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Verf ahren zur Uberwachung von Zügen auf der Strecke mittels Hoch-frequenz
E, s ist bereits ein Verfahren zur Überwachung Non Zügen auf der Strecl<-, mittels
Hochfrequenz vorgeschlagen worden, die bei elektrifizierten Strecken leitungsgerichtet,
insbesondere über die Fahrdrahtleitung, bei Dampfbetrieb drahtlos, und zwar vorzuggsweise
mittels Kurzwellen, übertragen wird. Dieses Verfahren besteht darin, daß Über eine
aus mehreren Blo#kabschnitten bestehende Strecke eine feste Trägerfrequenz übertragen
wird, der in jedem Blockabschnitt ein für diesen Ab-
schnitt charakteristisches
Zeichen zugeordnet ist, mit dem sie moduliert werden kann, daß die Modulati
« on der Trägerfrequenz durch auf den Triebfahrzeug.en angeordnete Sendeeinrichtungen
erfolgt, die beim Eintritt in den Blockalbechnitt nvangsläufig so eingestellt werden,
daß sie die Trägerfrequenz in der für diesen Abschnitt charakteristischen Weise
modulieren, daß ferner an einer festen überwachungsstelle sowie auf al-len Triebfahrzeuggen
Empfangseinrichtungen vorgesehen sind, wobei der Empfänger der überwachungsstelle
gleichzeitig alle vonden verschiedenen Blockstellen ausgesendeten charakteristischen
Zeichen aufzunehmen vermag und damit die Streckenbeleggung feststellt, während die
Empf änger auf den Triebfahrzeugen gleichzeitig mit der Einstellung ihres Senders
auf selektiven Empfang des dem in der Fahrtrichtung vorangehenden Blockeubsch
-nitt
zugeordneten charakteristischen Zeichens einbestellt werden und bei Aufnahme eines
solchen Zeichens einen Alarm bzw. die Zwangsbremsung auslösen. Als charakteristische
Zeichen sollen dabei für die einzelnen Blockahschnitte bestimmte Impuls, folgen
oder verschiedene Frequenzen oder Konibinationen von beiden Merkmalen verwendet
werden. Die zwangsläufige Sender- und Empfängereiiistellung erfolgt von der Strecke
aus, vorzugsweise auf elektrischem Wege, wie z. B. durch SchienenIkontakte, und
zwar jeweils an der Grenzezwischen zwei Blockabschnitten.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Zuglaufüberwachung mittels
Hochfrequenz und bezweckt eine Verbesserung des bereits vorgeschlagenen Verfahrens.
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, die in gewisser Be-Ziehung nachteilige
zwangsläufige Sender- und Empfängerumscbaltung von außen her durch die Schienenkontakte
zu vermeiden und an Stelle der verhältnismäßig groben Ermittlung des Zugortes, es
kann je nur der jeweils belegte Blockabschnitt festgestellt werden, eine
möglichst stetige Ortsbestimmung zu schaffen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die gesamte zu überwachende Strecke in eine Anzahl untereinander
gleicher TeiJahschilitte unterteilt wird, denen als charakteristisches Zeichen eine
für jeden Teilabschnitt verschiedene Modulationsfrequenz fest zugeordnet wird, mitderder
Sender eines sich in diesem Abschnitt befindlichen Zugies moduliezt wird, daß ferner
der Zugort innerhalb der Tdilstrecke impulsmäßig durch veränderliehe' Bee,-influssung
der Modulationsfrequenz gekennzeichnet wird und daß die Änderung in der Sender-
und Emp-f#ngereilistell-ung vom zurückgelegten Weg abhängig gemacht wird. Hierdurch
wird nicht nur der Zugort mit viel größerer Genauigkeit ermittelt, sondern die Annäherung
ei-lies nachfolgenden Zuges an einen vorausfahreiiden wird unabhängig von der starren
Blockeinteilung und all-ein abhängig von dem im Einzelfall erforderlichen Mindestabstand.
