DE3935809A1 - Einrichtung zur uebertragung von steuerungsinformation auf ein schienenfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Einrichtungen sind seit vielen Jahren in europäischen Eisenbahnanlagen im Einsatz. In einem Aufsatz von W. Schmitz in "Europa-Verkehr" 10. Jahrgang, Heft 2, Seiten 50 bis 63 sind, insbesondere in den Abschnitten 7.4 und 7.5, mögliche Varianten einer Einrichtung zur Informationsübertragung für die Führerstandssignalisierung und Bremsüberwachung beschrieben.

Wird zur Übertragung von Daten auf das Fahrzeug eine Linienleiterschleife verwendet, so erfolgt die Sicherung der übertragenen Daten gegen Übertragungsfehler wie bei der Linienzugbeeinflussung durch am Ende eines Datentelegrammes angefügte Redundanzbits und Quittieren des fehlerfreien Empfanges des Datentelegrammes durch das Fahrzeug. Diese Art der Datenübertragung setzt streckenseitig eine relativ aufwendige, intelligente Einrichtung voraus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Übertragung von Steuerungsinformation einschließlich wechselnder Signalbegriffe auf ein Schienenfahrzeug mit einer möglichst einfachen Einrichtung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die doppelte Vorspeicherung der zu übertragenden Steuerungsdatensätze in Festwertspeichern entfällt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ein großer Teil der Datentelegrammerstellung. Es werden lediglich die dem jeweils gültigen Signalbegriff entsprechenden Datensätze einschließlich Telegrammkopf und Redundanzteil aus den Festwertspeichern abgerufen und übertragen. Auf eine Datenübertragung in Gegenrichtung, vom Fahrzeug zur Strecke und die hierfür erforderlichen Einrichtungen kann gänzlich verzichtet werden. Die Sicherheitsprüfung der übertragenen Daten erfolgt im Fahrzeug durch Identitätsvergleich der aus verschiedenen Festwertspeichern stammenden Steuerungsdatensätze und Überprüfung ihrer Herkunft anhand der Speicherkennungen. Totalausfall der Datenübertragung kann durch einfache zusätzliche, für sich bekannte Maßnahmen erkennbar gemacht werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So sieht der Gegenstand des Anspruchs 2 insgesamt vier Festwertspeicher vor, deren Steuerungsdatensätze in vorgegebener Reihenfolge auf das Fahrzeug übertragen werden.

Da das Bordsteuergerät in der Lage ist, von vier jeweils paarweise gleichen Steuerungsdatensätzen diejenigen, die die einschränkendere gleiche Information enthalten, zu erkennen und nur diese weiterzuverwerten, ergibt sich, wie in Anspruch 3 beschrieben, die Möglichkeit, zur Einrichtung vorübergehender Langsamfahrstellen zwei der vier Festwertspeicher durch zwei andere, die entsprechend den Bedingungen der Langsamfahrstelle vorprogrammiert sind, auszutauschen und so komplizierte Programmierarbeiten an der Strecke zur Einrichtung der Langsamfahrstelle zu vermeiden. Zwei der Festwertspeicher können hierzu z. B. auf einer separat steckbaren Baugruppe angeordnet sein.

Es können auch, wie in Anspruch 4 beschrieben, Bereiche der als erste Festwertspeicher verwendeten Speicherbauelemente, - sofern diese genügend Speicherplatz aufweisen - als weitere Festwertspeicher verwendet und nur der Zugriff zu diesen weiteren Festwertspeichern über eine steckbare Baugruppe geführt werden. Zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle kann dann diese speicherlose Baugruppe durch eine Baugruppe mit Speicherbauelementen, die der Langsamfahrstelle zugeordnete Datensätze enthalten, ersetzt werden. Damit wird eine bessere Ausnutzung der verwendeten Speicherbauelemente ermöglicht, ohne auf die Vorteile, Programmierarbeiten an der Strecke zu vermeiden und die ständige Überprüfung des Baugruppensteckplatzes, verzichten zu müssen.

Anspruch 5 betrifft eine Ausgestaltung der Einrichtung für den Einsatz an in beiden Richtungen befahrenen Gleisen.

Anspruch 6 betrifft eine Möglichkeit für das Fahrzeug, seine Fahrrichtung und den Ort des Beginns der Linienleiterschleife zu ermitteln. Damit kann das Fahrzeug, selbst bei teilweise gestörter Datenübertragung, überprüfen, ob die aktivgeschaltete Linienleiterschleife und die empfangenen Steuerungsdaten seiner Fahrrichtung zugeordnet sind.

