen S/E zugeordnet, die jeweils von der Hauptstation S/E ihre auszusendenden Informationen über den Verbindungskanal VK erhalten und die über das gleiche Kabel auch die vom Fahrzeug Fa empfangenen Informationen an die Hauptstationen S/E abgeben. Sämtliche der Hauptstation S/E zugeordneten Zwischenstationen S/E sind hierzu mit ihren Ausgangsanschlüssen dem Eingangsanschluß der Hauptstation parallel geschaltet. Entsprechendes gilt hinsichtlich der Eingangsanschlüsse der Zwischenstationen und des Ausgangsanschlusses der Hauptstation. Die Hauptstationen S/E sind ihrerseits wiederum mit der Zentralstation ZS verbunden, an die die Hauptstationen die unmittelbar oder über die ihr zugeordneten Zwischenstationen empfangenen Fahrzeugsignale weiterleitet. Der Informationsfluß in umgekehrter Richtung erfolgt in gleicher Weise von der Zentralstation ZS über die Hauptstationen S/Eund die Zwischenstationen S/E.

Wie die näher ausgeführten Zwischenstationen S/E am linken Bildrand erkennen lassen, bestehen sie aus dem Sender So, dem dem Empfänger Eo, dem Modulator M und der Datenquelle Q. Wie das in den F i g. 1 und 2 bereits ausgeführt worden ist, speist der Modulator M ausgangsseitig die Sendeantenne As, die mit ihrer Hauptstrahlachse senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges Fa ausgerichtet ist Die Sendeempfangsantennen Ao der Haupt- und der Zwischenstationen sind dagegen in Fahrtrichtung ausgerichtet. Die Integration der Mikrowellensendeeinrichtungen S nach F i g. 1 in die Haupt- und Zwischenstationen des Funksystems nach Fig.3 hat den Vorteil, daß der Mikrowellenoszilllator des Senders So gleichzeitig als Träger für die ortsselektive Information verwendet werden kann. Wenn sich hierfür aufgrund des speziellen schaltungstechnischen Aufbaus die bereits modulierte Schwingung des Mikrowellenoszillators des Senders So anbietet, bringt dies keine Schwierigkeiten insofern mit sich, als die der bereits modulierten Schwingung aufzumodulierenden Information der Datenquelle Q in zur ersten Modulation orthogonaler Modulation aufgebracht werden kann.

F i g. 4 zeigt eine zweigleisige Bahnstrecke im Schnitt, mit den Gleiskörper GK den beiden Schienen Si 1 und Si 2, dem Oberleitungsmast OM für die Fahrdrahtleitung mit dem Oberleitungsgestänge OL und dem auf der Schiene Si geführten Fahrzeug Fa, eine Lokomotive, die über ihren Stromabnehmerbügel SA mit der Fahrdrahtleitung am Oberleitungsmast OL in leitender Verbindung steht. Die Empfangseinrichtung mit den Empfängern El und E2 ist auf dem Dach der Lokomotive angeordnet, während die Mikrowellensendeeinrichtung S in Höhe des Daches der Lokomotive am Strommast SAi befestigt ist Entsprechend Fig.3 kann die Mikrowellensendeeinrichtung S nach Fig.4 in eine Hauptstation oder eine Zwischenstation integriert sein. An der Anordnung, wie sie in Fig.4 dargestellt ist ändert sich dabei nichts; die am Strommast SM befestigte Station hat lediglich zusätzlich noch Richtantennen, die mit ihren Hauptachsen längs der Strecke ausgerichtet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Funksystem für sehr kurze elektromagnetische Wellen zur ortsselektiven Übertragung ortsspezifischer Informationen für Fahrzeuge, die sich längs vorgegebener Fahrstraßen, insbesondere schienengebundene Verkehrswege, fortbewegen, bei dem die Sendeeinrichtungen für die ortsspezifischen Informationen in vorgegebenen Abständen längs der Strecke angeordnet sind und scharf bündelnde, quer zur Fahrtrichtung der Fahrzeuge ausgerichtete Antennen aufweisen und die Informationsübertragung zu den mit Empfangseinrichtungen versehenen Fahrzeugen beim Passieren der Sendeeinrichtungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen modulierte Mikroweltensende-.einrichtungen (S. Si, S2) für den Bereich sehr hoher Frequenzen sind, von denen zumindest einige (S, S1) einen die zugehörigen ortsspezifischen Informationen enthaltenden löschbaren Speicher aufweisen, mittels dessen der Inhalt der ortsselektiven Informationen ferneinstellbar ist und daß die Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensinnig und quer zur Fahrtrichtung angeordneten Richtantennen (Ae 1, Ae 2) ausgerüstet sind.

2. Funksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Streckenabschnitten mit zwei oder mehr zueinander parallel verlaufenden Fahrbahnen bzw. Fahrschienen (Si 1, Si2, S/3) jeweils auf beiden Seiten der Fahrbahn- bzw. Fahrschienenanordnung eine Mikrowellensendeeinrichtung (Si, S2) mit gegeneinander ausgerichteten Antennen (As 1, As 2) vorgesehen ist, daß ferner jedem Paar von Mikrowellensendeeinrichtungen eine Modulationssignalquelle für phasenkohärente Modulation gemeinsam zugeordnet ist und daß die fahrzeugsseitigen Empfangseinrichtungen (Ei, E2) eine den Phasenunterschied der von beiden Mikrowellensendeeinrichtungen im Vorbeifahren empfangenen identischen Informationen für Fahrbahn- bzw. Fahrschienenbestimmung auswertende Einrichtung (K, AA) aufweisen.

3. Funksystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Integration in ein Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen sich längs vorgegebener Strecken bewegenden Fahrzeugen mit Sende-Empfangsstationen und längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstationen, bei dem die Stationen einer Strecke mit einer zentralen Sende-Empfangsstation in Verbindung stehen, bei dem ferner die Streckenabschnitte zwischen den aufeinanderfolgenden, Hauptstationen (S/E) darstellenden Stationen durch Zwischenstationen (S/E) unterteilt sind und die Hauptstationen mit den ihnen abstandsmäßig am nächsten kommenden Zwischenstationen zu Übertragungsabschnitten (ÜA) zusammengefaßt sind, bei dem außerdem die Zwischenstationen zusammen mit den ihnen zugehörigen Hauptstationen und die Hauptstationen die Gegenstationen für den Signalaustausch mit den Sende-Empfangsstationen der Fahrzeuge darstellen, und bei dem in aneinandergrenzenden Übertragungsabschnitten von unterschiedlichen Sende-Empfangsfrequenzen Gebrauch gemacht ist, in der Weise, daß der Sender (So) der ortsfesten Sende-Empfangsstation (S/E, S/E) zugleich den Sendeoszillator für die Mikrowellensendeeinrichtung darstellt und der Empfänger der fahrzeugseitigen Sendeempfangsstation zugleich für den Empfang der ortsselektiven Information eingerichtet ist

4. Funksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der modulierten Schwingung des Senders (So) die ortsspeziiischen Informationen der Datenquelle (Q) der Mikrowellensendeeinrichtung

ίο zusätzlich in Anwendung einer zur bereits vorhandenen Modulation orthogeonale Modulation aufgeprägt sind.