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Als Modulationsfrequenz für die Teilabschnitte werden zweckmäßig Nietderfrequenzen
verwendet, die sich in der zur Verfügung stehenden Bfandbreite staffeln. Die Zahl
der Blockstellen und damit die Zahl der Niederfrequenzen wird praktisch so gewählt,
daß die Frequenzen in einem Sprachband normaler Breite untergebracht werden 'können,
Auf diese Weise ist es möglich, die Überwachungsvorgänge wie ein normales Gespräch
zu behandeln und mittels Niederfrequenz- und Trägerfrequenzgeräten gebräuchlichen
Aufbaue& zu übertragen, so daß für die Übertragung selbstkeine Spezialgeräte
erforderlich werden. Ein besonderer Vorteil des \Terfahrens gemäß der Erfindung
ist in #d#--rM.Läglichkeit zu erblicken, den,durch Frequenz- und Impul(sfolge
gekennzeichneten Zugort unter Verwendung des bekannten Bahntelephonienetzes (Basa,)
nach beliebigen Stellen weiterzumelden.
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Die Einstellung von Sender und Empfänger erfolgt zweckmäßig durch
zwei gleiche Schaltvorrichtungen, vorzugsweise in der Gestah von Schaltwalzen, die
durch den Kilometerzähler bzw. Geschwindigkeitsmesser des Triebfahrzeuges oder ein
ähnlich wirkendes Gerät fortgeschaltet: werden. Dabei erhält die Empfängerschaltwalze
gegenüber der Senderschaltwalze eine bestimmte Vorgabe, die der Mindestentfernung
entspricht, die zwischen dem empfangenden Zu- und einem davor liegenden Zug eingehalten
werden muß. Wird der Zugort über den Kilometerzä#hl#r ermittelt, so isi die Genauigkeit
der Ortsangabe zu überprüfen. Sie ist .abhängig vom Felgenverschleiß der Räder des
Triebfahrzeuges sowie von- deren Gleiten auf den Schienen, wie es beim Anfahren
und starken Bremsen häufig vorkommt. je größer man die, (Aerwachungsstret-ke wählt,
um so größer wird auch der Fehler in der Angabe des zurückgelegten Weges sein. Dieser
Nachteit gegenüber der punktweisen Ortsangabe durch Schienenikontakte kann aber
leicht beseitigt wer-den, indem man beispielsweise ein besonderes Meßrad anordnet,
das infolge geringer Belastung prak ' tisch keinen Felgen-#,erschleiß erleidet
und nicht abgebremst wird. Auflerdein kann man auch nach jedem Steuerzyklus eine
Korrektur vornehmen-. Im allgemeinen jedoch dürfte die Genauigkeit -des in Abhängigkeit
vom Geschwindigkeitsniesser od. dgl. ermittelten Zu,-,-ortes für den vorliegenden
Zweck vollständig ausreichen, Im folgenden sollen Aufbau und Wirkungsweise einer
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitenden überwachungsanlage näher beschrieben
,werden. Die. Triebfahrzeuge der Züge sowie die crtsfes,te Überwachlungsstelle sind
mit aus Sender und Empfänger bestehenden Hochfrequenzgeräten ausgerüstet, die mit'
einer bestimmten festen Trägerfrequenz arbeiten. Der Zugsedder sendet dabe#i ein
seinem jeweiligen Standort entsprechendes Signal aus. Bei dem Verfahren gemäß der
Erfindung ist dieses Signal auf zweierlei Art gekenn# zeichnet, nämlich frequenz-
und impulsmäßig. Die zu überwachende Strecke sei 5o km lang. Diese Strecke genügt,
um beiden anzunehmenden Sendeleistungen die Empfangsenergie auG einem vor-oder zurückliegenden
Überwachungsabschnitt so klein zu halten, daß Falschmeldungen. nicht auftreten können.
