EP3625105A1 - Verfahren zum ermitteln einer fahrtrichtung und/oder position, streckenseitige einrichtung und einrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum ermitteln einer fahrtrichtung und/oder position, streckenseitige einrichtung und einrichtung für ein fahrzeug

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EP3625105A1
EP3625105A1 EP18734461.9A EP18734461A EP3625105A1 EP 3625105 A1 EP3625105 A1 EP 3625105A1 EP 18734461 A EP18734461 A EP 18734461A EP 3625105 A1 EP3625105 A1 EP 3625105A1
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EP
European Patent Office
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electromagnetic waves
vehicle
travel
transmission direction
property
Prior art date
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Application number
EP18734461.9A
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EP3625105B1 (de
Inventor
Marcos Liso Nicolás
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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Publication of EP3625105B1 publication Critical patent/EP3625105B1/de
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    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
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    • B61L25/023—Determination of driving direction of vehicle or train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • 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
    • B61L3/121—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 magnetic induction
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    • 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 method for determining a driving direction of a vehicle traveling on a traveling distance vehicle, in particular a rail vehicle, emitted at the track side by a device, in particular a beacon, at least one information signal in the form of electromagnetic ⁇ rule waves and received by an on-vehicle device becomes.
  • Method of the type mentioned are used, for example, the direction of travel of a railway vehicle during limited ⁇ men which with an automatic train control (ATC - Automatic Train Control) or a European train control system (ETCS - European Train Control System) is equipped.
  • Sol che modern train control systems serve a higher auto ⁇ mation and, thereby, the higher passenger capacity and route efficiency.
  • ATP Automatic Train Protection
  • ATO Automatic Train Operation
  • the train side a corresponding vehicle-mounted device is present, the first continuously delivers an energy-supplying magnetic field at 27 MHz, the so-called telepowering field.
  • the emitted magnetic field in the balise induces a voltage that activates the balise.
  • a transmit In ⁇ information signal in form of electromagnetic waves, which is usually transmitted with a carrier frequency of 4 MHz.
  • This information signal is received by the on-vehicle device as it passes the balise.
  • the information signal is a data message transmitted ⁇ program that includes, for example, an identification code of ⁇ Beautyse. Based on the identification code of the balise, the vehicle-mounted device can
  • the vehicle-side Einrich ⁇ tion determine the exact position of the train when passing the balise.
  • the data telegram can also directly contain the position of the balise, so that no check in the database is necessary.
  • the train control continues to require the direction of travel in which the train moves when passing over the balise. This may be, for example, west or east along a given route.
  • a train with an automatic train control system can only go into an automatic mode, if both the position and the direction of travel are determined. When one of these information is missing, the train must be manually, that is by a train operator, are controlled and are subject to ⁇ play certain conditions, such as a ge ⁇ rings speed. This leads to delays that are undesirable.
  • the direction of travel is often determined by the fact that a second balise overruns and their information signal rempli- is evaluated. From the two Baiisenpositionen and the times at which they were read, the direction of travel can be clearly determined.
  • the beacons are arranged üb ⁇ SHORT- with a certain distance from each other, so that the train must move between them initially in manual mode. This is especially problematic if a train has lost its position for some reason and needs to re-qualify.
  • An alternative system which determines the direction of travel without zuzz ⁇ acquisition of the beacons is described for example in EP 066 72 75 AI.
  • the method described uses a navigation system, such as GPS or a compass, to determine the direction of travel. However, this method is not applicable in the tunnel, for example, which is problematic.
  • Another method for determining the direction of travel is described, for example, from EP 298 699 A1 , in which RFID transmitters are used. However, this process is quite complicated to implement.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which the direction of travel and the position of a vehicle can be determined as quickly and easily as possible.
