EP1341691B1 - Zugbeeinflussungseinrichtung - Google Patents

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Publication number
EP1341691B1
EP1341691B1 EP01270447A EP01270447A EP1341691B1 EP 1341691 B1 EP1341691 B1 EP 1341691B1 EP 01270447 A EP01270447 A EP 01270447A EP 01270447 A EP01270447 A EP 01270447A EP 1341691 B1 EP1341691 B1 EP 1341691B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data signals
radio
signal
data
railway
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01270447A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1341691A1 (de
Inventor
Uwe Rosenkranz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7668273&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1341691(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1341691A1 publication Critical patent/EP1341691A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1341691B1 publication Critical patent/EP1341691B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/125—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using short-range radio transmission

Definitions

  • the invention relates to a train control device for wireless transmission of data signals to themselves located in the approach area of at least one railway signal Rail vehicle, the data signals the signal term of the railway signal.
  • Such a train control device is from the German Laid-open publication 44 20 215.
  • This previously known Train control device points in the approach area a line signal laid in the track on a railway signal, with which data signals wirelessly by inductive coupling between Line conductor and a receiving antenna on the rail vehicle side be transmitted to the rail vehicle.
  • the data signals contain the signal term as useful information of the railway signal and are therefore for early upgrading suitable from restricting signal terms.
  • a fun based Train control device is shown in DE 196 30 575 A1.
  • the invention has for its object a train control device specify which is less maintenance required as the prior art train control device.
  • This task is based on a train control device of the type specified at the outset according to the invention solved the features of claim 1.
  • a major advantage of the train control device according to the invention is that they don't have a trackside Maintenance required more because there were no antenna devices in the track like line conductors or the like available. This is the case with the train control device according to the invention specifically achieved in that the data signals be transmitted by radio.
  • a radio link differs from the beginning in connection with the previously known train control device mentioned inductive Coupling of magnetic fields in that the data signals with "waves" and not with "fields".
  • Train control device Because of the large range of the waves is in the train control device according to the invention no more antenna installed in the track bed of the approach area required, which significantly reduces the maintenance effort is; because trackside maintenance work is only still to be carried out on the radio equipment and no longer in entire approach area.
  • Another major advantage of the Train control device according to the invention consists in that she’s very safe from vandalism or theft, because there are no line conductors in the track - so high quality Copper lines - more laid that are stolen or damaged could become.
  • a third major advantage of the Train control device consists in that directional antennas are provided for radiating the data signals are; the use of directional antennas means that that the transmit energy of the antenna is almost exclusively is limited to the approach area of the railway signal; for one, this reduces the risk of rail vehicles can receive and evaluate data signals on other tracks, which are actually not intended for them, and on the other transmission energy is saved because only the approach area with "Waves" must be irradiated.
  • the at least one directional antenna has at least an antenna gain of 10 for its main beam lobe.
  • Standard radio devices such as are particularly inexpensive for example DECT, GSM, UMTS or Bluetooth radio devices, so it is considered beneficial if such Standard radio devices in the train control device according to the invention be used.
  • control device considered advantageous, if each railway signal has its own radio equipment with at least one in the direction of each Directional antenna aligned with the approach area, wherein each radio device sends data signals that represent the signal term and a signal identifier of the respectively assigned Specify the railway signal. Then in the rail vehicle to provide a receiving device receiving the data signals, the data signals received exclusively uses those data signals that are used as signal identifiers the railway signal on which the rail vehicle is advancing should contain the characteristic debit identifier.
  • each radio device as An individual data rate value is assigned to the target identifier, which differs from the data rate values of the other radio devices differs, the radio devices designed in this way are that they match the data signals with that of the target identifier corresponding data rate transmitted, and the rail vehicle side Receiving device is designed such that it is solely from the received data signals uses those data signals with that of the target identifier corresponding data rate are sent.
  • the train control device according to the invention can be For example, for the early upgrading of driving restrictions Use signal terms.
  • the invention also relates to a method for wireless transmission of data signals to oneself in the approach area at least one railway signal Rail vehicle, the data signals the signal term of the railway signal.
  • FIG. 1 shows a track system 5 with, for example, 4 railway signals 10, 15, 20 and 25, each one track are assigned to the track system 5; the first is concrete Railway signal 10 a first track 30, a second railway signal 15 a second track 35, a third railway signal 20 a third track 40 and a fourth railway signal 25 assigned to a fourth track 45.