Sende- und Empfangseinrichtungen führen jeweils beim Durchfahren einer Überwachungsstrecke
einen vollen Stenerzyklus aus, der sich ini anschließenden überwachungsabschnitt
wiederholt. Die Strecke selbst sei zunächst in zehn Teilabschnitten von
je 5 km' Länge unterteilt, wobei jedem dieser Teilabschnitte eine andere
Niederfrequenz zugeordnet ist. Die so entstehenden zehn Niederfrequenzen fl bis
flo sind über ein Frequenzband verteilt, dessen Brelitedem normalen Sprachband für
Telephonieübertragung entspricht. Hierdurch ist der Zugort roh bestimmt; ein Zug,
der beispielsweise die Modulati-cms#f#reque-n#z fa aussendet, befindet sich in der
TIeilstrecke zwischen km wo und 15. Diese Teilstrecken entsprechen etwa dem
bis-her üblichen Streckenblock, haben aber, wie weiter unten noch näher erläutert
werden, soll, nicht
niehr die Bedeutung eines solchen Blocks, vielmehr
wird ausschließlich der tatsächliche Abstand zweier Zügge ausgelwertet, unabhängig
von deren jeweiligem Standort. Zur Ermittlung des genauen Zugortes innerhalb einer
solchen Teilstrecke wird der zurÜckgelegte Weg impulsmäßig gekennzeichnet. Hierbei
können die verschiedenen bekannten Impulsverfahren angewendet werden, wobei sich
die Impulse längs einer solchen Teilstrecke stetig oder ,zttifeii-,vei#s.e ändern
können. In Fig.,i ist in Gestalt eines Diagramms die oben angegebene Aufteilung
einer Überwachungsstrecke dargestellt. Dabei iist angenommen, daß die impulsmäßige
Kennzeichnung des Zugortes stetig erfolgt, und zwar in der Weise, daß die Dauer
der Impulse, die mit einer betimmten festen Impulsf requenz (gleiche periodits;
c he Tastung der Niederfrequenz) aus-gesendet -werden, von einem Minimum beim Eintritt
in die Teilstre-oke bis zu einem Maximum am Ende derselben wächst. Dabei muß die
maximale Dauer der Stromstoßgabe stets kleiner sein als der durch die Impulsfrequenz
festgelegte Zeitabstand. zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsstirnen. In Fig.
2 ist schematisch ein solches Impulsbild am Anfang A
und Ende E einer
Teilstrecke (z. B. III) dargestellt. Die veränderliche Dauer der Einzelimpulse über
,einen Te-ilabschnitt hinweg ist im Diagramm der Fig. i durch die schraffierten
Flächen erkennbar gemacht. Die Impulszeit ändert sich also in jeder Teilstrecke
in gleicher Weise von einem W#ert T, bis zu einem Wert T2 bei konstanter
Impulsperiode T.. Die Übertragung der dem Träger aufmodulierten Niederfrequenzimpulse
erfolgt in bekannter Weise bei leitungsgerichteter Übertragung vorteilhaft nach
dem Einseitenbandprinzip.
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Praktisch wird man das Verhältnis Impuls : Impulspause im allgemeinen
stufenweise ändern unter Anwendung einer möglichst feinen Abstufung. Die Steuerung
erfolgt dann zweckmäßig durch zwei Schaltwalzen, die ähnlich den einzelnen Zahlend
rollen eines Zählers miteinander gekoppelt sind. Dabei würde die eine Schaltwalze
die Frequenztimschaltung bewirken und in der Zeit des Durchfahrens einer ganzen
Überwachungsstrecke (5okin) eine Umdrehung ausführen; die zweite Schaltwalze steuert
dann die Impulszeiten, sie führt jeweils eine Umdrehung inder Zeit zwischen zwei
Umschaltungen der Frequenzschaltwalze durch. Letztere entspräche also zum Zehnerrad,
die Impulswalze dem Einerrad eines Zählers.
