EP2050647A1 - Kommunikationseinheit für ein Schienenfahrzeug und zugehöriges Schienenfahrzeug - Google Patents

Kommunikationseinheit für ein Schienenfahrzeug und zugehöriges Schienenfahrzeug Download PDF

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Publication number
EP2050647A1
EP2050647A1 EP08165055A EP08165055A EP2050647A1 EP 2050647 A1 EP2050647 A1 EP 2050647A1 EP 08165055 A EP08165055 A EP 08165055A EP 08165055 A EP08165055 A EP 08165055A EP 2050647 A1 EP2050647 A1 EP 2050647A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication unit
rail vehicle
unit
transmitting
energy
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08165055A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Karl
Friedrich Pook
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2050647A1 publication Critical patent/EP2050647A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0054—Train integrity supervision, e.g. end-of-train [EOT] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0072—On-board train data handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance

Definitions

  • the invention relates to a communication unit for a rail vehicle according to the preamble of patent claim 1 and an associated rail vehicle.
  • Simple rail vehicles such as railway wagons, generally do not have integration into a communication infrastructure of a train comprising several such simple rail vehicles and a tractor. Existing electrical connections are usually used to supply the wagons with electrical energy.
  • This plug-in is a consuming designed connector with numerous individual signal-carrying lines, the individual contacts are prone to contamination and wear.
  • train couplings In normal railway traffic, these couplings must be manually coupled and uncoupled, which is extremely cumbersome and unreliable.
  • recognition of the wake sequence i. which wagons are part of the train and in which order they are coupled
  • a train integrity check i. all originally existing wagons are still part of the train, and in the case of simple passenger coaches a transfer of passenger information, such as Next station, time, delays, etc., not or only with great effort solve.
  • a rail vehicle with a wireless transmission link for transmitting information, operating data and / or commands to adjacent rail vehicles or to an adjacent train part of the same train will be described.
  • the described rail vehicle comprises as part of the transmission line a transmitting / receiving component, which is integrated in a lighting and / or signaling device.
  • Object of the present invention is to provide a communication system for a rail vehicle, which is simple and inexpensive and is particularly suitable for retrofitting of simple rail vehicles.
  • the invention solves this object by a communication unit for a rail vehicle having the features of patent claim 1 and by an associated rail vehicle having the features of patent claim 12.
  • a communication unit for a rail vehicle for carrying out a wireless data exchange with at least one communication unit of adjacent rail vehicles of the same train comprises a self-sufficient energy supply system which has at least one energy conversion unit and one energy supply unit with at least one energy store.
  • the communication unit comprises a transmitting / receiving unit for each end of the rail vehicle. Due to the self-sufficient energy supply, ie the communication unit gains its energy directly on the corresponding rail vehicle, advantageously no supply of external energy is required.
  • the communication unit according to the invention can be used very easily and also makes it possible to retrofit simple rail vehicles of an existing vehicle fleet and their integration into a communication infrastructure of an assembled train.
  • the communication unit according to the invention is characterized by a very low energy consumption.
  • the at least one energy conversion unit is designed as a solar cell or as a generator.
  • the solar cell is arranged, for example, on a roof of the rail vehicle, and the generator is designed, for example, as a dynamo arranged on an axis, which is coupled to a wheel.
  • the at least one energy store is designed as a high-capacity capacitor or rechargeable battery.
  • the power supply unit supplies the components of the communication unit with energy only when necessary. This means that the transmitting and receiving units of the communication unit are mostly switched off and are only supplied with energy when needed.
  • the transmitting and receiving units each comprise a detector unit which detect a signal reception and transmit the detection result to the power supply unit, which supplies the other components of the communication unit with energy in response to the detection result.
  • the power supply unit supplies the detector unit, for example, constantly or periodically or at predetermined times with energy.
  • the detector unit can be realized, for example, with a minimum of energy consumption and therefore can be supplied with energy without problems.
  • the Detection of the detector unit can be realized with a simple level detection.
  • a transmission activity can be realized by parallel signaling paths such as RFID or by an ultrasound transmission.