Anspruch 7 betrifft den signaltechnisch sicheren Abgriff des Signalbegriffes durch das Streckengerät insbesondere für den Fall, daß die Zahl der zwischen Signaleinsatz und Streckengerät vorhandenen Verbindungsadern zur individuellen Übertragung aller vorkommenden Signalbegriffe nicht ausreicht.

Anhand von vier Figuren soll nun ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben und seine Funktion erklärt werden:

Fig. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung an einem Blockschaltbild,

Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach der Erfindung mit verdoppelten Speicherbaugruppen und asymmetrischer Linienleiterschleife,

Fig. 3 zeigt den Aufbau von Datentelegrammen,

Fig. 4 zeigt vom Fahrzeug einzuhaltende Bremsvorgaben im Weg/Geschwindigkeitsdiagramm.

In Fig. 1 ist schematisch ein Gleis GL mit einem darauf befindlichen Fahrzeug FZ dargestellt. Das Fahrzeug besitzt ein signaltechnisch sicher ausgelegtes Bordsteuergerät BS, welches über einen seriellen Datenbus mit dem Führerstand des Fahrzeuges FZ verbunden ist und außerdem nicht dargestellte Aggregate einer automatischen Fahr- und Bremssteuerung (AFB) beeinflußt. Über Antennen A1 und A2 und einen Empfänger E ist das Bordsteuergerät des Fahrzeuges induktiv mit einer im Gleis verlegten Linienleiterschleife LL verbunden, die von einem Streckengerät SG über ein Fernspeisegerät FSG gespeist wird. Das Streckengerät ist vorzugsweise in der Nähe eines Signales S angeordnet und hat die Aufgabe, Streckeninformation und eingestellte Signalbegriffe signaltechnisch sicher auf das Fahrzeug zu übertragen.

Zur Übernahme des Signalbegriffs durch das Streckengerät SG ist dem Signaleinsatz SE ein Signalbegriffscodierer SC zugeordnet, der über eine Stellwerksleitung ST eingegebene Signalbegriffe oder am Signal S tatsächlich wirksame Signalzustände detektiert und in charakteristische Codeworte umsetzt. Diese Codeworte werden zweifach, parallel, z. B. als 6 Bit-Datenworte an das Streckengerät ausgegeben.

Das Streckengerät besitzt zwei Festwertspeicher SP1, SP2, von denen jeder sämtliche möglichen, zur Ausgabe an das Fahrzeug infragekommenden Steuerungsdatensätze gespeichert enthält. Jedem vom Signalbegriffscodierer erstellten Codewort, d. h. jedem Signalbegriff, ist ein Datensatz in jedem Speicher zugeordnet. Das Streckengerät liest aus jedem Speicher den dem anliegenden Codewort entsprechenden, bereits in der zu übertragenden Form, d. h. mit einem Telegrammkopf, einem eine Datensicherung mit Hamming-Distanz 4 zulassenden Redundanzteil und einer Speicherkennung versehen, vorliegenden Datensatz aus und überträgt ihn seriell an das am Gleis angeordnete Fernspeisegerät, welches im Rhythmus der einlaufenden Bit die Frequenz eines durch die Linienleiterschleife fließenden Stromes moduliert.

Das Streckengerät arbeitet kontinuierlich und gibt die mit den aus den verschiedenen Speichern stammenden Datensätzen erstellten Telegramme in vorgegebener Reihenfolge aus.