  • the four tracks 30, 35, 40 and 45 are with three switches 50, 55 and 60 with connected to a feed track 70 via which rail vehicles the four tracks 30, 35, 40 and 45 can get.
  • In the Figure 1 is the direction of travel of the rail vehicles with a Arrow marked with the reference numeral 80.
  • a feed device 70 is arranged on the feed track 70 for example by radio or using a line cable Exchange passing signals of rail vehicles can.
  • Track area of tracks 30, 35, 40 and 45 should hereinafter referred to as the approach area of these tracks.
  • the railway signals 10, 15, 20 and 25 are each with a Radio equipment equipped, the data signals towards of their respective approach area.
  • the radio devices each equipped with a directional antenna, in the direction of the approach area of the assigned railway signal are aligned; this is shown in FIG. 1 the main lobes 140, 145, 150 shown in dashed lines and 160 of the directional antennas are shown schematically.
  • the arrangement according to FIG. 1 can be premature, for example Upgrading driving-restricting signal terms are used that the rail vehicles previously - d. H. for example on the feed track 70 by the transmitting device 90 - have been transferred.
  • the transmitter 90 becomes the rail vehicle transmits a signal identifier, namely the signal identifier from the railway signal on which the rail vehicle is pointing to move.
  • a signal identifier namely the signal identifier from the railway signal on which the rail vehicle is pointing to move.
  • the Rail vehicle so an information signal with the signal identifier Q transmitted for this first railway signal 10.
  • the rail vehicle then has the information which railroad signal it will approach.
  • the rail vehicle is then due for further travel the corresponding turnout of turnouts 50, 55 and 60 on the first track 30 and thus in the approach area of the first railway signal 10 arrive.
  • the rail vehicle with its rail vehicle side Receiving device from the radio device of the receive first railway signal 10 transmitted data signals; but since - as shown in FIG. 1 - the railway signals 10, 15, 20 and 25 one relative to the size of the main lobes 140, 145, 150 and 160 are very close to each other have, it will happen that the rail vehicle will not only the data signals of the first railway signal 10 but also the data signals of the other railway signals 15, 20 and 25 is received.
  • the rail vehicle After receiving the data signals, the rail vehicle chooses then in a manner known per se (cf. for example the introduction specified publication) the correct data signals from, taking into account that of the transmitting device 90 transmitted signal identifier Q. This is without further possible because the signal identifier - as explained above - indicates that the rail vehicle is on the first railway signal 10 approaches and the rail vehicle therefore "knows" that it only the data signals with the signal identifier of this first Rail signal 10 may use.
  • the data signals can be transmitted in DECT, Bluetooth, UMTS or GSM standard. Does that happen Transmission of the data signals in a frequency division multiplex method, for example, every railroad signal and so that each signal identifier has a predetermined transmission frequency be assigned. After receiving the from the transmitter 90 sent signal identifier Q would then be in the rail vehicle the information is available on which frequency the data signals of the "correct" railway signal are sent be, so that the receiving device then, for example filter out those data signals by means of a filter device can with that of the signal identifier Q of the first Railway signal 10 corresponding frequency are sent.
  • the transmission of the data signals can also be done in Time-division multiplexing; so the radio equipment the railway signals with one for all radio equipment identical timing are supplied; the radio equipment would then only be in the predefined ones - ie reserved - send time slots data signals.
  • a third variant for transmitting the data signals is now explained in connection with Figures 2 and 3:
  • all radio devices send their data signals with the same carrier frequency, completely independently from each other - without a central clock.
  • the data signals have a predefined telegram structure; a data telegram D with an embodiment for a The upper part of the figure shows the specified telegram structure 2.
  • the data telegram D has "1" bits and a data rate of "m" on.
  • the lower part of FIG. 2 shows the transmission of the data telegrams D over time; one recognizes that always n (n for example 3) telegrams directly one after the other be sent. Then there is a transmission pause ATP inserted, for example, six times the length of the telegram of the data telegram D can correspond.
  • FIG. 3 shows the time course of the data signals or the data telegrams for all railway signals 10, 15, 20 and 25; where is the time axis of the first railway signal 10 in the figure with the term "Sig1", the time axis of the second railway signal 15 with the term “Sig2”, the time axis of the third railway signal 15 with the term “Sig3 and the time axis of the fourth railroad signal 20 with the Marked the term "Sig4".
  • the data rate of the data telegrams serves as a signal identifier for the respective radio device or for the respective Railway signaling.
