DE2824573A1 - Einrichtung zur ortung und steuerung von auf durchgehend geschweissten schienen fahrenden fahrzeugen - Google Patents

Einrichtung zur ortung und steuerung von auf durchgehend geschweissten schienen fahrenden fahrzeugen

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DE2824573A1
DE2824573A1 DE19782824573 DE2824573A DE2824573A1 DE 2824573 A1 DE2824573 A1 DE 2824573A1 DE 19782824573 DE19782824573 DE 19782824573 DE 2824573 A DE2824573 A DE 2824573A DE 2824573 A1 DE2824573 A1 DE 2824573A1
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Dieter Dr Ing Selle
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Siemens AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
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    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Ortung und Steuerung von auf durchgehend
  • geschweißten Schienen fahrenden Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ortung und Steuerung von auf durchgehend geschweißten Schienen fahrenden Fahrzeugen, die mit einer Antenne zum Informationsaustausch mit einem ortsfesten Streckengerät an eine zwischen den Schienen verlegte, in vorgegebenen Abständen gekreuzte, wechselstromgespeiste Doppelleitung induktiv angekoppelt sind.
  • Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 1 530 335 bekannt, in welcher ein System zur Sicherung und Steuerung spurgebundener Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, beschrieben ist. Bei dieser bekannten Einrichtung sind zwischen den Schienen kurze Leiterschleifen verlegt, die über gesonderte Kabel mit dem ortsfesten Streckengerät verbunden sind. Es ist aber auch möglich, entlang der Strecke fernsteuerbare Schalter vorzusehen, welche die einzelnen Leiterschleifen programmgesteuert mit einem besonderen Kabel verbinden, das anstelle der Vielzahl von Kabeln an das ortsfeste Streckengerät angeschlossen ist. Mit Hilfe dieser bekannten Einrichtungen ist es möglich, einen Informationsaustausch zwischen den Schienenfahrzeugen und dem ortsfesten Streckengerät durchzuführen. Zu diesem Zweck werden einerseits in dem ortsfesten Streckengerät und andererseits auf den Zügen Informationstelegramme gebildet, die aus einer vorgegebenen Anzahl von Binärschritten bestehen, und eine Folge von Meldungen und/oder Befehlen beinhalten. Die einzelnen Informationstelegramme werden mit Hilfe von in der Frequenz umgetasteten Wechselströmen übertragen.
  • Mit der bekannten Einrichtung kann aber auch in vorteilhafter Weise eine Zugortung erfolgen. Zu diesem Zweck wird davon ausgegangen, daß sich die Schienenfahrzeuge regelmäßig zur Abgabe ihrer Informationstelegramme melden. Da von allen Leiterschleifen nur diese nigen ein von einem Zuge herrührendes Signal führen können, über denen sich ein sendendes Fahrzeug befindet, kann beispielsweise beim zyklischen Anschalten aller Leiterschleifen im ortsfesten Streckengerät die Position der Fahrzeuge ermittelt werden. Dies ist um so genauer möglich, je kürzer die Leiterschleifen entlang der Strecke gemacht werden.
  • Die erläuterte Zugortung versagt jedoch in dem Moment, wenn ein Schienenfahrzeug aufgrund eines Defektes sich nicht mehr mit Informationstelegrammen für das ortsfeste Streckengerät melden kann. Ferner ist eine Ortung dann nicht möglich, wenn das erwähnte Kurzschleifensystem für Einrichtungsdatenverkehr von der Strecke auf die Züge verwendet wird.