  • the electromagnetic waves are emitted in a first transmission direction with a first property and in a second transmission direction with a distinguishable from the first property second property and both the electromagnetic waves with the first property as Also, the electromagnetic waves are received with the second property and from the direction of travel and / or position is determined, wherein the first transmission direction at least partially in a first
  • the solution according to the invention has the advantage that the vehicle-side device immediately when driving over a single trackside device, such as a
  • the electromagnetic waves of the information signal are emitted in a first transmission device with different properties than in a second transmission direction.
  • the first transmission direction runs at least partially in the first direction of travel and the second transmission direction at least partially in the second direction of travel.
  • Distinguishable properties of the electromagnetic waves of the information signal can be, for example, a carrier frequency, a modulation (eg CDMA modulaton) or a polarization.
  • the electromagnetic waves emitted in the first transmission direction thereby differ from the electromagnetic waves radiated in the second transmission direction.
  • the Direction of travel can be determined from an analysis of the received electromagnetic waves.
  • the position of the antenna relative to the vehicle-side device can also be deduced from the waves received, the position of the vehicle can also be determined by means of the invention.
  • different polarizations can be used as first and second characteristics of electromag ⁇ netic waves, so that the electromagnetic waves are emitted in the first transmission direction having a first polarization and in the second transmission direction with a distinguishable from the first polarization second polarization.
  • This has the advantage that the different polarizations in the different transmission directions can be generated technically in a very simple manner, and thus this refinement can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner.
  • ⁇ the polarizations are aligned orthogonal to each other, z.
  • the curves are in particular the amplitude curves determined for the received electro ⁇ magnetic waves having the first property and the received electromagnetic waves having the second property can and therefrom the direction of travel or Po ⁇ position to be determined. Based on the courses over time or over the route, maximum values for the received electromagnetic waves with the first or second property can be determined, from which the direction of travel is even more clearly readable. Furthermore, when passing the trackside device from the courses the relative position are determined very accurately and reliably.
  • the electromagnetic waves with the first property can be received optimally at least temporarily and the electromagnetic waves with the second property can be partially filtered out. This results in strongly different maximum values in the course of the electromagnetic waves with the first property in comparison to the course of the electromagnetic waves with the second property. As a result, the difference between passing or approaching in the first direction of travel from passing or approaching in the second direction of travel becomes even clearer.
  • the association of the first and second properties with respect to optimized receive and filter out is interchangeable.
  • the invention further relates to a trackside ⁇ A direction, in particular Balise, for delivering at least one information signal in form of electromagnetic waves to a means which passierendes vehicle, in particular
  • the device has at least one An ⁇ antenna, which is designed to emit the information signal in the form of electromagnetic waves.
  • the antenna impedance is designed to transmit the electromagnetic ⁇ tables waves in a first transmission direction to a first property, and in a second transmission direction with a distinguishable from the first properties second property.
  • the track-side device can advantageously be further developed in that the antenna is designed to emit the electromagnetic waves with at least two different polarizations as first and second properties, so that the electromagnetic waves in the first transmission direction with a first polarization and in the second transmission direction with one of the first polarization be emitted distinguishable second polarization.
  • the polarization is an easily changeable property, which is therefore simple and inexpensive.
  • the device may comprise at least one dual polarized antenna or two single polarized antennas. Both dual polarized antennas and simply polarized antennas are well known and therefore available at low cost.
  • a dual polarized antenna may e.g. B. generate two different polarizations via two outputs.
  • the invention relates to a device for a
  • the device having at least one antenna which is designed to receive at least one information signal in the form of electromagnetic waves from a trackside device, in particular a trackside device according to one of the aforementioned embodiments.
  • the antenna is designed for receiving the electromagnetic waves, said electromagnetic waves in a first transmission direction of a first property and a second transmission direction a distinguishable from the first property have second characteristic
  • the device comprises at least one evaluation device which determines the direction of travel and / or position of the received electromagnetic waves, wherein the first transmission direction at least partially in the first direction of travel and the second transmission direction at least teilwei ⁇ se in the second direction of travel.