  • FIG. 3 shows that after a period of time, which corresponds to only a few telegram lengths of data telegram D, comes to time intervals ⁇ t1, ⁇ t2, ⁇ t3, ⁇ t4, ⁇ t5, in which only one radio device transmits; even if - as shown in Figure 3 -
  • the four radio devices at a time t 0 "in time send ".
  • the frequency of these time intervals ⁇ t1, ⁇ t2, ⁇ t3, ⁇ t4, ⁇ t5 or the time interval between the time intervals depends on the number of radio devices or the railway signals, from the telegram length - i.e. the number "n" of the bits of the data telegrams D -, on the length of the transmission pauses between the data telegrams and the data rates "m" of the radio equipment or the ratio of the data rates to each other.
  • a located in the approach area of the railway signal 10 Rail vehicle is - because of the partial spatial Overlap of the transmission ranges of the radio devices - during of advancing on the railroad signal 10, in part the data signals several different radio devices at the same time receive; this leads due to the identity of the transmission frequency or carrier frequency of the radio devices that the received data telegrams cannot be used.
  • the Rail vehicle must therefore on the time intervals ⁇ t1, ⁇ t2, ⁇ t3, ⁇ t4, ⁇ t5 wait in which only one Radio device sends. If this is the case, the measures Receiving device on the rail vehicle side according to any one Data rate measurement method the data rate at which the received data telegram was sent.
  • the rail vehicle recycles the received data telegram; otherwise it will be discarded. In the latter case, the rail vehicle must then on the wait for the next time interval, in which a single data telegram is sent.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zugbeeinflussungseinrichtung zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals angeben.
Eine derartige Zugbeeinflussungseinrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 44 20 215 bekannt. Diese vorbekannte Zugbeeinflussungseinrichtung weist im Anrückbereich eines Eisenbahnsignals im Gleis verlegte Linienleiter auf, mit denen Datensignale drahtlos durch induktive Kopplung zwischen Linienleiter und einer schienenfahrzeugseitigen Empfangsantenne zum Schienenfahrzeug übermittelt werden. Die Datensignale enthalten als Nutzinformation den Signalbegriff des Eisenbahnsignals und sind daher zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen geeignet. Eine funtbasierte Zugbeeinflussungseinrichtung wird in DE 196 30 575 A1 gezeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugbeeinflussungseinrichtung anzugeben, die einen geringeren Wartungsaufwand erfordert als die vorbekannte Zugbeeinflussungseinrichtung.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Zugbeeinflussungseinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung besteht darin, dass sie keinen streckenseitigen Wartungsaufwand mehr erfordert, weil im Gleis keine Antenneneinrichtungen wie Linienleiter oder dergleichen mehr vorhanden sind. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung konkret dadurch erreicht, dass die Datensignale über Funk übermittelt werden. Eine Funkverbindung unterscheidet sich von der eingangs im Zusammenhang mit der vorbekannten Zugbeeinflussungseinrichtung erwähnten induktiven Kopplung von Magnetfeldern dadurch, dass die Datensignale mit "Wellen" und nicht mit "Feldern" übertragen werden. Bei der induktiven Kopplung erfolgt die Datensignalübertragung im Nahfeld der im Gleis verlegten Linienleiter, wodurch lediglich Abstände von wenigen 10 cm zwischen Linienleiter und Schienenfahrzeug überbrückt werden können; aus diesem Grunde ist es bei der vorbekannten Zugbeeinflussungseinrichtung erforderlich, dass im gesamten Anrückbereich des Eisenbahnsignals Linienleiter verlegt sind. Abgesehen von den dadurch bei der Installation der vorbekannten Zugbeeinflussungseinrichtung entstehenden hohen Installationskosten führt dies auch zu einem hohen Wartungsaufwand, weil der Linienleiter im gesamten Anrückbereich regelmäßig auf seine Unversehrtheit hin kontrolliert werden muss. Im Unterschied dazu wird bei einer Übertragung mit "Wellen" - wie bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung - eine sehr große Sendereichweite erreicht, weil sich nämlich die Wellen von der Antenne ablösen und die Datensignalübertragung im "Fernfeld" statt im "Nahfeld" erfolgt. Aufgrund der großen Reichweite der Wellen ist bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung keine im Gleisbett des Anrückbereichs verlegte Antenne mehr erforderlich, wodurch der Wartungsaufwand deutlich reduziert ist; denn streckenseitige Wartungsarbeiten sind lediglich noch an der Funkeinrichtung durchzuführen und nicht mehr im gesamten Anrückbereich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung besteht darin, dass sie sehr ungefährdet ist von Vandalismus oder Diebstahl, weil nämlich im Gleis keine Linienleiter - also hochwertige Kupferleitungen - mehr verlegt sind, die gestohlen oder beschädigt werden könnten. Ein dritter wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung besteht darin, dass zum Abstrahlen der Datensignale Richtantennen vorgesehen sind; durch den Einsatz der Richtantennen wird nämlich erreicht, dass die Sendeenergie der Antenne fast ausschließlich auf den Anrückbereich des Eisenbahnsignals beschränkt wird; zum einen reduziert dies die Gefahr, dass Schienenfahrzeuge auf anderen Gleisen Datensignale empfangen und auswerten können, die eigentlich nicht für sie gedacht sind, und zum anderen wird Sendeenergie gespart, weil nur der Anrückbereich mit "Wellen" bestrahlt werden muss.