Damit wird das Bordsteuergerät des Fahrzeuges in die Lage versetzt, die aus einzelnen Speichern stammenden Datensätze ihrer Herkunft nach zu identifizieren und ihren Inhalt auf Identität zu prüfen. Sind zwei aus verschiedenen Speichern stammende, aufeinanderfolgend empfangene Datensätze identisch, so wird die enthaltene Information als signaltechnisch sicher angesehen und zur Steuerung einer Anzeige im Führerstand oder zur Beeinflussung der automatischen Fahr- und Bremssteuerung freigegeben. Eine Bestätigung des einwandfreien Empfanges durch in Gegenrichtung übertragene Datentelegramme wie bei der Linienzugbeeinflussung findet nicht statt und hierzu notwendige Einrichtungen sind nicht vorgesehen.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist in der Lage, eine große Menge verschiedener Information in Telegrammform bereitzuhalten, so daß es keine Schwierigkeiten bereitet, sämtliche zur Berechnung von Bremsvorgaben durch das Bordsteuergerät benötigten Werte wie Zielentfernung, Höchstgeschwindigkeit, zulässige Geschwindigkeit in einer vorausliegenden Langsamfahrstelle, Abstand zu dieser Langsamfahrstelle, Länge der Langsamfahrstelle, Geschwindigkeit nach der Langsamfahrstelle auf das Fahrzeug zu übertragen. Falls, wie in Fig. 4 schematisch wiedergegeben, vor einem vorgegebenen Haltepunkt HP, an dem das Fahrzeug zum Stillstand kommen soll, noch ein Durchrutschweg DW bis zur eigentlichen Gefahrenstelle eingerichtet ist, so kann auch die Länge dieses Durchrutschweges auf das Fahrzeug übertragen werden. Dieses wird dadurch in die Lage versetzt, eine weniger einschränkende, am Ende des Durchrutschweges beginnende Zwangsbremskurve zu errechnen. Ein versehentliches Auslösen der Zwangsbremse wird dadurch unwahrscheinlicher und das Fahrzeug kann schneller an den vorgegebenen Haltepunkt heranfahren.

Fig. 4 zeigt hierzu vier verschiedene Kurven im Weg/Geschwindigkeits-Diagramm. So erreicht ein in Fig. 4 entlang einer Fahrkurve FK mit einer Geschwindigkeit V1 von rechts kommendes Fahrzeug am Wegpunkt S1 eine Bremsankündigungskurve BAN. Bei Erreichen dieser Kurve wird z. B. ein Führerstandssignal gesetzt, das den Fahrzeugführer auf eine bevorstehende Abbremsung aufmerksam macht. Eine folgende Bremseinsatzkurve BE löst am Wegpunkt S2 den Einsatz der Betriebsbremse aus oder zeigt die Notwendigkeit dazu im Führerstand an. Am Wegpunkt S3 ist die Betriebsbrems-Ablaufkurve BA erreicht, entlang deren die eigentliche Betriebsbremsung bis zum Haltepunkt HP erfolgt. Wurde die Betriebsbremse nicht betätigt, erreicht das Fahrzeug schließlich die Zwangsbremskurve, entlang deren es in jedem Fall und mit höchstmöglicher Bremsverzögerung bis zum Ende des Durchrutschweges zum Stillstand abgebremst wird.

Soll das in Fig. 1 dargestellte Gleis in beiden Richtungen befahren werden können und soll für beide Richtungen Steuerinformation übertragen werden können, so können zwei Linienleiterschleifen vorgesehen sein, von denen jeweils diejenige aktiv geschaltet ist, die der Richtung der bevorstehenden Zugfahrt zugeordnet ist. Dem Streckengerät müssen in diesem Falle die für beide Richtungen geltenden Signalbegriffe zugeführt werden und die Speicher des Streckengerätes müssen Datensätze für beide Fahrrichtungen enthalten. Selbstverständlich können auch zwei voneinander unabhängige Streckengeräte eingesetzt werden, von denen immer nur das für die eingestellte Fahrrichtung zuständige aktiv geschaltet ist.

In einem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Gleis GL eine mehrfach gekreuzte Linienleiterschleife LL angeordnet. Die Kreuzungsstellen K1, ..., K4 lassen eine genaue Ortung der Linienleiterschleife und, aufgrund ihrer asymmetrischen Anordnung, eine Erkennung der Fahrrichtung auf dem Fahrzeug zu. Aufgrund der größeren Schleifenlänge läßt sich in der Zeit, in der die induktive Kopplung zwischen Schleife und Fahrzeug besteht, mehr Information auf das Fahrzeug übertragen als mit der im allgemeinen kürzeren Schleife in Fig. 1. Wegen der Möglichkeit der Richtungserkennung auf dem Fahrzeug entfällt die Notwendigkeit einer zweiten Schleife bei Zweirichtungsbetrieb der über das Gleis GL führenden Strecke.

Die vorgesehene Richtung kann innerhalb der Datentelegramme mitübertragen werden und das Fahrzeug kann prüfen, ob die so vorgegebene Richtung seiner eigenen Fahrrichtung entspricht und Datentelegramme, die der anderen Richtung zugeordnet sind, ausscheiden.