  • these may be configured to receive the electromag netic ⁇ waves with different polarizations as first and second characteristics so that the Electromagnetic waves in the first transmission direction have a first polarization and in the second transmission direction distinguishable from the first polarization second polarization.
  • the device can have at least one dual-polarized antenna or two single-polarized antennas.
  • this is advantageous because both dual-polarized antennas at ⁇ and simple polarized antennas are available at low cost.
  • a single dual-polarized antenna can two outputs two different polarizations he witnesses ⁇ which respectively radiate in two directions.
  • the invention relates to a vehicle, in particular rail vehicle, with a device for determining a direction of travel and / or position, which is formed according to the invention according to one of the aforementioned embodiments of the device for a vehicle.
  • the invention also relates to an arrangement for determining a direction of travel and / or position of a moving on a route vehicle, in particular a rail vehicle, with at least one track side ⁇ direction, in particular a balise, for transmitting at least one information signal in the form of electromagnetic. Taken waves is formed, and with at least one vehicle-side device, which is adapted to receive the electromagnetic waves from the trackside device.
  • the trackside device according to one of the aforementioned embodiment and the vehicle-mounted device is also designed according to one of the aforementioned embodiment.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary
  • Figure 2 is a schematic representation of an inventive ⁇ SEN trackside equipment of the arrangement of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic representation of an inventive ⁇ SEN vehicle when approaching the trackside device according to Figure 2;
  • Figure 4 is a schematic representation of a course of received electromagnetic waves by the vehicle-mounted device according to Figure 3;
  • FIG. 5 a schematic representation of a further course of received electromagnetic waves from the vehicle-side device according to FIG. 3;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a combined course, calculated from the courses of FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 1 schematically shows an exemplary arrangement 1 according to the invention with which a direction of travel F, F x of a vehicle 2 can be determined.
  • the arrangement 1 has a vehicle-side device 3 and a trackside device 4, 4 ⁇ .
  • the vehicle-side device 3 is arranged in or on the vehicle 2 and the track-side device 4, 4 ⁇ is arranged in the region of a route 5, on which the vehicle 2 in the first direction F or the opposite second direction F x emotional.
  • the vehicle 2 is designed as a rail vehicle
  • the trackside device 4, 4 ⁇ is designed as a balise, for example a Eurobalise
  • the vehicle-side device 3 is designed as a balloon reading device.
  • a plurality of track-side devices 4, 4 ⁇ are arranged in a conventional manner along the route 5 and, for example, as shown in Figure 2, between see rails 6 of the route positioned.
  • the vehicle-mounted device 3 includes an antenna 7, ei ⁇ ne evaluation device 8, and a communication device. 9
  • the trackside device 4, 4 ⁇ may be formed either as a fixed trackside device 4, such as a fixed data beacon, or alternatively as a switchable trackside device 4, such as a transparent data beacon.
  • the device 4 has a connection to a trackside signal device 10, via which information can be transmitted, for example, to or from a signal box (not shown).
  • a trackside signal device 10 via which information can be transmitted, for example, to or from a signal box (not shown).
  • the trackside device 4, 4 ⁇ is formed fixed or switchable.
  • the track-side device 4, 4 is activated by the vehicle-mounted device 3 as is usual in the prior art.
  • the antenna arrangement 7 of the vehicle-side device 3 continuously transmits a magnetic field 11, for example with a frequency of 27 MHz, which can also be called a tele-powering field.
  • the trackside device 4, 4 ⁇ starts emitting an information signal 12.
  • the information signal 12 contains a data telegram in which, as known from the prior art, an identification code or position data of the trackside device 4, 4 ⁇ are included. With this information provided by the information signal 12 data, the vehicle device 3 can determine the position of stre ⁇ cken bathen device 4, 4 ⁇ and thus also the position of the vehicle 2 at the time when the vehicle device 3 trackside device 4, 4 ⁇ happens.
  • FIGS. 2 and 3 show schematically one of the halnseiti ⁇ gen devices 4 after activation.
