DE2707091C3 - 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 Sendeeinrichiungen 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 Sirekkenabschnittcn bewegenden Fahrzeugen sind im Bereich des Schienenverkehrs seit langem bekannt. Wie beispielsweise die DE-PS 11 Ob 794 aufweist, ist es bekannt, die ortsspezifischen Informationen über längs der Strecke verlegte Leitungsschleilen. die mit einer Sende-Kmpfangseinrichtung des Fahrzeuges feldgekoppelt sind, zu verwirklichen. Das bei diesen bekannten Anordnungen erforderliche Abzählen der auleinanderfolgenden Markierungsslellen der Leiterschleifen bedingt jedoch im Hinblick auf mögliche Störungen einen erheblichen zusätzlichen Aufwand an Hilfseinrichtungen, wenn das erforderliche Maß an Betriebssicherheil in jedem Falle gewährleistet sein soll.

Durch die DE-OS 21 24 089 isl bereits eine Einrichtung zur Übertragung von ortsspezifischen Informationen im Bereich des Schienenverkehrs bek.mnt. die ohne Zähleinriehtungen auskommt. Die Schienenfahrzeuge sind dabei mit einem Lesegerät in Form eines Senders und eines Empfängers ausgerüstet, das entlang der Strecke in vorgegebenen Abständen angeordnet, die gewünschte Information enthaltende passive Antworlgeräte 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 nebeneinanderlegenden Richtungsfahrbahncn abstrahlen.

Die wirtschaftliche Ausnutzung bestehender Strekkennei/c für den Verkehr, insbesondere im Hinblick auf höhere Fahrgeschwindigkeiten und verbesserte betriebliche Sicherheiten, bedingen einen Daten- und Signal- ;■■'statisch zwischen den Fahrzeugen und ilen ortsfesten '■-.,; eekeneinrichtimgen, dessen Umfang mit wachsendem Verkehrsaufkommen ständig zunimmi. Hierbei isi nicht nur an den Schienenverkehr zu denken, sondern

auch an in Zukunft sicher erforderliche automatische Verkehrsflußregelungen auf stark frequentierten Schnellstraßen und Autobahnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Funksystem der einleitend beschriebenen Art eine weitere Lösung anzugeben, die eine gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art wesentlich höhere Dichte des ortsselektiven Informationsflusses ermöglicht.

Ausgehend von einem Funksystem für sehr ku:ze elektromagnetische Wellen zur ortsselektiven Übertragung ortsspezifischer Informationen für Fahrzeuge, die sich längs vorgegebenen Fahrstraßen, insbesondere schienengebundener 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, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Sendeeinrichtungen modulierte Mikrowellensendeeinrichtungen für den Bereich sehr hoher Frequenzen sind, von denen zumindest einige 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 ausgerüstet sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, einIi mittels aktiver Mikrowellensendceinrichtungen. die entlang der zu befahrenden Strecke in vorgegebenen Abständen angeordnet werden, die zu übertragende Informationsmenge an ein vorüberfahrendes Fahrzeug gegenüber bekannten Funksystemen dieser Art wesentlich erhöht werden kann. Darüber hinaus gibt die verwendete hohe Frequenz die Möglichkeit, die Mikrowcllensendeeinrichtungen bei relativ geringem technischen Aufwand mit kleinen Abmessungen zu realisieren, und zwar bei einer hohen Bündelung der Sendeantenne. Dies hat zugleich den Vorteil, daß die an das Fahrzeug übermittelten ortsspezifischen Informationen eine entsprechend hohe Ortsgenauigkeit aufweisen.

Ortsspezifische Informationen sollen bei Streckenabschnitten mit zwei und mehr zueinander parallel verlaufenden Fahrbahnen bzw. Fahrschienen auch eine Information darüber enthalten, auf welcher Fahrbahn bzw. welcher Fahrschiene sich das an den Mikrowcllensendeeinrichtungen vorbeifahrende Fahrzeug befindet. Da diese Information nicht unmittelbar gespeichert werden kann, sondern mittelbar aus geeigneten Kriterien abgeleitet werden muß, ist es erforderlich, die Voraussetzungen für solche Kriterien durch geeignete Anordnung der Mikrowellensendeeinrichtungcn zu schaffen. Vorteilhaft ist es >n diesem Zusammenhang, auf beiden Seiten der Fahrbahn- bzw. Fahrschiencnanordnung eine Mikrowellensendeeinrichtung mit gegeneinander ausgerichteten Anteigen vorzusehen, jedem Paar von Mikrowellensencieeinnchtungen wird eine Modulationseinrichtung für phasenkohärente Modulation gemeinsam zugeordnet. Dabei weisen die fahrzeugseitigen Empfangseinrichtungen eine den Phasenunterschied der von beiden Mikrowellenscndeeinrichtungen im Vorbeifahren empfangenen identischen Informationen für Fahrnbahn- bzw. Fahrschienenbcstimmung auswertende Hinrichtung auf.