Um zu erreichen, dass die Funkeinrichtung die Datensignale möglichst ausschließlich in den "eigenen" Anrückbereich sendet - also in den Anrückbereich des zugeordneten Eisenbahnsignals - wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die mindestens eine Richtantenne für ihre Hauptstrahlkeule mindestens einen Antennengewinn von 10 aufweist. Unter dem Antennengewinn (G) wird dabei das Verhältnis bzw. der Quotient zwischen maximaler Strahlungsintensität (S1) der Richtantenne in Hauptstrahlrichtung und der maximalen Strahlungsintensität (S2) einer sogenannten "isotropen" Antenne verstanden; eine isotrope Antenne ist eine Antenne, die in alle Raumrichtungen die gleiche Strahlungsintensität abgibt. Es soll also gelten: G = S1/S2 ≥ 10
Besonders kostengünstig sind Standard-Funkeinrichtungen wie beispielsweise DECT-, GSM-, UMTS- oder Bluetooth-Funkeinrichtungen, so dass es als vorteilhaft angesehen wird, wenn solche Standard-Funkeinrichtungen bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung eingesetzt werden.
Für den Fall, dass der Anrückbereich durch eine Gleisanlage mit sich verzweigenden Gleisen mit mehreren Eisenbahnsignalen gebildet ist, wird es gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung als vorteilhaft angesehen, wenn jedem Eisenbahnsignal jeweils eine eigene Funkeinrichtung mit mindestens einer in Richtung des jeweiligen Anrückbereichs ausgerichteten Richtantenne zugeordnet ist, wobei jede Funkeinrichtung Datensignale sendet, die den Signalbegriff sowie eine Signalkennung des jeweils zugeordneten Eisenbahnsignals angeben. In dem Schienenfahrzeug ist dann eine die Datensignale empfangende Empfangseinrichtung vorzusehen, die von den empfangenen Datensignale ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet, die als Signalkennung eine das Eisenbahnsignal, auf das das Schienenfahrzeug vorrücken soll, bezeichnende Sollkennung enthalten. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass jedes Eisenbahnsignal seine eigene Funkeinrichtung aufweist und somit autark arbeiten kann.
Um sicherzustellen, dass die Schienenfahrzeuge ausschließlich die Datensignale verwerten, die sich auf ihr "Zielsignal" beziehen und keine anderen, muss den Datensignalen also jeweils eine Signalkennung beigefügt werden, die das Eisenbahnsignal, von dem sie stammen, genau bezeichnen. Dies lässt sich besonders einfach und damit vorteilhaft dadurch erreichen, dass die Signalkennung durch eine "Datenratekodierung" übertragen wird. Dies bedeutet konkret, dass jeder Funkeinrichtung als Sollkennung ein individueller Datenratewert zugeordnet ist, der sich von den Datenratewerten der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet, die Funkeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass sie die Datensignale jeweils mit der der Sollkennung entsprechenden Datenrate übertragen, und die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie von den empfangenen Datensignalen ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet, die mit der der Sollkennung entsprechenden Datenrate gesendet sind.
Besonders kostengünstig und damit vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Zugbeeinflussungseinrichtung herstellen, wenn alle Funkeinrichtungen mit derselben Trägerfrequenz bzw. Sendefrequenz arbeiten, weil dann alle Funkeinrichtungen identisch aufgebaut sein können. Es wird daher als vorteilhaft angesehen, wenn alle Funkeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass sie unabhängig voneinander ihre Datensignale mit derselben Trägerfrequenz übertragen und dabei denselben Datentelegrammtyp verwenden, wobei jede Funkeinrichtung nach der vollständigen Übertragung eines Datentelegramms jeweils eine funkeinrichtungsindividuelle Sendepause einhält, während der keine Datensignale gesendet werden, und die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die empfangenen Datensignale nur dann auswertet, sofern diese in Zeitintervallen empfangen wurden, in denen ausschließlich eine einzige der Funkeinrichtungen gesendet hat.