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Die von einem Zug in dieserWeise ausgesandten Signale werden von einer
Überwachuligsstelle und von einem nachfolgenden Zug empfangen. Ein Empfang auf dem
nachfolgenden Zug findet dabei allerdings nur dann statt, -,venn dieser Zug sich
bis auf einen vorbestimmten Abstand dem voranfahrenden Zug genähert hat,
d. b. wenn sein Empfänger gerade auf die von dein voranf ahrenden Zug* ausgesandten
Signale abgestimmt ist. Bei Empfang eines solchen Signals, das ein Kennzeichen dafür
ist, daß der nachfolgende Zug diesen zulässigen Abstand vom vorausfahrenden Zug
erreicht hat, wird zweckmäßig zunächst ein Warnsignal übertragen, und eine bestimmte
Zeit später bzw. nach Durchfahren -einer weiteren kurzen 'v#Teg-i;trec"l,#e erfolgt
dann eine Zwangsbremsung. Da -das empfangene Signal den jeweiligen Standort eines
vorausfahrenden Zuges unmittelbar kennzeichnet, wobei der Empfang selbst durch eine
gewisse Vorgabe der Empf ängerschaltwalzen gegenüber den Senderschaltwalzen ermöglicht
wird, ergehen sich durch das Verfahren gemäß der Er-
findung folgende Vorteile:
Die Vorgabe von Empfängerschaltwalze gegenüber Senderschaltwa17e entspricht einer
ganz bestimmten Wegstrecke. Man kann daher durch Einstellung der Vorgabe auf die
für die erforderliche 'Verkehrssicherheit zulässige Annäherung zwischen zwei Zügen
eine dichtere Zugfolge als bei der bisher üblichen starren Einteilung der Strecke
in .feste Blockabs-chnitte möglich machen. Man kann sogar noch weitergehen und die
Vorgabe für jefden Zug individuell einstellen. je nach Art des Zuges, z.
B. Schnellzug oder langsam fahrender Güterzug, kann demnach die Vorgabe in einer
nach Geschwindigkeit und Bremsweg, geeichten Skala vor Eintritt des betreffenden
Zuges in die überwachungs-. strecke eingestellt werden. Schließlich ist es auch
möglich, die Vorgabe vom Geschwindigkeitsmesser selbst abhängig zu machen, also
eine selbsttätig sich mit der Geschwindigkeit des Zuges ändernde Vorgabe zu erhalten.
Auf diese Weise kann ohne Abschalten der Anlage ein langsames, ständig überwachtes
Heranfahren an einen Vorzug erzielt werden. Alle die Maßnahinen erhöhen in beträchtlichem
iMaße die Aufnähniefähigkeit einer Bahnstrecke, ohne daß dabei die erforderliche,
s,cherheit beeinträchtigt wird.
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Über den zweckmäßigen Aufbau der zur Durchführun- des Verfahrens benötigten
Geräte sei folgendes ausgeführt: Die Signalniederfrequenzen entrecken sich über
mehrere Oktaven, beispielsweise 31/2 bis 4. Sie -werden vorteilhaft von einem
Niederfrequenzgenerator erzeugt, dessen Schwingkreis stufenweise umgeschaltetwirdunddessenFrequenzkonstanzohne
besondere Schwierigkeiten einer Genauigkeitsanforderung von etwa 3 '/00 unterworfen
werden kann. Die erzeugten Signalniederfrequenzen werden dann durch einen gut stabilisierten
GruppengeneratOT, gegebenenfalls zusammen mit anderen Gesprächskanälen oder sonstigen
Regelfrequenzen, in das gewünschte Hochfrequenzband verschoben. Es ist jedoch durchaus
möglich, die Signalseitenbandfre#qu,enzen direkt durch einen umschaltbaren Hochfrequenzgenerator
mit entsprechend höherer Frequenzkonstanz zu erzeugen. Im Empfänger, kann man den
Filteraufwand zur Aussiebung der durch Demodulation entstandenen Signalniederfreque,nz
durch niederfrequente Überlage-rung auf ein schmales Bandfilter herabsetzen. Sein
Durchlaßbereich legt man zweckmäßig unter das Niederfrequenzsignalband, beispielsweise
in ein Gebiet von 2oo Ilz. Auf diese Weise vermeidet man infolge von Oberwellen
etwa auftretende Schwierigkeiten.