  • Eine andere Einrichtung zur Gleisfreimeldung für durchgehend geschweißte Schienen in Verbindung mit einer wechselstromgespeisten, in vorgegebenen Abständen gekreuzten Doppelleitung ist beschrieben in der DE-OS 1 605 422. Bei dieser bekannten Einrichtung weist das Gleis in vorgegebenen Abständen vorgesehene leitende Querverbinder auf, die so angeordnet sind, daß jeweils eine Kreuzungsstelle unsymmetrisch zwischen zwei einen Abschnitt bildenden Querverbindern liegt. Am Anfang und am Ende jedes Abschnitts ist eine Sonde vorgesehen, deren induzierte Spannung eine Auswerteeinrichtung speist. Infolge der in regelmäßigen Abständen vorgesehenen Querverbinder ergeben sich für die Linienzugbeeinflussung jedoch sehr ungünstige Verlustleistungsverhältnisse, so daß besonders die Informationsübertragung von den Zügen zum ortsfesten Streckengerät beeinträchtigt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Arte so weiterzubilden, daß einerseits eine passive Ortung der Schienenfahrzeuge möglich wird, so daß die Ortung unabhängig wird von der Abgabe elektrischer Signale seitens der Schienenfahrzeuge an die zwischen den Schienen verlegte Doppelleitung. Auf der anderen Seite soll die Einrichtung zur Ortung und zum linienförmigen Informationsaustausch zwischen Zug und Strecke ohne Querverbinder im Gleis auskommen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kreuzungsstellenabstände der Doppelleitung im Hinblick auf die Bildung eines im Bereich jeweils zweier Kreuzungsstellen definierten Gleisabschnittes gemäß einer vorgegebenen Ortungsgenauigkeit bemessen sind, daß im Bereich jeder Kreuzungsstelle eine Detektoreinrich- tung vorgesehen ist, die zur Auswertung nach Betrag und/oder Phase einer vom Ort und von der Belegung des betreffenden Gleisabschnittes abhängigen Gleisspannung mit den beiden Schienen verbunden ist, und der ferner eine vom Wechselstrom in der Doppelleitung abhängige Referenzspannung zugeführt ist.
  • Wenn sich innerhalb eines der zu überwachenden Gleisabschnitte Zugachsen befinden, wird der im Gleis aufgrund der wechselstromgespeisten Doppelleitung induzierte, ortsabhängige Spannungsverlauf hinsichtlich des Betrages und der Phasenlage geändert. Wenn die Amplituden-und Phasenwerte des jeweils achsfreien Zustandes des betreffenden Gleisabschnittes als Referenzwert verwendet werden, kann aus dem Vergleich zwischen den Meßwerten der Gleisspannung und den Referenzwerten für das Gebiet um den Meßpunkt der Gleisspannung der Frei- oder Besetztzustand definiert werden.
  • Zur Auswertung der Gleisspannung kann in vorteilhafter Weise eine Referenzspannung verwendet werden, die von der Belegung des betreffenden Gleisabschnittes unabhängig ist. So kann vorteilhafter Weise zur Erzeugung der jeweiligen Referenzspannung im Bereich jeder Kreuzungsstelle mindestens bei einem Leiter der Doppelleitung eine transformatorische Kopplung vorgesehen werden.
  • Es ist aber auch bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform möglich, daß zur Erzeugung der Jeweiligen Referenzspannung an beiden Schienen des Gleises zwischen jeweils zwei Kreuzungsstellen im Bereich der Mitte an gegenüberliegenden Seiten je ein Anschluß vorgesehen ist.
  • Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Detektoreinrichtung für die zu bewertende Gleisspannung eine Diskriminatorschaltung vorgesehen ist, welche die Ausgabe eines Besetztkennzeichens für den betreffenden Gleisabschnitt bei teilweise abgesenkter Gleisspannung im Bereich eines vorgegebenen Wertes von einer zusätzlichen Messung der Phasenlage der Gleisspannung abhängig macht.
  • Günstige Verhältnisse zur Erzeugung der für die Detektoreinrichtungen erforderlichen Gleisspannungen ergeben sich auch durch die Verwendung einer gekreuzten Doppelleitung, die zwischen der Gleismitte und einer Schiene verlegt ist, und die Gleisseite sprunghaft nach jeweils zwei Kreuzungsstellen in der Mitte zwischen zwei Kreuzungsstellen wechselt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.