  • the trackside device 4 transmits the information signal 12 in the form of electromagnetic waves 13, 13 ⁇ .
  • the electromagnetic waves 13, 13 ⁇ form an electromagnetic field, which is shown in FIGS. 2 and 3 as essentially conical.
  • Antenna 14 in the exemplary embodiment of Figures 2 and 3 is a dual polarized antenna. Alternatively, two simple polarized antennas could be used become. As shown in FIG. 2, the antenna 14 transmits electromagnetic waves 13 in a first transmission direction + Y. In a second transmission direction -Y, electromagnetic waves 13 ⁇ are likewise radiated from the antenna 14. The electromagnetic waves 13 in the first transmission direction + Y differ in at least one property from the electromagnetic waves 13 ⁇ in the second transmission direction - Y. In the exemplary embodiment in the figures, this characteristic is the polarization. Namely, the electromagnetic waves 13 have a first polarization and the electromagnetic waves 13 ⁇ have a second polarization different from the first one.
  • the information signal 12 is thus transmitted according to the invention by means of the electromagnetic waves 13, 13 ⁇ , which in each case transmit the data necessary for the location, but differ in their polarization.
  • the first transmission direction + Y runs essentially in the first direction of travel F and the second transmission direction -Y essentially in the second direction of travel F x .
  • the first transmission direction + Y is exactly opposite to the second transmission direction -Y.
  • Figure 3 shows in a very simplified manner, the vehicle 2 with the vehicle-mounted device 3, which moves in the first direction of travel F on the route 5 and the track-side device 4 approaches and then passes.
  • the trackside device is activated already be ⁇ 4 and sends out as described with reference to Figure 2 be ⁇ written, the information signal 12 in the form of electromag netic ⁇ shafts 13, 13 ⁇ .
  • the track-side device 4 in FIG. 3 is identical to that in FIG. 2.
  • the vehicle device 3 has two antennas 3 7, 7 ⁇ in beispielhaf ⁇ th embodiment in FIG.
  • Each antenna 7, 7 ⁇ is designed as a dual polarized antenna.
  • the first antenna 7 ⁇ is in the exemplary embodiment 3 forms for receiving the electromagnetic waves 13 with the first polarization, both in the first direction of travel F and in the second direction of travel F x .
  • the second antenna 7 ⁇ is designed to receive electromagnetic waves 13 ⁇ with the second polarization, and indeed in both directions.
  • the reception ranges of the antennas 7, 7 ⁇ are each shown in FIG. 3 as conical fields. ⁇ sliding surface colors denote identical polarizations, even in comparison to the trackside equipment. 4
  • the diagram in Figure 4 shows an amplitude response of the received signal of the first antenna 7 ⁇ when approaching or passing the trackside equipment 4.
  • 15 is the right Count the amplitude of the co-polar electromagnetic ⁇ rule shafts 13 and the left Graf 16, the amplitude the cross-polar electromagnetic waves 13 ⁇ .
  • the antenna 7 ⁇ is configured as optioned for the reception of the co-polar electromagnetic waves 13.
  • the cross-polar shafts 13 ⁇ are largelygefil ⁇ tert because the antenna is ⁇ 7 not optimized for their reception. The polarization losses are thus high.
  • Figure 5 shows the amplitude response for the received signal of the second antenna 7 when approaching or passing the trackside device 4 in the direction of travel F.
  • 17 shows the left Count the amplitude of the co-polar electrostatic ⁇ magnetic waves 13 ⁇ and the right Graf 18, the amplitude ⁇ the course of the cross-polar electromagnetic waves 13.
  • the antenna array 7 is optimized for the co-polar waves 13 ⁇ .
  • the cross-polar waves 13 are largely filtered out and give only a weaker signal.
  • FIGS. 4-6 the abscissa represents the path in the direction Y (FIG. 2) and the ordinate the amplitude calculated from the received waves.
  • FIG. 6 shows the combined accumulated amplitude profiles from FIGS. 4 and 5.