Der Empfänger in der Überwachungsstelle
soll die überwachung der gesamten Strecke, auf der sich zur gleichen Zeit eine Mehrzahl
von Zügen befindet, ermöglichen. Infolgedessen muß der Empfänger so ausgebildet
sein, daß er alle von den Zügen auf dieser Strecke ausgesandten Signale gleichzeitig
empfangen kann. Um Fehlineldungen zu vermeiden, wird man einer Überwachungsstelle
nicht einen ganzen Stetierzyklus, sondern nur einen halben zuordnen, d. h.,
um bei dein gewählten Beispiel zu bleiben, fÜr je 215 km eine überwachungsstelle
vorsehen. Hierdurch erreicht mm, daß Hochfrequenzenergk-, aus anderen Zyklen bestimmt
unterhalb der E mpfangsreizschwelle liegt. Den zu überwachenden Signalniederfrequenzen
werden eigene Bandfilter zugeordnet. Erhält dann jedes Bandfilter seinen besonderen
Signalempfänger, so kann man die gesamte Strecke dauernd überwachen.
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Die Steuerimpulse werden von den Triebfahrzeugen ständig ausgesendet.
Im ortsfesten ÜberwachungsempfängeT wird das gesamte Frequenzimpulsband rhythmisch
abgetastet. Durch geeignete Verzögerungsmittel kann dabei eine Daueranzeige der
empfangenen Signale erzielt werden. Damit ist ,es möglich, den Ort jedes Zuges im
überwachungsbereich auf einem Streckenleuchtbild sichtbar zu machen. Wie bereits
erwähnt, können die von den einzelnen Überwachungsstellen empfangenen OTtskennzeichen
einer Zentralstelle zugeführt werden. Während in den Überwachungsstellen der Zugort
möglichst genau ermittelt werden muß, genügt für die Zentralstelle ini allgemeinen
die gröbere Ortsbestimmung, da hier nur ein Gesamtüberblick Über eine große Strecke
verlangt wird. Die Meldun,g an die Zentralstelle erfolgt in der Weise, (daß die
überwachtmgssW1,en ihwe rhythmisch, a& getasteten Steuerzyklen an die Zentralstelle
weiterleiten. Um dabei mit nur einem Übertragungskanal für die gesamte Zentralüberwachung
auszukommen, sind folgende Forderungen zu erfüllen: jedem Steuerzyklus muß ein,
die betreffende Überwach,ungsstelle kennzeichnendes charalkteristisches Zeichen
(Frequenz oder Impuls besonderer Art oder eine Kombination dieser Merkmale) beigeordnet
wer-den, und zwar entweder durch Unter- oder überlagerung dieses Zeichens. Hierdurch
wird eine Ortsbestimmung auf einer höheren Ebene vorgenommen. Ferner muß der Empfänger
ii, der Zentralstelle über ein,-n Verteiler den von den einzelnen überwachtingsstellen
ausgesandten Steuerzyklen in bestimmterReihenfolge zugeorchiet werden, Wodurch die
Stetierzyklen sich zeitlich aneinanderreiheii. In der Zentralstelle kann wieder
durch geeignete Verzögerungsmittel eine Daueranzeige erreicht werden.
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In ähnlicher Weise wie bei dem bereits vorgeschlagenen Verfahren kann
auch von einer Überwachungsstelle aus regelnd in den Zuglauf eingegriffen werden,
in dem diese mit einer Sendeeinrichtung ausgerüstet wird, die wahlweise anf eine
der der überwachten Strecke zugeoildneten Niederfrequenzen sowie auf ein bestimmtes
Irnplulisverhältnis eingestellt werden kann. Ein solches Eingreifen wird besonders
dann erforderlich, wenn in der Überwachungsstelle festgestellt wird, daß die Signalsendung
eines 7,tiges ausfällt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich nicht nur zur Ermittlung
des Zugortes und des Abstandeis zweier Züge voneinander anwenden, sondern kann auch
zur Geschwindig-lkeitsüberwachung und -steuerung dienen, indem man die Signale dem
Geschwindigkeitstnesser zu"ordnet. Den gröberen Geschwiiidigkeitsstufen sind dann
die Niederfrequenzen zugeorchiet. Die genaue IGeschwindigkeit innerhalb der durch
diese gebildeten Grenzen wird durcheine sich stetig ändernde oder feingestufte Impulsfolge
gekennzeichnet. Die Steuerung der Geschwindigkeit bzw. deren überwachung kann dann
in an sich bekannter Weise durch einen Vergleich von Ist- und Sollgeschwindigkeit
sowohl auf dem Zug als auch in der Überwachungsstelle erfolgen.