  • the transmitting / receiving units each have a transmitting / receiving antenna, which are arranged outside on end sides of the rail vehicle. Since the corresponding transmit / receive antennas of the corresponding adjacent rail vehicles face each other at a small distance, only a relatively low transmission power is required for data transmission, wherein in addition a good coupling is achieved. In addition, the transmission is insensitive to other transmitters in the area.
  • the communication unit comprises an evaluation and control unit with stored identification information, which receives the corresponding identification information from adjacent rail vehicles of the same train via the transmitting / receiving units for determining a rail vehicle sequence and / or train integrity check and the received identification information with the stored own identification information via the transmitting / receiving units to the adjacent rail vehicles of the same train sends.
  • each evaluation and control unit sends the received identification information plus its own identification information to the respective neighbors.
  • the evaluation and control unit can also service the unlikely case that information from more than one transceiver unit is received by a transceiver antenna, for example because two trains are arranged parallel to one another the transmission line widens to a transmission tree. When the two trains move away from each other, the transmission tree reduces again to a transmission line and the evaluation and control unit can recognize and tolerate repeated double receivers with the information then learned about the Wagon sequence.
  • the evaluation and control unit can couple or decouple passenger information of a passenger information system into the wireless data exchange, the passenger information system outputting the passenger information via an output unit. Additionally or alternatively, the evaluation and control unit can couple or decouple diagnostic information of a diagnostic system of the corresponding rail vehicle into the wireless data exchange. The data rate required for the data coupling or data extraction is low due to the small data volume of the passenger information or the diagnostic information.
  • the communication system according to the invention can be manufactured at a very low price, since required radio technology components are available at low cost in the form of highly integrated circuits.
  • the self-sufficient energy supply and the absence of electrical contacts for data transmission between adjacent rail vehicles allows easy integration into existing vehicle stocks and is independent of their mechanical couplings.
  • the complexity of the rail vehicles in which the communication unit according to the invention is installed is reduced, since no further requirements are placed on mechanical or electrical interfaces.
  • a train 1 comprises a plurality of interconnected rail vehicles 2, 2 ', 2' ', each of which comprises a communication unit 10 according to the invention.
  • the communication unit 10 according to the invention is described using the example of the illustrated central rail vehicle 2, wherein the adjacent rail vehicles 2 'and 2' 'of the train 1 are only indicated.
  • the middle rail vehicle 2 is connected in the illustrated embodiment via a first mechanical coupling 20 with a second mechanical coupling 21 'of the right rail vehicle 2'.
  • the middle rail vehicle 2 is connected via a second mechanical coupling 21 to a first mechanical coupling 20 'of the left rail vehicle 2 ".
  • the communication unit 10 comprises for each end of the rail vehicle 2 a transmitting / receiving unit 14 for carrying out a wireless data exchange with unillustrated communication units of the adjacent rail vehicles 2 ', 2 "of the same train 1 Communication unit 10, a self-sufficient energy supply system, which in the illustrated embodiment, two energy conversion units 17, 18 and a power supply unit 15 having an energy storage 15.1.
  • a first energy conversion unit 17 is designed, for example, as a solar cell and arranged on the roof of the rail vehicle 2.
  • a second energy conversion unit 18 is designed, for example, as a dynamo, which is arranged on an axle and coupled to a wheel.
  • Of the Energy storage 15.1 can be performed for example as a high-capacity capacitor or as a rechargeable battery.
  • the two transmitting / receiving units 14 each comprise a detector unit 11, a receiving amplifier 12, a transmitting amplifier 13 and a transmitting / receiving antenna 19, wherein the transmitting / receiving antennas 19 each outside on end sides of the rail vehicle. 2 are arranged.
  • the wireless data transmission takes place at the right end of the middle rail vehicle 2 between the transmitting / receiving antenna 19 of the middle rail vehicle 2 and a transmitting / receiving antenna 19 'of the right rail vehicle 2'.
  • the wireless data transmission between the transmitting / receiving antenna 19 of the middle rail vehicle 2 and a transmitting / receiving antenna 19 "of the left rail vehicle 2 '' takes place.
  • the communication unit 10 comprises an evaluation and control unit 16 with stored identification information 16.1
  • the evaluation and control unit 16 receives corresponding identification information adjacent rail vehicles 2 'and 2''of the same train 1 via the transmitting / receiving units 14 and sends the received identification information with the stored own identification information 16.1 via the transmitting / receiving units 14 to the adjacent rail vehicles 2' and 2 '' of the same train 1.