  • the right-hand graph 19 shows the amplitude curve for the electromagnetic waves received by the antenna arrangement 7 ⁇ and the graph 20 shows the amplitude profile of the electromagnetic waves received by the antenna arrangement 7.
  • the maximum values of the courses are calculated and their positions a, b and their order in which they occurred are stored.
  • a crossing point of the graphs 19, 20 and its position C is calculated and stored.
  • the invention determines from at least one of the curves shown in Figu ⁇ ren 4 to 6 the direction of travel F, F x and / or of 0.
  • the antenna arrangement 7 ⁇ registers first a low amplitude and later a high and the antenna arrangement 7 first a high amplitude and later a low one. Further, it is known that the trackside device 4 emits electromagnetic waves 13 having the first polarity in the first transmission direction + Y and electromagnetic waves 13 ⁇ having the second polarization in the second transmission direction -Y. This information can be recorded in a database. Consequently, the evaluation device 8 can determine that the vehicle 2 is moving in the first direction of travel F.
  • a condition for the correct function when receiving the information signal 2 is a positioning of the antennas 7, 7 14 of the vehicle-side or the track-side input. directions in the far field. In the far field the polarization is stable. This can be supported through the use of higher frequencies, such as described in the as yet ver ⁇ -published patent application DE 10 2016 215 696. Higher frequencies can reduce the near field area and increase the far field area accordingly.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder Position eines auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem von einer streckenseitigen Einrichtung, insbesondere einer Balise, wenigstens ein Informationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen ausgesendet und von einer fahrzeugseitigen Einrichtung empfangen wird. Um die Fahrtrichtung und/oder Position des Fahrzeugs auf einfache und trotzdem sichere Weise zu bestimmen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektromagnetischen Wellen in einer ersten Senderichtung mit einer ersten Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung mit einer von der ersten Eigenschaft unterscheidbaren zweiten Eigenschaft ausgesendet werden und sowohl die elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft als auch die elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft empfangen werden und daraus die Fahrtrichtung und/oder Position ermittelt wird, wobei die erste Senderichtung zumindest teilweise in einer ersten Fahrtrichtung und die zweite Senderichtung zumindest teilweise in einer zweiten Fahrtrichtung verlaufen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder Position, streckenseitige Einrichtung und Einrichtung für ein Fahr- zeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung eines auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem von ei- ner streckenseitigen Einrichtung, insbesondere einer Balise, wenigstens ein Informationssignal in Form von elektromagneti¬ schen Wellen ausgesendet und von einer fahrzeugseitigen Einrichtung empfangen wird. Verfahren der genannten Art werden eingesetzt, um beispielsweise die Fahrtrichtung für ein Schienenfahrzeug zu bestim¬ men, das mit einer automatischen Zugsteuerung (ATC - Automatic Train Control) oder einem europäischen Zugsteuersystem (ETCS - European Train Control System) ausgestattet ist. Sol- che modernen Zugsteuerungssysteme dienen einer höheren Auto¬ matisierung und einer dadurch möglichen höheren Fahrgastkapazität und Streckeneffizienz. Um trotz erhöhter Kapazitäten die Sicherheit der Zugsysteme zu garantieren, werden Subsys¬ teme wie Automatic Train Protection (ATP) und Automatic Train Operation (ATO) eingesetzt. Beispielsweise berechnet ein ATP- System minimale Zugabstände zwischen einander folgenden Zügen, um einen sicheren Betrieb zu garantieren. Der berechnete sichere Abstand zwischen zwei Zügen kann selbstverständlich nur garantiert werden, wenn die Position jedes einzelnen Zugs bekannt ist. Neben anderen Systemen wird in Europa beispiels¬ weise das Eurobaiisen Transmission System eingesetzt, mit dem die Züge ihre aktuelle Position berechnen können. Das