Die Datenquellen Q der ortsfesten Mikiowellensendeeinrichtungen werden ihre Informationen im allgemeinen in einem Festwertspeicher gespeichert haben. Ein löschbarer Speicher wird dann vorzusehen sein, wenn die Information zeitabhängig geändert werden soll. Der Austausch, der Speicherinformation geschieht dabei zweckmäßig von einer zentralen Stelle aus. mit der sämtliche Mikrowellensendeeinrichtungen eines Streckenabschnittes einzeln in Verbindung stehen.

tu In Weiterbildung der Erfindung eignet sich das Funksystem in hervorragender Weise zur Integration in ein bereits vorgeschlagenes Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen sieh längs vorgegebener Strecken bewegenden Sende-Empfangssiationen und längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstationen (P 26 44 206.8). Bei diesem vorgeschlagenen Funksystem stehen die Stationen einer Strecke mit einer zentralen Sende-Empfangsstation in Verbindung. Die Streckenabschnitte zwischen den aufeinanderfolgenden, Hauptstationen darstellenden Stationen sind durch Zwischenstationen unterteilt und die Hauptstationen mit den ihnen abstandsmäßig am nächsten kommenden Zwischenstationen zu Übertragungsabschnitten zusammengefaßt. Die Zwischenstationen stellen zusammen mit den ihnen zugehörigen Hauptstationen und die Hauptstationen die Gegenstationen für den Signalaustausch mit den beweglichen Stationen dar. Dübei wird in aneinandergrenzenden

Übertragungsabschnitten von unterschiedlichen Sende-Empfangsfrequenzen Gebrauch gemacht. Die Integration der vorliegenden Erfindung in das vorgeschlagene Funksystem kann vorteilhaft in der Weise geschehen, daß der Sender der ortsfesten Scnde-Empfangsstation zugleich den Mikrowellenoszillator für die Mikrowellensendeeinrichtung darstellt und der Empfänger der lahrzeiij.->eitigen Sende-Empfangsstation zugleich für den Empfang der ortssclekt'ven Informationen finge richtet ist.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, der modulierten Schwingung des Senders die ortsspezifischen Information der Datenquelle der Mikrowellensendeeinrichtung zusätzlich in Anwendung einer zur bereits vorhandenen Modulation orthogonalen Modulation aufzuprägen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten

Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet F i g. 1 die schematische Darstellung des Funksystems nach der Erfindung,

F i g. 2 die Erweiterung des Funksystems nach F i g. 1 für Streckenabschnitte mit mehr als einer Fahrbahn bzw. Fahrschiene,

Fig. 3 die schematische Darstellung der Integration des Funksystems nach den F i g. 1 und 2 in ein bereits vorgeschlagenes Funksystem.

Fig. 4 die Darstellung der räumlichen gegenseitigen Anordnung einer fahrzeugseitigen Empfangseinrichtung und einer ortsfesten Sendcfinrichtung bei einem

bo Funksystem nach der Erfindung.

Das in F i g. 1 schematisch dargestellte Funksystem

'■zeigt ein Fahrzeug Fn, das sich auf der Schiene Si fortbewegt. Im Fahrzeug Fn, vorzugsweise auf seinem Dach, sind zwei Empfänger F\ und £2 mit den

h5 Antennen Ac 1 und Ac 2 angeordnet, die jeweils einen Detektor D und einen ausgangsseitigen Verstärker V aufweisen. Dem Verstärker V ist die Anzeige- und Auswerteschaltung AA nachgeschaltet. In einem gerin-

