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Einrichtung zur Ortung und Steuerung von auf durchgehend
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden nachstehend näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zur Steigerung der Ortungsgenauigkeit und der Zuverlässigkeit des
Gesamtsystems können in vorteilhafter Weise zwischen benachbarten Kreuzungsstellen
auch zwei oder mehrere Gleisspannungen herangezogen werden.