  • the information about the topological sequence of the rail vehicles in the train is available at both end points, and only a unique identifier of the respective communication unit 10 is required for the train sequence and train integrity check conducive.
  • the rail vehicle 2 comprises a passenger information system 30 and a diagnostic system 32, which are connected via communication links 31 to the evaluation and control unit 16.
  • the evaluation and control unit 16 may couple and unlink passenger information of the passenger information system 30 and the diagnostic information of the diagnostic system 32 into the wireless data exchange, the passenger information system 30 outputting the passenger information via an output unit.
  • the data rate required for the data coupling or data extraction is low due to the small data volume of the passenger information or the diagnostic information.
  • the power supply unit 15 supplies power to the components of the communication unit 10 only when needed to keep energy consumption low during downtime.
  • the detector unit 11 of the transmitting / receiving unit 14 detects a signal reception and transmits the detection result to the power supply unit 15, which supplies the other components of the communication unit 10 with energy in response to the detection result.
  • the power supply unit 15 allows the targeted activation of the communication unit 10 due to a detected transmission request of the adjacent rail vehicle or a cyclic activation of the communication unit 10.
  • the power supply unit 15, the detector unit 11 depending on the embodiment constantly or periodically or at predetermined times with energy and provide the internal energy storage 15.1 from the available energy sources 17, 18 load.
  • a high frequency signal in the corresponding frequency range is transmitted by an active transmitting / receiving unit, which can be detected by the detector unit 11 of the addressed transmitting / receiving unit 14 via a simple level detection.
  • the communication unit 10 is based essentially on the evaluation and control unit 16 with the corresponding transmitting / receiving units 14 and on the power supply system.
  • the evaluation and control unit 16 converts a radio protocol with which the corresponding information for detecting the Wagon blur, i. which wagons are part of the train and in which order they are coupled, for train integrity checking, i. all original wagons are still part of the train, and in the case of simple passenger carriages for the transmission of passenger information, such as next station, time, delays, etc., to be transferred.
  • the communication system according to the invention can be manufactured at a very low price, and is suitable due to the self-sufficient energy supply and the absence of electrical contacts for data transmission between adjacent rail vehicles for retrofitting of simple rail vehicles such as freight cars or simple passenger cars, which form the bulk of the fleet of rail companies.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinheit (10) für ein Schienenfahrzeug (2), welche für jedes Ende des Schienenfahrzeugs (2) eine Sende-/Empfangseinheit (14) zur Durchführung eines drahtlosen Datenaustausches mit mindestens einer Kommunikationseinheit (10) von benachbarten Schienenfahrzeugen (2', 2'') des gleichen Zugs (1) aufweist, und ein zugehöriges Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß umfasst die Kommunikationseinheit (10) ein autarkes Energieversorgungssystem, welches mindestens eine Energieumwandlungseinheit (17, 18) und eine Energieversorgungseinheit (15) mit mindestens einem Energiespeicher (15.1) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinheit für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein zugehöriges Schienenfahrzeug.
  • Einfache Schienenfahrzeuge, wie Eisenbahnwagons, verfügen in der Regel über keine Einbindung in eine Kommunikationsinfrastruktur eines Zugs, der mehrere solcher einfachen Schienenfahrzeuge und eine Zugmaschine umfasst. Vorhandene elektrische Verbindungen werden in der Regel zur Versorgung der Wagons mit elektrischer Energie verwendet. Zudem ist es bei Schienenfahrzeugen bekannt, zur Übertragung von Informationen und/oder Befehlen eine elektromagnetische Steckkupplung zu verwenden. Diese Steckkupplung ist eine aufwändig konstruierte Steckverbindung mit zahlreichen einzelnen signalführenden Leitungen, wobei die Einzelkontakte anfällig für Verschmutzung und Verschleiß sind. Bei Zugkupplungen im normalen Eisenbahnverkehr müssen diese Steckkupplungen von Hand gekuppelt und entkuppelt werden, was äußerst umständlich und unzuverlässig ist. Ohne eine solche Einbindung in die Kommunikationsinfrastruktur lassen sich jedoch eine Erkennung der Wagonfolge, d.h. welche Wagons sind Bestandteil des Zugs und in welcher Reihenfolge sind sie gekuppelt, eine Zugvollständigkeitsüberprüfung, d.h. sind noch alle ursprünglich vorhandenen Wagons Bestandteil des Zugs, und bei einfachen Reisezugwagen eine Übertragung von Fahrgastinformationen, wie z.B. nächster Bahnhof, Uhrzeit, Verspätungen usw., nicht oder nur mit hohem Aufwand lösen.