gen Abstand von der Schiene Si sind längs ihrem Vorlauf Mikrnuellensendceinnchtungen S angeordnet, die jeweils aus dem Mikrowellenos/illator O, der mit einem Datenspeicher versehenen Datenquelle Q. dem Modulator Wi: Ί der Sendeantenne As bestehen. Dabei wird die vom 'iikrowellenoszillator erzeugte Schwingung im Modulator Λ/ mit den Signalen der Datenquelle 0 moduliert. Das Funksystem arbeitet im Bereich zwischen 10 und 40 GHz. Die Mikrowcllcnscndccinrichtung sendet die modulierte Mikrowellenstrahlung in einem scharfen Bündel quer z.ur Fahrtrichtung des Fahrzeuges Fn. 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 Ac 1 des Empfängers E 1 und der Antenne Ac 2 des Empfängers F 2 in entgegengesetzter Richtung quer zur Fahrtrichtung stellt lediglich eine Redundanz dar. die das Fahrzeug Fu unabhängig davon macht, auf welcher Seile in Fahrtrichtung längs der Strecke die Mikrowcllensendeeinrichiungen angeordnet sind.

F i g. 2 zeigt eine Variante des Funksystems nach F i g. 1 fur den Fall, daß zwei oder mehr parallel zueinander angeordnete Fahrstrecken vorhanden sind und es deshalb für eine automatische Steuerung des S\stems, wichtig ist. daß das Fahrzeug jederzeit feststellen kann, auf welchem der hier dargestellten drei Schienen .SVl, .S/2 und Si3 es sich befindet, damit eine solche automatisch festgestellte Positionserkennung an die Zentrale weitergegeben werden kann. Die Mikrowellensc-ndeeinrichtung besteht hier aus zwei Einrichtungen .S' 1 und 5 2. die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schienenstrangs angeordnet sind. Lediglich die Mikrowellenwcndecinrichtung .S'l weist hier die Datenquelle Q auf. die einen /weiten Ausgang für den Modulatoreingang der Mikrowellcnscndeeinrichtung .S' 2 hat. Um eine phascnglciche Modulation der Schwingung der Mikrowellenoszillatoren O bei beiden Mikrowellensendeeinrichtungen 51 und 52 zu erreichen, ist im Verbindungsweg der Datenquelle Q. die räumlich der Mikrowellensendceinrichtung 51 zugeordnet ist. zum Modulator M das Laufzcitglicd r angeordnet, das die Laufzeit der Verbindungslciiung der Datenquelle Q zum Modulator Aider Mikrowellensendeeinnchtung 52 kompensiert. Die sowieso vorhandene Redundanz der fahrzeugseitigcn Empfangseinrichtung in Gestalt der Empfänger Cl und C2 wird hier für die Ermittlung des benutzten Schienenwegs dadurch mit ausgenutzt, daß beide Empfänger ausgangsscitig über eine Koinzidenzschaltung K miteinander verbunden sind, die ihrerseits ausgangsseitig mit der bereits erwähnten Anzeige- und Auswertecinrichtung in Verbindung steht. Die über die Koinzidenzschaltung K ermittelte Phasendifferenz für den Empfang der von den Mikrowellensendeeinrichtungen Sl und S2 abgestrahlten identischen Informationen an den Antennen Ae ί 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 ÜA unterteiltes Funksystem. Jeder Übertragungsabschnitt weist eine Hauptstation S/E auf. die etwa im mittleren Abstand von ca. 10 km längs der Strecke aufeinander folgen, leder Hauptstalion SzTTsind Zwischenstationen S/F zugeordnet, die jeweils von der Hauptstation S/h ihre auszusendenden Informationen ·' über den Verbindungskanal VK erhalten und die über das gleiche Kabel auch die vom Fahrzeug Fn empfangenen Informationen an die Hauptsiaiionen S/Ii abgeben. Sämtliche der Hauptstation 5/7;"zugeordneten Zwischcnsialioncn S/Csind hierzu mit ihren Ausgangs-

K) anschlüsscn dem Eingangsanschluß der Hauptsiation parallel geschaltet. Entsprechendes gilt hinsichtlich der Eingangsanschlüsse der Zwischenstationen und des Ausgangsanschlusses der Hauptstation. Die Ilauptstationcn S/t sind ihrerseits wiederum mit der Zcntralstation ZS verbunden, an die die Hauptstationen die unmittelbar oder über die ihr zugeordneten Zwischenstationen empfangenen Fahrzeugsignalc weiterleitet. Der Informationsfluß in umgekehrter Richtung erfolgt in gleicher Weise von der Zentralstation ZS über die Hauptstationen S/Cund die Zwischenstationen S/E.