  • Es zeigen: Figuren 1 und 2 streckenseitige Einrichtungen zur Ortung und Steuerung von Schienenfahrzeugen, bei denen eine Referenzspannung einerseits mit Hilfe einer transformatorischen Kopplung oder andererseits mit einem galvanischen Gleisanschluß gewonnen wird und Figur 3 eine weitere Anordnung der gekreuzten Doppelleitung im Gleis.
  • Figur 1 zeigt nähere Einzelheiten von streckenseitigen Einrichtungen zur Ortung und Steuerung von Fahrzeugen, die auf durchgehend geschweißten Schienen S1 und S2 eines Gleises GS fahren. Zum Informationsaustausch zwischen den genannten Schienenfahrzeugen und einem ortsfesten Streckengerät, z.B. dem Streckengerät ST, ist im Gleis GS eine in vorgegebenen Abständen gekreuzte Doppelleitung DG vorgesehen, die aufgrund von Informationstelegrammen vom ortsfesten Streckengerät ST mit Wechselstrom gespeist ist. Die Kreuzungsstellen der Doppelleitung DG sindnmit KEI, KE2 und KE3 bezeichnet. Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß aufgrund der induktiven und kapazitiven Kopplungen, die zwischen dem Gleis GS und der gekreuzten Doppelleitung DG bestehen, bei Abwesenheit von Zugachsen entlang des Gleises GS ein von der gewählten Verlegungsart der Doppelleitung abhängiger Spannungsverlauf im Gleis GS induziert wird, der bei Anwesenheit von Zugachsen derart gestört wird, daß aus dem in Betrag~und/oder Phase veränderten Gleisspannungsverlauf die Lage des mit Zugachsen belegten Gleisabschnittes eindeutig bestimmt werden kann. So haben Messungen ergeben, daß die genannten Gleisspannungen im Bereich der Kreuzungsstellen KE1, KE2 bzw. KE3 Maximalwerte und jeweils zwischen zwei Kreuzungsstellen Minimalwerte bei freiem Gleis aufweisen. Aufgrund dieser für freies Gleis geltenden Gleisspannungsverteilung kann jeweils im Bereich zwischen zwei Kreuzungsstellen der Doppelleitung DG ein Gleisabschnitt definiert werden, dessen Frei- oder Besetztzustand durch Bewertung der Gleisspannung festgestellt werden kann. Die Kreusungsstellenabstände der Doppelleitung DG werden daher im Hinblick auf eine vorgegebene Ortungsgenauigkeit bemessen. Die Ortungsgenauigkeit ist um so größer, je kleiner der Kreuzungsstellenabstand ist. Im Bereich jeder der Kreuzungsstellen KE1, KE2 und KE3 ist eine Detektoreinrichtung DEI, DE2 bzw. DE3 vorgesehen, die zur Aufnahme der erwähnten Gleisspannung an den Stellen 1S1, 1S2 bzw. 2S1, 2S2 bzw. 3S1, 3S2 mit der Schiene S1 bzw. S2 verbunden ist. Ferner wird die Detektoreinrichtung DE1, DE2 bzw. DE3 eine von der Belegung des zugeordneten Gleisabschnittes unabhängige Referenzspannung dadurch zugeführt, daß im Bereich der betreffenden Kreuzungsstelle KE1 bzw. KE2 oder KE3 bei einer Leitung der Doppelleitung DG eine transformatorische Kopplung KG1 bzw. KG2 oder KG3 vorgesehen ist.
  • Die Detektoreinrichtung DE7 enthält eine Diskriminatorschaltung, welche die an den Stellen 1S1 und 1S2 abgegriffene Gleisspannung nach Betrag und Phase mißt und mit dem durch die transformatorische Kopplung KG1 vorgegebenen Wert der Referenzspannung amplitudenmäßig und nach der Phasenlage vergleicht. Entsprechendes gilt sinngemäß für die übrigen Detektoreinrichtungen DE2 und DE3.