Die erfindungsgemäße Zugbeeinflussungseinrichtung lässt sich beispielsweise zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen verwenden.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals angeben.
Ein derartiges Verfahren ist aus den eingangs genannten Offenlegungsschriften bekannt.
Um bei einem solchen Verfahren einen geringen Wartungsaufwand der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Komponenten zu erreichen, werden erfindungsgemäß die Merkmale gemäß Anspruch 4 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und die der vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung und deren Weiterbildungen.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt
  • Figur 1 eine Gleisanlage mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Zugbeeinflussungseinrichtung, mit der sich auch das erfindungsgemäße Verfahren durchführen lässt,
  • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein mit der Zugbeeinflussungseinrichtung gemäß Figur 1 zu versendendes Datentelegramm und
  • Figur 3 Datentelegramme von Funkeinrichtungen der Zugbeeinflussungseinrichtung gemäß Figur 1 im zeitlichen Verlauf.
    • Die Figur 1 zeigt eine Gleisanlage 5 mit beispielsweise 4 Eisenbahnsignalen 10, 15, 20 und 25, die jeweils einem Gleis der Gleisanlage 5 zugeordnet sind; konkret ist ein erstes Eisenbahnsignal 10 einem ersten Gleis 30, ein zweites Eisenbahnsignal 15 einem zweiten Gleis 35, ein drittes Eisenbahnsignal 20 einem dritten Gleis 40 und ein viertes Eisenbahnsignal 25 einem vierten Gleis 45 zugeordnet. Die vier Gleise 30, 35, 40 und 45 sind über drei Weichen 50, 55 und 60 mit einem Zuführgleis 70 verbunden, über das Schienenfahrzeuge zu den vier Gleisen 30, 35, 40 und 45 gelangen können. In der Figur 1 ist die Fahrtrichtung der Schienenfahrzeuge mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnet. Im Bereich des Zuführgleises 70 ist eine Sendeeinrichtung 90 angeordnet, die beispielsweise über Funk oder über einen Linienleiter mit vorbeifahrenden Schienenfahrzeuge Informationssignale austauschen kann.
    Der jeweils in Fahrtrichtung vor den Eisenbahnsignalen befindliche Gleisbereich der Gleise 30, 35, 40 und 45 soll nachfolgend Anrückbereich dieser Gleise genannt werden.
    Die Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 sind jeweils mit einer Funkeinrichtung ausgestattet, die Datensignale in Richtung ihres jeweiligen Anrückbereichs sendet. Hierzu sind die Funkeinrichtungen jeweils mit einer Richtantenne ausgestattet, die in Richtung des Anrückbereiches des zugeordneten Eisenbahnsignals ausgerichtet sind; dies ist in der Figur 1 durch die gestrichelt gezeichneten Hauptstrahlkeulen 140, 145, 150 und 160 der Richtantennen schematisch dargestellt.
    Bei den Datensignalen, die von den Richtantennen der Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 abgestrahlt werden, handelt es sich um Datensignale, die den jeweiligen Signalbegriff des Eisenbahnsignals angeben und eine das Eisenbahnsignal bezeichnende Signalkennung enthalten.
    Die Anordnung gemäß der Figur 1 kann beispielsweise zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen verwendet werden, die den Schienenfahrzeugen vorher - d. h. beispielsweise auf dem Zuführgleis 70 durch die Sendeeinrichtung 90 - übertragen worden sind. Dies soll nun am Beispiel des ersten Eisenbahnsignals 10 beschrieben werden, auf das sich ein Schienenfahrzeug zubewegen soll:
    Zunächst wird mit der Sendeeinrichtung 90 dem Schienenfahrzeug eine Signalkennung übermittelt, und zwar die Signalkennung von demjenigen Eisenbahnsignal, auf das sich das Schienenfahrzeug zubewegen soll. Da das Schienenfahrzeug in Richtung auf das erste Eisenbahnsignal 10 fahren soll, wird dem Schienenfahrzeug also ein Informationssignal mit der Signalkennung Q für dieses erste Eisenbahnsignal 10 übermittelt. Damit liegt in dem Schienenfahrzeug dann die Information vor, auf welches Eisenbahnsignal es zufahren wird.