  • In der Offenlegungsschrift DE 10 2004 032 015 A1 wird beispielsweise ein Schienenfahrzeug mit einer drahtlosen Übertragungsstrecke zur Übertragung von Informationen, Betriebsdaten und/oder Befehlen auf benachbarte Schienenfahrzeuge oder auf ein benachbartes Zugteil des gleichen Zugs beschrieben. Das beschriebene Schienenfahrzeug umfasst als Teil der Übertragungsstrecke eine Sende-/Empfangskomponente, die in eine Beleuchtungs- und/oder Signaleinrichtung integriert ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem für ein Schienenfahrzeug anzugeben, welches einfach und kostengünstig aufgebaut ist und insbesondere zur Nachrüstung von einfachen Schienenfahrzeugen geeignet ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Kommunikationseinheit für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein zugehöriges Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß umfasst eine Kommunikationseinheit für ein Schienenfahrzeug zur Durchführung eines drahtlosen Datenaustausches mit mindestens einer Kommunikationseinheit von benachbarten Schienenfahrzeugen des gleichen Zugs ein autarkes Energieversorgungssystem, welches mindestens eine Energieumwandlungseinheit und eine Energieversorgungseinheit mit mindestens einem Energiespeicher aufweist. Zum drahtlosen Datenaustausch umfasst die Kommunikationseinheit für jedes Ende des Schienenfahrzeugs eine Sende-/Empfangseinheit. Durch die autarke Energieversorgung, d.h. die Kommunikationseinheit gewinnt seine Energie direkt am korrespondierenden Schienenfahrzeug, ist in vorteilhafter Weise keine Einspeisung von externer Energie erforderlich. Dadurch kann die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit sehr einfach eingesetzt werden und ermöglicht auch die Nachrüstung von einfachen Schienenfahrzeugen eines bestehenden Fuhrparks und deren Einbindung in eine Kommunikationsinfrastruktur eines zusammengestellten Zugs. Zur drahtlosen Datenübertragung kann unter Verwendung einer energiesparenden Funktechnik, wie dem so genannten offenen Funknetz ZigBee oder Z-Wave, zu den beiden benachbarten Schienenfahrzeugen beispielsweise eine Funkverbindung in einem ISM-Band (ISM = Industrial, Scientific Medical Band) verwendet werden. Zusammenfassend zeichnet sich die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit durch eine sehr geringe Energieaufnahme aus.
  • In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kommunikationseinheit ist die mindestens eine Energieumwandlungseinheit als Solarzelle oder als Generator ausgeführt. Die Solarzelle ist beispielsweise auf einem Dach des Schienenfahrzeugs angeordnet, und der Generator ist beispielsweise als an einer Achse angeordneter Dynamo ausgeführt, der mit einem Rad gekoppelt ist. Zur Überbrückung der Betriebsphasen, an denen die Energiequellen keinen Strom liefern, ist der mindestens eine Energiespeicher als hochkapazitiver Kondensator oder wieder aufladbare Batterie ausgeführt.