  • Die einzelnen Detektoreinrichtungen der Strecke, von deren nur die drei Detektoreinrichtungen DEl, DE2 und DE3 dargestellt sind, sind zur Übertragung von Frei- und Besetztkennzeichen mit dem ortsfesten Streckengerät ST verbunden. In diesem können in vorteilhafter Weise Einrichtungen zur Verarbeitung der von den Detektoreinrichtungen gelieferten Frei- und Besetztkennzeichen für eine Füllstandsanzeige des Gleises vorgesehen sein.
  • Ferner ist es in vorteilhafter Weise möglich, in das ortsfeste Streckengerät ST Einrichtungen einzubauen, die aus der zeitlichen Anderung der von den Detektoreinrichtungen übertragenen Kennzeichen die Zuggeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Zuges und/oder dessen Fahrtrichtung bestimmen.
  • In der Darstellung nach Figur 2 sind alle Einrichtungen und Geräte, die bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurden und dieselbe Funktion haben, mit den- selben Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zwischen den Einrichtungen gemäß Figur 1 und Figur 2 liegt darin, daß bei der Einrichtung nach Figur 2 die für die Detektoreinrichtungen zur Verfügung gestellten Referenzspannungen nicht aufgrund einer transformatorischen Kopplung gewonnen wird, sondern dadurch, daß zur Erzeugung der jeweiligen Referenzspannung an beiden Schienen S1, S2 des Gleises GS zwischen jeweils zwei Kreuzungsstellen, z.B. KE1 und KE2, im Bereich der Mitte an gegenüberliegenden Seiten je ein Anschluß vorgesehen ist. Diese also paarweise vorgesehenen Anschlüsse tragen die Bezeichnungen 4S1, 4S2; 5S1, 5S2 und 6S1, 6S2.
  • Der besondere Vorteil der oben beschriebenen Einrichtung zur Ortung und Steuerung von Schienenfahrzeugen liegt darin, daß zur Erhöhung der Sicherheit mit Hilfe einer passiven Positionserfassung der Schienenfahrzeuge keine zusätzlichen Gleisstromkreise erforderlich sind, da eine vorhandene Einrichtung zum linienförmigen Informationsaustausch zwischen den Schienenfahrzeugen und der Strecke bereits die grundsätzliche Voraussetzung bietet. Ferner ist der besondere Vorteil der beschriebenen Einrichtung noch darin zu sehen, daß die Ortung der Schienenfahrzeuge unabhängig ist von Witterungseinflüssen und damit vom Bettungswiderstand der Gleisanlage.
  • In Figur 3 ist ein anderes Gleis GL1 dargestellt mit einer ebenfalls in vorgegebenen Abständen gekreuzten Doppelleitung DG7, bei welcher praktisch in der Gleismitte eine Leitung verläuft, während die zweite Leitung an der einen Schiene bzw. anderen Schiene liegt. Wesentlich-ist für diese besonders zur Ortungszwecken anstelle der Doppelleitung DG in den Darstellungen nach Figur 1 bzw. 2 zu verwendende Doppelleitung, daß sie die Gleisseite sprunghaft nach jeweils zwei Kreuzungsstellen in der Mitte zwischen zwei Kreuzungsstellen wechselt. Diese Verlegungsart zeichnet sich dadurch aus, daß sie hinsichtlich der Nachrichtenübertragung mit der Verlegungsart B3 kompatibel ist. Die im Gleis induzierte Spannung ist aufgrund der starken Kopplung, die zwischen der Doppelleitung und den Schienen besteht, größer als bei der B3-Verlegung.
  • Zur Steigerung der Ortungsgenauigkeit und der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems können in vorteilhafter Weise zwischen benachbarten Kreuzungsstellen auch zwei oder mehrere Gleisspannungen herangezogen werden.