    Bei der weiteren Fahrt wird das Schienenfahrzeug dann aufgrund der entsprechenden Weichenstellung der Weichen 50, 55 und 60 auf das erste Gleis 30 und damit in den Anrückbereich des ersten Eisenbahnsignal 10 gelangen. In diesem Anrückbereich wird das Schienenfahrzeug mit seiner schienenfahrzeugseitigen Empfangseinrichtung die von der Funkeinrichtung des ersten Eisenbahnsignals 10 gesendeten Datensignale empfangen; da aber - wie in Figur 1 gezeigt - die Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 einen relativ zur Größe der Hauptstrahlkeulen 140, 145, 150 und 160 nur sehr geringen Abstand voneinander haben, wird es dazu kommen, dass das Schienenfahrzeug nicht nur die Datensignale des ersten Eisenbahnsignals 10 sondern auch die Datensignale der übrigen Eisenbahnsignale 15, 20 und 25 empfangen wird. Um nun sicherzustellen, dass das Schienenfahrzeug auch die richtigen Datensignale auswertet - also diejenigen, die von der Funkeinrichtung des ersten Eisenbahnsignals 10 kommen - werden von den Funkeinrichtungen der Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 Datensignale gesendet, die zusätzlich zu dem Signalbegriff des jeweiligen Eisenbahnsignals auch dessen Signalkennung enthalten.
    Nach dem Empfang der Datensignale wählt das Schienenfahrzeug dann in an sich bekannter Weise (vgl. beispielsweise die eingangs angegebene Offenlegungsschrift) die richtigen Datensignale aus, und zwar unter Berücksichtigung der von der Sendeeinrichtung 90 übermittelten Signalkennung Q. Dies ist ohne weiteres möglich, da die Signalkennung - wie oben erläutert - angibt, dass das Schienenfahrzeug auf das erste Eisenbahnsignal 10 zufährt und das Schienenfahrzeug daher "weiß", dass es nur die Datensignale mit der Signalkennung dieses ersten Eisenbahnsignals 10 verwerten darf.
    Die Übertragung der Datensignale kann beispielsweise im DECT-, Bluetooth-, UMTS- oder GSM-Standard erfolgen. Erfolgt die Übertragung der Datensignale in einem Frequenzmultiplex-Verfahren, so kann beispielsweise jedem Eisenbahnsignal und damit auch jeder Signalkennung eine vorgegebene Sendefrequenz zugeordnet sein. Nach dem Empfang der von der Sendeeinrichtung 90 gesendeten Signalkennung Q würde dann in dem Schienenfahrzeug die Information vorliegen, auf welcher Frequenz die Datensignale des "richtigen" Eisenbahnsignals gesendet werden, so dass die Empfangseinrichtung dann beispielsweise mittels einer Filtereinrichtung diejenigen Datensignale herausfiltern kann, die mit der der Signalkennung Q des ersten Eisenbahnsignals 10 entsprechenden Frequenz gesendet werden.
    Statt dessen kann die Übertragung der Datensignale auch im Zeitmultiplexverfahren erfolgen; so können die Funkeinrichtungen der Eisenbahnsignale mit einem für alle Funkeinrichtungen identischen Zeittakt versorgt werden; die Funkeinrichtungen würden dann ausschließlich in den für sie fest vorgegebenen - also reservierten - Zeitschlitzen Datensignale senden.
    Eine dritte Variante zum Übertragen der Datensignale wird nun im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 erläutert: Bei dieser dritten Variante senden alle Funkeinrichtungen ihre Datensignale mit derselben Trägerfrequenz, und zwar völlig unabhängig voneinander - also ohne einen zentralen Takt. Die Datensignale weisen dabei eine vorgegebene Telegramm-Struktur auf; ein Datentelegramm D mit einem Ausführungsbeispiel für eine vorgegebene Telegramm-Struktur zeigt der obere Teil der Figur 2. Das Datentelegramm D weist "1" Bits und eine Datenrate von "m" auf.
    Der untere Teil der Figur 2 zeigt die Übertragung der Datentelegramme D im zeitlichen Ablauf; man erkennt, dass stets n (n beispielsweise gleich 3) Telegramme direkt hintereinander gesendet werden. Anschließend wird dann eine Sendepause Atp eingelegt, die beispielsweise dem sechsfachen der Telegrammlänge des Datentelegramms D entsprechen kann.