  • Damit preiswerte Generatoren und kleine Solarzellen eingesetzt und lange Stillstandszeiten überbrückt werden können, versorgt die Energieversorgungseinheit die Komponenten der Kommunikationseinheit nur bei Bedarf mit Energie. Das bedeutet, dass die Sende- und Empfangseinheiten der Kommunikationseinheit überwiegend ausgeschaltet sind und nur bei Bedarf mit Energie versorgt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kommunikationseinheit umfassen die Sende- und Empfangseinheiten jeweils eine Detektoreinheit, die einen Signalempfang detektieren und das Detektionsergebnis an die Energieversorgungseinheit übertragen, welche in Reaktion auf das Detektionsergebnis die anderen Komponenten der Kommunikationseinheit mit Energie versorgt. Die Energieversorgungseinheit versorgt die Detektoreinheit beispielsweise ständig oder periodisch oder zu vorgegebenen Zeitpunkten mit Energie. Die Detektoreinheit kann beispielsweise mit einem minimalen Energieverbrauch realisiert und daher problemlos dauerhaft mit Energie versorgt werden. So kann zur Aktivierung einer der Sende- und Empfangseinheiten beispielsweise ein Hochfrequenzsignal im entsprechenden Frequenzbereich übertragen werden, dessen Detektierung von der Detektoreinheit mit einer einfachen Pegelerkennung realisiert werden kann. Alternativ kann eine Sendeaktivität durch parallele Signalisierungswege wie RFID oder durch eine Ultraschallübertragung realisiert werden.
  • Zudem weisen die Sende-/Empfangseinheiten jeweils eine Sende-/Empfangsantenne auf, die außen an Stirnseiten des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. Da sich die korrespondierenden Sende-/Empfangsantennen der korrespondierenden benachbarten Schienenfahrzeuge in einem geringen Abstand gegenüberstehen, ist nur eine relativ niedrige Sendeleistung zur Datenübertragung erforderlich, wobei zusätzlich eine gute Kopplung erreicht wird. Zudem wird die Übertragung unempfindlich gegen andere Sender in der Umgebung.
  • In weiterer Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit eine Auswerte- und Steuereinheit mit einer gespeicherten Identifikationsinformation, welche zur Bestimmung einer Schienenfahrzeugfolge und/oder zur Zugvollständigkeitsüberprüfung die korrespondierenden Identifikationsinformationen von benachbarten Schienenfahrzeugen des gleichen Zugs über die Sende-/Empfangseinheiten empfängt und die empfangenen Identifikationsinformationen mit der gespeicherten eigenen Identifikationsinformation über die Sende-/Empfangseinheiten an die benachbarten Schienenfahrzeuge des gleichen Zugs sendet. Somit sendet jede Auswerte- und Steuereinheit die empfangene Identifikationsinformation plus die eigene Identifikationsinformation an den jeweiligen Nachbarn. Dadurch ist an beiden Endpunkten die Information über die topologische Reihenfolge der Schienenfahrzeuge im Zugverband vorhanden. Für die Wagonfolge und Zugvollständigkeitsüberprüfung ist daher nur eine eindeutige Kennung der jeweiligen Kommunikationseinheit erforderlich. Durch das beschriebene Übertragungsprotokoll kann die Auswerte- und Steuereinheit auch den unwahrscheinlichen Fall bedienen, dass von einer Sende-/Empfangsantenne Informationen von mehr als einer Sende-/Empfangseinheit empfangen werden, beispielsweise, weil zwei Züge parallel zueinander angeordnet sind, wodurch sich die Übertragungslinie zu einem Übertragungsbaum aufweitet. Wenn sich die beiden Züge wieder voneinander entfernen, reduziert sich der Übertragungsbaum wieder zu einer Übertragungslinie und die Auswerte- und Steuereinheit kann mit der dann gelernten Information zur Wagonfolge erneute Doppelempfänge erkennen und tolerieren.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kommunikationseinheit kann die Auswerte- und Steuereinheit Fahrgastinformationen eines Fahrgastinformationssystems in den drahtlosen Datenaustausch einkoppeln bzw. auskoppeln, wobei das Fahrgastinformationssystem die Fahrgastinformationen über eine Ausgabeeinheit ausgibt. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerte- und Steuereinheit Diagnoseinformationen eines Diagnosesystems des korrespondierenden Schienenfahrzeugs in den drahtlosen Datenaustausch einkoppeln bzw. auskoppeln. Die für die Dateneinkopplung bzw. Datenauskopplung erforderliche Datenrate ist aufgrund des geringen Datenvolumens der Fahrgastinformationen bzw. der Diagnoseinformationen gering.
  • Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem kann zu einem sehr günstigen Preis hergestellt werden, da erforderliche Funktechnikbauelemente kostengünstig in Form von hochintegrierten Schaltungen verfügbar sind. Die autarke Energieversorgung und der Verzicht auf elektrische Kontakte zur Datenübertragung zwischen benachbarten Schienenfahrzeugen ermöglicht eine einfache Integration in bestehende Fahrzeugbestände und ist unabhängig von deren mechanischen Kupplungen. Zudem reduziert sich auch die Komplexität der Schienenfahrzeuge, in welche die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit eingebaut ist, da keine weiteren Anforderungen an mechanische oder elektrische Schnittstellen gestellt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die:
    • Figur
    ein schematisches Blockdiagramm eines Zugs mit mehreren Schienenfahrzeugen, die jeweils eine erfindungsgemäße Kommunikationseinheit aufweisen.
  • Einander entsprechende Teile sind in der einzigen Figur mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst ein Zug 1 mehrere miteinander gekoppelte Schienenfahrzeuge 2, 2', 2'', die jeweils eine erfindungsgemäße Kommunikationseinheit 10 umfassen. Die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit 10 wird am Beispiel des dargestellten mittleren Schienenfahrzeugs 2 beschrieben, wobei die benachbarten Schienenfahrzeuge 2' und 2'' des Zugs 1 nur angedeutet sind. Das mittlere Schienenfahrzeug 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine erste mechanische Kupplung 20 mit einer zweiten mechanischen Kupplung 21' des rechten Schienenfahrzeugs 2' verbunden. Zudem ist das mittlere Schienenfahrzeug 2 über eine zweite mechanische Kupplung 21 mit einer ersten mechanischen Kupplung 20' des linken Schienenfahrzeugs 2" verbunden.
  • Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, umfasst die Kommunikationseinheit 10 für jedes Ende des Schienenfahrzeugs 2 eine Sende-/Empfangseinheit 14 zur Durchführung eines drahtlosen Datenaustausches mit nicht dargestellten Kommunikationseinheiten der benachbarten Schienenfahrzeuge 2', 2'' des gleichen Zugs 1. Erfindungsgemäß umfasst die Kommunikationseinheit 10 ein autarkes Energieversorgungssystem, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Energieumwandlungseinheiten 17, 18 und eine Energieversorgungseinheit 15 mit einem Energiespeicher 15.1 aufweist. Eine erste Energieumwandlungseinheit 17 ist beispielsweise als Solarzelle ausgeführt und auf dem Dach des Schienenfahrzeugs 2 angeordnet. Eine zweite Energieumwandlungseinheit 18 ist beispielsweise als Dynamo ausgeführt, der an einer Achse angeordnet und mit einem Rad gekoppelt ist. Der Energiespeicher 15.1 kann beispielsweise als hochkapazitiver Kondensator oder als wieder aufladbare Batterie ausgeführt werden.
  • Wie weiter aus der Figur ersichtlich ist, umfassen die beiden Sende-/Empfangseinheiten 14 jeweils eine Detektoreinheit 11, einen Empfangsverstärker 12, einen Sendeverstärker 13 und eine Sende-/Empfangsantenne 19, wobei die Sende-/Empfangsantennen 19 jeweils außen an Stirnseiten des Schienenfahrzeugs 2 angeordnet sind. Die drahtlose Datenübertragung erfolgt am rechten Ende des mittleren Schienenfahrzeugs 2 zwischen der Sende-/Empfangsantenne 19 des mittleren Schienenfahrzeugs 2 und einer Sende-/Empfangsantenne 19' des rechten Schienenfahrzeugs 2'. Am linken Ende des mittleren Schienenfahrzeugs 2 erfolgt die drahtlose Datenübertragung zwischen der Sende-/Empfangsantenne 19 des mittleren Schienenfahrzeugs 2 und einer Sende-/Empfangsantenne 19" des linken Schienenfahrzeugs 2''.