Wie die näher ausgeführten Zwischenstationen S/L· 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 Fig. 1 und 2 bereits ausgeführt worden ist, speist der Modulator M ausgangsseitig die Sendeantenne As. die mit ihrer Hauptstrahlachse senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges Fu ausgerichtet ist. Die Sendeempfangsantennen Ao der Haupt- und der Zwischenstationen

ίο 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

Ji 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.

4i mit den Gleiskörper GK. den beiden Schienen S/l und 5/2. 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 CI und C2 ist auf dem Dach der Lokomotive angeordnet, während die Mikrowellensendeeinrichtung S in Höhe des Daches der Lokomotive am Strommast SM 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

bo 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 to 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 gekennzeichne;, daß die Sendeeinrichiuiigen modulierte Mikrowcllensendeeinrichtungen (S. 51.52) für den Bereich sehr hoher Frequenzen sind, von denen zumindest einige (S. 51) einen die zugehörigen orlsspczifischcn \nformationen enthaltenden löschbaren Speicher aufweisen, miiiels dessen der Inhalt der ortsselektiven Informationen fcrneinstcllbar ist und daß die Empfangseinrichtungen mit jeweils zwei gegensinnig und quer zur Fahrtrichtung angeordneten Richtantennen r> (Ac 1. Ac 2) ausgerüstet sind.

2. Flinksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei Streckenabschnitten mit zwei oder mehr zueinander parallel verlaufenden Fahrbahnen bzw. Fahrschiencn (Si 1. 5/2, .SV 3) jeweils auf beiden tu Seiten der Fahrbahn- bzw. Fahrschienenanordnung eine Mikrowellenscndeeinrichtimg (51. 52) mit gegeneinander ausgerichteten Antennen (As 1. As 2) vorgesehen ist. daß ferner jedem Paar von Mikrowellensendeeiiirichtungen eine Modulations- v> signulqiicllc für phaseiikoliäreiite Modulation gemeinsam zugeordnet isi und daß die fahrzeugsseitigen Empfangseinrichtungen (/1. H2) eine den Phasenunters.chied der von beiden Mikrowellensendeeinrichtungen im Vorbeifahren empfangenen identischen Informationen für Fahrbahn- bzw. Fahrschieiienbestimmiing auswertende Einrichtung (K. zM/'aufweisen.

3. Funksyslem nach Anspruch I oder 2. gekennzeichnet durch seine Integration in ein Funksyslem zur Nachrichtenübertragung zwischen sich läiifis votgegebener Strecken bewegenden Fahrzeugen mil Sonde-Empfangsstationen und längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten in beiden Slreckenrichiungen wirksamen Sende-Empfangssmiioncn. bei dem die Stationen einer Strecke mit einer zentralen Sende-Empfangsstalion in Verbindung stehen, bei dem ferner die Streckenabschnitte zwischen den aufeinanderfolgenden. 1 lauptsialioncn (S/Ii)darstellenden Stationen durch Zwischenstalionen (S/l:) unterteilt sind und die I lauptstationen mit den ihnen abstandsmäßig am nächsten kommenden Zwischenstationen zu Übcrtragungsabschniiten (UA)zusammengefaßt sind, bei dem außerdem die Zwischenstationen zusammen M) mit den ihnen zugehörigen Ilaupistationen und die llauptsiationeii die Cicgenstalionen für den Signalaustauscli mit den Sende-Enipfangsstationen der Fahrzeuge darstellen, urd bei dem in aiieinandergrenzenden Übcriragungsabschnitien von unter- h5 schiedlichen Sende-Empl'angsfrequenzen Gebrauch gemacht ist. in der Weise, daß der Sender (.SV»j der ortsfesten Sende-Emplangsstation (S/Ii. S/Ii) /11-gleich den Sendeoszillator für die Mikrowellcnsendeeinrichtung darstellt und der Empfänger der fahrzeugseitigen SendcempfangiSlation zugleich für den Empfang der orlsseleklivcn Information eingerichtet ist.

4. Funksystem nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der modulierten Schwingung des Senders (So) die ortsspezifischen Informationen der Datenquelle (Q) der Mikrowellensendeeinrichtung zusätzlich in Anwendung einer zur bereits vorhandenen Modulation orthogeonale Modulation aulgeprägt sind.