    Die Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Datensignale bzw. der Datentelegramme für alle Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25; dabei ist die Zeitachse des ersten Eisenbahnsignals 10 in der Figur mit dem Begriff "Sig1", die Zeitachse des zweiten Eisenbahnsignals 15 mit dem Begriff "Sig2", die Zeitachse des dritten Eisenbahnsignals 15 mit dem Begriff "Sig3 und die Zeitachse des vierten Eisenbahnsignals 20 mit dem Begriff "Sig4" gekennzeichnet. Man erkennt in der Figur 3, dass die Funkeinrichtungen der Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 ihre Datensignale bzw. ihre Datentelegramme D mit unterschiedlichen Datenraten senden; jeder Funkeinrichtung ist nämlich eine eigene Datenrate zugeordnet, die sich von der Datenrate der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet. Die Datenrate der Datentelegramme dient dabei als Signalkennung für die jeweilige Funkeinrichtung bzw. für das jeweilige Eisenbahnsignal.
    Die Tatsache, dass sich die Datenraten unterscheiden, führt dazu, dass sich die Datentelegramme D der einzelnen Funkeinrichtungen im zeitlichen Verlauf gegeneinander verschieben; so zeigt die Figur 3, dass es bereits nach einer Zeitdauer, die nur wenigen Telegrammlängen des Datentelegramms D entspricht, zu Zeitintervallen Δt1, Δt2, Δt3, Δt4, Δt5 kommt, in denen ausschließlich nur eine einzige Funkeinrichtung sendet; und zwar selbst dann, wenn - wie in der Figur 3 gezeigt - die vier Funkeinrichtungen zu einem Zeitpunkt t=0 "im Takt senden". Die Häufigkeit dieser Zeitintervalle Δt1, Δt2, Δt3, Δt4, Δt5 bzw. der zeitliche Abstand zwischen den Zeitintervallen hängt ab von der Anzahl der Funkeinrichtungen bzw. der Eisenbahnsignale, von der Telegrammlänge - also der Anzahl "n" der Bits der Datentelegramme D -, von der Länge der Sendepausen zwischen den Datentelegrammen und von den Datenraten "m" der Funkeinrichtungen bzw. von dem Verhältnis der Datenraten zueinander.
    Ein im Anrückbereich des Eisenbahnsignals 10 befindliches Schienenfahrzeug wird also - wegen der teilweisen räumlichen Überlappung der Sendebereiche der Funkeinrichtungen - während des Vorrückens auf das Eisenbahnsignal 10 zum Teil die Datensignale mehrerer verschiedener Funkeinrichtungen gleichzeitig empfangen; dies führt aufgrund der Identität der Sendefrequenz bzw. Trägerfrequenz der Funkeinrichtungen dazu, dass die empfangenen Datentelegramme nicht verwertbar sind. Das Schienenfahrzeug muss also auf die Zeitintervalle Δt1, Δt2, Δt3, Δt4, Δt5 warten, in denen ausschließlich eine einzige Funkeinrichtung sendet. Ist dies der Fall, so misst die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung gemäß einem beliebigen Datenratemessverfahren die Datenrate, mit der das empfangene Datentelegramm gesendet wurde. Entspricht dann die gemessene Datenrate der vorgegebenen Datenrate, die durch die von der Sendeeinrichtung 90 übermittelte Signalkennung festgelegt bzw. vorgegeben ist, so verwertet das Schienenfahrzeug das empfangene Datentelegramm; andernfalls wird es verworfen. Im letztgenannten Fall muss das Schienenfahrzeug dann auf das nächste Zeitintervall warten, in dem wieder ein einziges Datentelegramm gesendet wird.