Das Streckengerät SG in Fig. 2 enthält zwei Sätze von Festwertspeichern SP1 und SP2 sowie SP3 und SP4, die auf getrennten steckbaren Baugruppen BG1 und BG2 angeordnet sind. Die in den Speichern SP1 und SP2 enthaltenen, einander entsprechenden Datensätze sind jeweils bis auf die Speicherkennung und den Redundanzteil miteinander identisch. Ebenso die Datensätze in den Speichern SP3 und SP4. Zwischen den Datensätzen in den Speichern SP1 und SP2 und den Datensätzen in den Speichern SP3 und SP4 können jedoch Unterschiede bestehen. Die Speicher SP3 und SP4 können z. B. einschränkendere Information enthalten als die Speicher SP1 und SP2.

Werden auf das Fahrzeug abwechselnd Datensätze aus allen vier Speichern in vorgegebener Reihenfolge übertragen, so erhält in diesem Falle das Bordsteuergerät insgesamt zwei unterschiedliche, jedoch gültige Datensatzpaare, von denen eines eine einschränkendere Information enthält als das andere.

In dem Bordsteuergerät eines die in Fig. 2 dargestellte Strecke befahrenden Fahrzeuges findet deshalb vor der Weiterverarbeitung eines der Datensatzpaare ein Vergleich der Inhalte der unterschiedlichen Datensatzpaare statt und es wird das Datensatzpaar weiterverarbeitet, das die einschränkendere Steuerungsinformation enthält.

Damit kann, z. B. bei Einrichtung einer Langsamfahrstelle, eine mit den Daten der Langsamfahrstelle vorprogrammierte Baugruppe anstelle der Baugruppe BG2 in das Streckengerät eingesetzt werden. Dies bewirkt, daß die Fahrzeuge die einschränkendere Information der neuen Baugruppe weiterverarbeiten. Ein Umprogrammieren der Speicher an der Strecke mit dem damit verbundenen Fehlerrisiko wird hiermit vermieden. Enthalten alle vier Speicher identische Datensätze, so macht sich ein etwaiger Ausfall eines Speichers, der zur Ungültigkeit der aus einer der Baugruppen stammenden Datensätze führt, noch nicht fahrteinschränkend bemerkbar.

In Fig. 3 ist schematisch der Aufbau der an die Fahrzeuge übermittelten Datentelegramme wiedergegeben. Entsprechend dem bei der Linienzugbeeinflussung verwendeten Muster besteht jedes Datentelegramm aus einem Telegrammkopf, der den Telegrammbeginn signalisiert, einem Informationsteil, der hier die Speicherkennung SK1, SK4 und einen aus dem durch die Kennung bezeichneten Speicher ausgelesenen Datensatz ISK1, ISK4 enthält, und einem Redundanzteil RT, der der Sicherung der Daten vor Übertragungsstörungen dient und z. B. mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters erzeugt wird.

Zur Übertragung werden die einzelnen Speicher in vorgegebener Reihenfolge ausgelesen.