  • Zur Durchführung des Datenaustausches zwischen den benachbarten Schienenfahrzeugen 2, 2', 2" umfasst die Kommunikationseinheit 10 eine Auswerte- und Steuereinheit 16 mit einer gespeicherten Identifikationsinformation 16.1. Zur Bestimmung einer Schienenfahrzeugfolge und/oder zur Zugvollständigkeitsüberprüfung empfängt die Auswerte- und Steuereinheit 16 korrespondierende Identifikationsinformationen der benachbarten Schienenfahrzeuge 2' und 2'' des gleichen Zugs 1 über die Sende-/Empfangseinheiten 14 und sendet die empfangenen Identifikationsinformationen mit der gespeicherte eigenen Identifikationsinformation 16.1 über die Sende-/Empfangseinheiten 14 an die benachbarten Schienenfahrzeuge 2' und 2'' des gleichen Zugs 1. Dadurch ist an beiden Endpunkten die Information über die topologische Reihenfolge der Schienenfahrzeuge im Zugverband vorhanden. Für die Wagonfolge und Zugvollständigkeitsüberprüfung ist nur eine eindeutige Kennung der jeweiligen Kommunikationseinheit 10 erforderlich.
  • Darüber hinaus umfasst das Schienenfahrzeug 2 ein Fahrgastinformationssystem 30 und ein Diagnosesystem 32, welche über Kommunikationsverbindungen 31 mit der Auswerte- und Steuereinheit 16 verbunden sind. Die Auswerte- und Steuereinheit 16 kann Fahrgastinformationen des Fahrgastinformationssystems 30 und die Diagnoseinformationen des Diagnosesystems 32 in den drahtlosen Datenaustausch einkoppeln und auskoppeln, wobei das Fahrgastinformationssystem 30 die Fahrgastinformationen über eine Ausgabeeinheit ausgibt. Die für die Dateneinkopplung bzw. Datenauskopplung erforderliche Datenrate ist aufgrund des geringen Datenvolumens der Fahrgastinformationen bzw. der Diagnoseinformationen gering.
  • Die Energieversorgungseinheit 15 versorgt die Komponenten der Kommunikationseinheit 10 nur bei Bedarf mit Energie, um den Energieverbrauch in Stillstandszeiten niedrig zu halten. So detektiert die Detektoreinheit 11 der Sende-/Empfangseinheit 14 einen Signalempfang und überträgt das Detektionsergebnis an die Energieversorgungseinheit 15, welche in Reaktion auf das Detektionsergebnis die anderen Komponenten der Kommunikationseinheit 10 mit Energie versorgt. Die Energieversorgungseinheit 15 ermöglicht die gezielte Aktivierung der Kommunikationseinheit 10 aufgrund eines detektierten Sendewunsches des benachbarten Schienenfahrzeugs oder eine zyklische Aktivierung der Kommunikationseinheit 10. Zudem kann die Energieversorgungseinheit 15 die Detektoreinheit 11 je nach Ausführungsform ständig oder periodisch oder zu vorgegebenen Zeitpunkten mit Energie versorgen und den internen Energiespeicher 15.1 aus den verfügbaren Energiequellen 17, 18 laden.
  • Zur Aktivierung der Sende-/Empfangseinheit 14 bzw. der Kommunikationseinheit 10 wird von einer aktiven Sende-/Empfangseinheit ein Hochfrequenzsignal im entsprechenden Frequenzbereich übertragen, das von der Detektoreinheit 11 der angesprochenen Sende-/Empfangseinheit 14 über eine einfache Pegelerkennung detektiert werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Kommunikationseinheit 10 basiert im Wesentlichen auf der Auswerte- und Steuereinheit 16 mit den entsprechenden Sende-/Empfangseinheiten 14 und auf dem Energieversorgungssystem. Auf der Funkstrecke zwischen den benachbarten Schienenfahrzeugen setzt die Auswerte- und Steuereinheit 16 ein Funkprotokoll um, mit dem die korrespondierenden Informationen zur Erkennung der Wagonfolge, d.h. welche Wagons sind Bestandteil des Zugs und in welcher Reihenfolge sind sie gekuppelt, zur Zugvollständigkeitsüberprüfung, d.h. sind noch alle ursprünglich vorhandenen Wagons Bestandteil des Zugs, und bei einfachen Reisezugwagen zur Übertragung von Fahrgastinformationen, wie z.B. nächster Bahnhof, Uhrzeit, Verspätungen usw., übertragen werden.
  • Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem kann zu einem sehr günstigen Preis hergestellt werden, und eignet sich aufgrund der autarken Energieversorgung und dem Verzicht auf elektrische Kontakte zur Datenübertragung zwischen benachbarten Schienenfahrzeugen zur Nachrüstung von einfachen Schienenfahrzeugen wie Güterwagons oder einfachen Reisezugwagen, welche den Großteil der Fahrzeugflotte der Bahngesellschaften bilden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Claims (14)

  1. Kommunikationseinheit für ein Schienenfahrzeug (2), welche für jedes Ende des Schienenfahrzeugs (2) eine Sende-/Empfangseinheit (14) zur Durchführung eines drahtlosen Datenaustausches mit mindestens einer Kommunikationseinheit (10) von benachbarten Schienenfahrzeugen (2', 2'') des gleichen Zugs (1) aufweist, gekennzeichnet durch ein autarkes Energieversorgungssystem, welches mindestens eine Energieumwandlungseinheit (17, 18) und eine Energieversorgungseinheit (15) mit mindestens einem Energiespeicher (15.1) aufweist.
  2. Kommunikationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Energieumwandlungseinheit als Solarzelle (17) oder als Generator (18) ausgeführt ist.
  3. Kommunikationseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (17) auf einem Dach des Schienenfahrzeugs (2) angeordnet ist, und wobei der Generator (18) als an einer Achse angeordneter Dynamo ausgeführt ist, der mit einem Rad gekoppelt ist.
  4. Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Energiespeicher (15.1) als hochkapazitiver Kondensator oder wieder aufladbare Batterie ausgeführt ist.
  5. Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (15) die Komponenten der Kommunikationseinheit (10) nur bei Bedarf mit Energie versorgt.
  6. Kommunikationseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinheiten (14) jeweils eine Detektoreinheit (11) umfassen, die einen Signalempfang detektieren und das Detektionsergebnis an die Energieversorgungseinheit (15) übertragen, welche in Reaktion auf das Detektionsergebnis die anderen Komponenten der Kommunikationseinheit (10) mit Energie versorgt.
  7. Kommunikationseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (15) die Detektoreinheit (11) ständig oder periodisch oder zu vorgegebenen Zeitpunkten mit Energie versorgt.
  8. Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinheiten (14) jeweils eine Sende-/Empfangsantenne (19) aufweisen, die außen an Stirnseiten des Schienenfahrzeugs (2) angeordnet sind.
  9. Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Auswerte- und Steuereinheit (16) mit einer gespeicherten Identifikationsinformation (16.1), welche zur Bestimmung einer Schienenfahrzeugfolge und/oder zur Zugvollständigkeitsüberprüfung die korrespondierenden Identifikationsinformationen von benachbarten Schienenfahrzeugen (2', 2'') des gleichen Zugs (1) über die Sende-/Empfangseinheiten (14) empfängt und die empfangenen Identifikationsinformationen mit der gespeicherte eigenen Identifikationsinformation (16.1) über die Sende-/Empfangseinheiten (14) an die benachbarten Schienenfahrzeuge (2', 2'') des gleichen Zugs (1) sendet.
  10. Kommunikationseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (16) Fahrgastinformationen eines Fahrgastinformationssystems (30) in den drahtlosen Datenaustausch einkoppelt und auskoppelt, wobei das Fahrgastinformationssystem (30) die Fahrgastinformationen über eine Ausgabeeinheit ausgibt.
  11. Kommunikationseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (16) Diagnoseinformationen eines Diagnosesystems (32) des korrespondierenden Schienenfahrzeugs (2) in den drahtlosen Datenaustausch einkoppelt und auskoppelt.
  12. Schienenfahrzeug mit einer Kommunikationseinheit (10), welche für jedes Ende des Schienenfahrzeugs (2) eine Sende-/Empfangseinheit (14) zur Durchführung eines drahtlosen Datenaustausches mit mindestens einer Kommunikationseinheit (10) von benachbarten Schienenfahrzeugen (2', 2'') des gleichen Zugs (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (10) nach einem Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt ist.
  13. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Fahrgastinformationssystem (30), dessen Fahrgastinformationen von einer Auswerte- und Steuereinheit (16) der Kommunikationseinheit (10) in den drahtlosen Datenaustausch einkoppelbar und auskoppelbar sind.
  14. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein Diagnosesystem (32), dessen Diagnoseinformationen von der Auswerte- und Steuereinheit (16) der Kommunikationseinheit (10) in den drahtlosen Datenaustausch einkoppelbar und auskoppelbar sind.
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