    Claims (6)

    1. Zugbeeinflussungseinrichtung zum drahtlosen Übertragen von. Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals (10) befindliches Schienenfahrzeug, wobei
      die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals (10) angeben,
      dem Eisenbahnsignal (10) eine Funkeinrichtung zugeordnet ist, die die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug sendet, wobei
      die Funkeinrichtung zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne aufweist, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist
      im Falle, dass der Anrückbereich durch eine Gleisanlage (5) mit sich verzweigenden Gleisen (70, 30, 35, 40, 45) mit mehreren Eisenbahnsignalen (10, 15, 20, 25) gebildet ist, jedem Eisenbahnsignal jeweils eine eigene Funkeinrichtung mit mindestens einer in Richtung des jeweiligen Anrückbereichs ausgerichteten Richtantenne zugeordnet ist,
      wobei jede Funkeinrichtung derartig ausgestaltet ist, dass sie Datensignale sendet, die den Signalbegriff sowie eine Signalkennung (Q) des jeweils zugeordneten Eisenbahnsignals angeben, und
      in dem Schienenfahrzeug eine die Datensignale empfangende Empfangseinrichtung vorhanden ist, die von den empfangenen Datensignalen ausschließlich die Datensignale verwertet, die als Signalkennung eine das Eisenbahnsignal (10), auf das das Schienenfahrzeug vorrücken soll, bezeichnende Sollkennung (Q) enthalten,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      jeder Funkeinrichtung als Sollkennung (Q) eine individuelle Datenratekodierung zugeordnet ist, die sich von den Datenratekodierungen der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet,
      die Funkeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass sie die Datensignale jeweils mit der der Sollkennung (Q) entsprechenden Datenratekodierung übertragen
      und unabhängig voneinander ihre Datensignale (D) mit derselben Trägerfrequenz übertragen und dabei denselben Datentelegrammtyp verwenden,
      wobei jede Funkeinrichtung nach der vollständigen Übertragung eines Datentelegramms jeweils eine funkeinrichtungsindividuelle Sendepause einhält, während der keine Datensignale gesendet werden,
      und
      die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die empfangenen Datensignale nur dann auswertet, sofern diese in Zeitintervallen (Δt1, Δt2, Δt3, Δt4, Δt5) empfangen wurden, in denen ausschließlich eine einzige der Funkeinrichtungen gesendet hat und
      die Datensignale mit der der Sollkennung (Q) entsprechenden Datenratekodierung gesendet sind.
    2. Zugbeeinflussungseinrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die mindestens eine Richtantenne derartig ausgestaltet ist, dass ihre Hauptstrahlkeule (140) mindestens einen Antennengewinn von 10 aufweist.
    3. Zugbeeinflussungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Funkeinrichtung eine DECT-, GSM-, UMTS- oder Bluetooth-Funkeinrichtung ist.
    4. Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals (10) befindliches Schienenfahrzeug, wobei
      die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals (10) angeben,
      die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug gesendet werden, wobei
      zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne verwendet wird, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist,
      im Falle, dass der Anrückbereich durch eine Gleisanlage (5) mit sich verzweigenden Gleisen mit mehreren Eisenbahnsignalen gebildet ist, die Funksignale mit eisenbahnsignalindividuellen Funkeinrichtungen gesendet werden, die jeweils mindestens eine in Richtung Anrückbereich des jeweiligen Eisenbahnsignals ausgerichtete Richtantenne aufweisen,
      wobei mit jeder Funkeinrichtung Datensignale gesendet werden, die den Signalbegriff sowie eine Signalkennung (Q) des jeweils zugeordneten Eisenbahnsignals angeben, und
      in dem Schienenfahrzeug die Datensignale empfangen werden und von den empfangenen Datensignale ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet werden, die als Signalkennung eine das Eisenbahnsignal, auf das das Schienenfahrzeug vorrücken soll, bezeichnende Sollkennung (Q) enthalten,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      jeder Funkeinrichtung als Sollkennung (Q) eine individuelle Datenratekodierung zugeordnet wird, die sich von den Datenratekodierungen der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet,
      mit den Funkeinrichtungen die Datensignale jeweils mit der der Sollkennung entsprechenden Datenratekodierung übertragen werden,
      und mit allen Funkeinrichtungen unabhängig voneinander die Datensignale mit derselben Trägerfrequenz übertragen werden,
      wobei derselbe Datentelegrammtyp für alle Funkeinrichtungen verwendet wird und
      nach der vollständigen Übertragung eines Datentelegramms (D) jeweils eine funkeinrichtungsindividuelle Sendepause eingehalten wird, in der keine Datensignale gesendet werden,
      und
      die mit der schienenfahrzeugseitigen Empfangseinrichtung empfangenen Datensignale nur dann verwertet werden, sofern sie in Zeitintervallen (Δt1, Δt2, Δt3, Δt4, Δt5) empfangen wurden, in denen ausschließlich von einer einzigen der Funkeinrichtungen Datensignale gesendet wurden
      und die Datensignale die der Sollkennung (Q) entsprechende Datenrate aufweisen.
    5. Verfahren nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      mindestens eine Richtantenne verwendet wird, die derartig ausgestaltet ist, dass ihre Hauptstrahlkeule (140) mindestens einen Antennengewinn von 10 aufweist.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Funkwellen im DECT-, GSM-, UMTS- oder Bluetooth-Standard gesendet werden.
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