Um Totalausfälle der Übertragung für die Fahrzeuge erkennbar zu machen, kann in bekannter Weise eine unabhängige zusätzliche Einrichtung, z. B. eine punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtung am Ort der Linienleiterschleife angeordnet werden, oder es kann mit der übertragenen Steuerungsinformation die Entfernung zur jeweils nächsten Linienleiterschleife mitübertragen und mit Hilfe einer fahrzeugseitigen Wegmeßeinrichtung gemessen werden. Werden am Ende der gemessenen Wegstrecke oder - im ersteren Fall - bei Erkennen der punktförmigen Zugbeeinflussungseinrichtung keine Datentelegramme empfangen, so geht das Fahrzeug von einem Totalausfall der Übertragung aus und signalisiert diesen dem Fahrzeugführer. Bleibt dessen Reaktion, z. B. die Betätigung einer Aufmerksamkeitstaste, aus, erfolgt eine Zwangsbremsung.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Übertragung von Steuerungsinformation auf ein Schienenfahrzeug mit Hilfe einer im Bereich eines vorgegebenen Streckenortes, insbesondere Signalstandortes verlegten, mit einem Bordsteuergerät des Fahrzeuges induktiv gekoppelten Linienleiterschleife, die von einem Streckengerät gespeist wird, welches verschiedenen möglichen Signalbegriffen zugeordnete Steuerungsdatensätze, die der Berechnung von Fahr- und Bremskurven durch das Bordsteuergerät dienen, gespeichert enthält und jeweils einen dem eingestellten Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensatz auf das Fahrzeug überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckengerät (SG) zwei erste Festwertspeicher (SP1, SP2) aufweist, die für jeden möglichen Signalbegriff mindestens je einen Steuerungsdatensatz (ISK1, ..., ISK4) gespeichert enthalten, daß die einem Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensätze in beiden Festwertspeichern bis auf eine Speicherkennung (SK1, ..., SK4) miteinander identisch sind, daß das Streckengerät die dem jeweils eingestellten Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensätze unabhängig voneinander auf das Fahrzeug (FZ) überträgt und das Bordsteuergerät (BS) die empfangenen Steuerungsdatensätze miteinander vergleicht und die enthaltenen Steuerungsdaten nur weiterverarbeitet, wenn die empfangenen Steuerungsdatensätze vorgegebene verschiedene Speicherkennungen aufweisen und in ihren Steuerungsdaten miteinander übereinstimmen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Festwertspeicher (SP3, SP4) mit den einzelnen möglichen Signalbegriffen zugeordneten Steuerungsdatensätzen vorgesehen sind, daß die in den weiteren Festwertspeichern gespeicherten, den einzelnen möglichen Signalbegriffen zugeordneten Steuerungsdatensätze ebenfalls jeweils bis auf eine Speicherkennung (SK3, SK4) miteinander identisch sind, daß das Streckengerät (SG) für jeden zu übertragenden Signalbegriff die in den ersten Festwertspeichern (SP1, SP2) und die in den weiteren Festwertspeichern (SP3, SP4) enthaltenen zugeordneten Steuerungsdatensätze in vorgegebener Reihenfolge auf das Fahrzeug (FZ) überträgt, daß das Bordsteuergerät sowohl die Reihenfolge des Eintreffens der Steuerungsdatensätze anhand der mitübertragenen Speicherkennungen als auch die paarweise Identität der aus den ersten Festwertspeichern und der aus den weiteren Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten prüft und diese nur weiterverarbeitet, wenn die vorgegebene Reihenfolge eingehalten ist und die in den Steuerungsdatensätzen enthaltenen Steuerungsdaten paarweise miteinander identisch sind und daß im Falle, daß sich die aus den ersten Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten von den aus den weiteren Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten unterscheiden, das Bordsteuergerät diejenigen Steuerungsdaten als gültig ansieht, die dem einschränkenderen Signalbegriff zugeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Festwertspeicher (SP3, SP4) auf einer steckbaren Baugruppe (BG2) im Streckengerät (SG) angeordnet sind und zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle durch Festwertspeicher, die der Langsamfahrstelle zugeordnete Steuerungsdatensätze vorprogrammiert enthalten und auf einer anderen, gleichartigen Baugruppe angeordnet sind, ersetzt werden können.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Festwertspeicher Teile der ersten Festwertspeicher dienen, daß der Zugriff auf die weiteren Festwertspeicher über auf einer steckbaren Baugruppe (BG2) im Streckengerät (SG) angeordnete Leiterschleifen erfolgt und daß die steckbare Baugruppe zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle durch eine andere steckbare Baugruppe ersetzt werden kann, welche anstelle der Leiterschleifen Festwertspeicher enthält, die der Langsamfahrstelle zugeordnete Steuerungsdatensätze vorprogrammiert enthalten.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine weitere gleichartige Linienleiterschleife verlegt ist, daß jede der Linienleiterschleifen einer Fahrrichtung zugeordnet ist und vom Streckengerät nur aktiv geschaltet wird, wenn eine Zugfahrt in der zugeordneten Fahrrichtung erfolgen und Steuerungsinformation für diese Fahrrichtung übertragen werden soll.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienleiterschleife (LL) mehrfach und in unsymmetrischem Abstandsraster gekreuzt ist, daß das Fahrzeug mit einer Wegmeßeinrichtung und einer Einrichtung zur Kreuzstellenerkennung ausgestattet ist, und das Bordsteuergerät aus den Abständen der Kreuzungsstellen (K1, ..., K4) voneinander die Fahrtrichtung und den Ort des Schleifenbeginns ermittelt.

7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Strecke befindlichen Signalen je ein Signalbegriffscodierer (SC) zugeordnet ist, der eingestellte Signalbegriffe am Signaleinsatz (SE) des jeweiligen Signals abgreift, codiert und zweikanalig, signaltechnisch sicher dem Streckengerät übergibt.