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Ortung und Steuerung von auf durchgeend geschweißten Schienen fahrenden Fahrzeugen, die mit einer Antenne zum Informationsaustausch mit einem ortsfesten Streckengerät an eine zwischen den Schienen verlegte, in vorgegebenen Abständen gekreuzte, wechselstromgespeiste Doppelleitung induktiv angekoppelt sind, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kreuzungsstellenabstände der Doppelleitung im Hinblick auf die Bildung eines im Bereich Jeweils zweier Kreuzungsstellen definierten Gleisabschnittesgemäß einer vorgegebenen Ortungsgenauigkeit bemessen sind, daß im Bereich jeder Kreuzungsstelle (KE1, KE2, KE3) eine Detektoreinrichtung (DE1, DE2, DE3) vorgesehen ist, die zur Auswertung nach Betrag und/oder Phase einer vom Ort und von der Belegung des betreffenden Gleisabschnittes abhängigen Gieisspannung mit den beiden Schienen (S1, S2) verbunden ist, und der ferner eine vom Wechselstrom in der Doppelleitung (DG) abhängige Referenzspannung zugeführt ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzeugung der Jeweiligen Referenzspannung im Bereich Jeder Kreuzungsstelle mindestens bei einem Leiter der Doppelleitung eine transformatorische Kopplung (KG1, KG2, KG3) vorgesehen ist (FIG. 1).
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzeugung der Jeweiligen Referenzspannung an beiden Schienen (S1, S2) des Gleises (GS) zwischen Jeweils zwei Kreuzungsstellen im Bereich der Mitte an gegenüberliegenden Seiten Je ein Anschluß (451, 4S2; 5S1, 5S2; 6S1, 652) vorgesehen ist (FIG. 2).
  4. 4. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Jeder Detektoreinrichtung (DE1, DE2, DE3) für die zu bewertende Gleisspannung eine Diskriminatorschaltung vorgesehen ist, welche die Ausgabe eines Besetztkennzeichens für den betreffenden Gleisabschnitt bei teilweiser abgesenkter Gleisspannung im Bereich eines vorgegebenen Wertes von einer zusätzlichen Messung der Phasenlage der Gleisspannung abhängig macht.
  5. 5. Einrichtung nach mindestens einer der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einzelnen Detektoreinrichtungen (DEi, DE2, DE3) zur Ubertragung von Frei- und Besetztkennzeichen mit dem ortsfesten Streckengerät (ST) verbunden sind.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß im ortsfesten Streckengerät (ST) Einrichtungen zur Verarbeitung der von den Detektoreinrichtungen (DEI, DE2, DE3) gelieferten Frei- und Besetztkennzeichen für eine Füllstandsanzeige des Gleises vorgesehen sind.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß in dem ortsfesten Streckengerät (ST) Einrichtungen vorgesehen sind, die aus der zeitlichen Änderung der von den Detektoreinrichtungen (DE1, DE2, DE3) übertragenen Kennzeichen die Zuggeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Zuges und/oder die Fahrtrichtung des Zuges bestimmen.
  8. 8. Einrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verwendung einer gekreuzten Doppelleitung (DG1), die zwischen der Gleismitte und einer Schiene verlegt ist, und die Gleisseite sprunghaft nach Jeweils zwei Kreuzungsstellen in der Mitte zwischen zwei Kreuzungsstellen wechselt TEIG. 3).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4787581A (en) * 1984-08-24 1988-11-29 Alcatel N.V. Train detection system operating in accordance with the axle-counting principle
WO1999058388A2 (de) * 1998-05-08 1999-11-18 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zum übertragen eines sendesignals von einem sender zu einem schienenfahrzeug zur ortung und informationsübermittlung

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WO1999058388A3 (de) * 1998-05-08 2000-03-02 Siemens Ag Anordnung zum übertragen eines sendesignals von einem sender zu einem schienenfahrzeug zur ortung und informationsübermittlung
US6402094B1 (en) 1998-05-08 2002-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for transmitting a signal from a transmitter to a rail vehicle for position finding and information transmission

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