Eurobalise Transmission System folgt dem ETCS-Standard und besteht im Wesentlichen aus entlang der Fahrstrecke angeord- neten streckenseitigen Einrichtungen, den sogenannten
Balisen, insbesondere Eurobaiisen. Zugseitig ist eine entsprechende fahrzeugseitige Einrichtung vorhanden, die zunächst kontinuierlich ein energielieferndes Magnetfeld bei üblicherweise 27 MHz abgibt, das sogenannte Telepowering Field. Wenn ein Zug eine Balise passiert oder sich dieser nähert, induziert das ausgesendete Magnetfeld in der Balise eine Spannung, durch die die Balise aktiviert wird. Als Resultat der Aktivierung beginnt die Balise ein In¬ formationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen auszusenden, das üblicherweise mit einer Trägerfrequenz von 4 MHz gesendet wird. Dieses Informationssignal wird von der fahrzeugseitigen Einrichtung beim Passieren der Balise empfangen. Mittels des Informationssignals wird ein Datentele¬ gramm übermittelt, das beispielsweise einen Identifikations¬ code der Balise enthält. Anhand des Identifikationscodes der Balise kann die fahrzeugseitige Einrichtung die
Baiisenposition aus einer Datenbank ermitteln. Ferner wird der Zeitpunkt bestimmt, zu dem das Informationssignal von der Balise empfangen wurde. So kann die fahrzeugseitige Einrich¬ tung die exakte Position des Zugs beim Passieren der Balise bestimmen. Alternativ kann das Datentelegramm auch direkt die Position der Balise enthalten, so dass keine Überprüfung in der Datenbank nötig ist.
Neben der Position des Fahrzeugs benötigt die Zugsteuerung weiterhin die Fahrtrichtung, in der sich der Zug beim Überfahren der Balise bewegt. Dies kann beispielsweise westwärts oder ostwärts entlang einer vorgegebenen Fahrstrecke sein. Ein Zug mit einem automatischen Zugbeeinflussungssystem (ATC) kann erst in einen Automatikbetrieb übergehen, wenn sowohl die Position als auch die Fahrtrichtung bestimmt sind. Wenn eine dieser Information fehlt, muss der Zug manuell, also durch einen Zugführer, gesteuert werden und unterliegt bei¬ spielsweise bestimmten Auflagen, wie beispielsweise einer ge¬ ringen Höchstgeschwindigkeit. Dies führt zu Verzögerungen, die unerwünscht sind.
Die Fahrtrichtung wird häufig dadurch bestimmt, dass eine zweite Balise überfahren und deren Informationssignal ausge- wertet wird. Aus den zwei Baiisenpositionen und den Zeitpunkten, an denen sie ausgelesen wurden, lässt sich die Fahrtrichtung eindeutig bestimmen. Allerdings sind die Balisen üb¬ licherweise mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, so dass der Zug dazwischen zunächst im Manuellmodus fahren muss. Dies ist insbesondere problematisch, wenn ein Zug seine Position aus irgendeinem Grund verloren hat und sich neu re- ferenzieren muss. Ein alternatives System, das die Fahrtrichtung ohne Zuhilfe¬ nahme der Balisen bestimmt, ist beispielsweise in der EP 066 72 75 AI beschrieben. Das beschriebene Verfahren nutzt ein Navigationssystem, wie beispielsweise GPS oder einen Kom- pass, um die Fahrtrichtung zu bestimmen. Allerdings ist die- ses Verfahren beispielsweise im Tunnel nicht anwendbar, was problematisch ist. Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Fahrtrichtung ist beispielsweise aus der EP 298 699 AI be¬ schrieben, bei dem RFID Transmitter verwendet werden. Dieses Verfahren ist allerdings recht aufwendig in der Umsetzung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem die Fahrtrichtung und die Position eines Fahrzeugs möglichst schnell und auf einfache Weise ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die elektromagnetischen Wellen in einer ersten Senderichtung mit einer ersten Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung mit einer von der ersten Eigenschaft unterscheidbaren zweiten Eigenschaft ausgesendet werden und sowohl die elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft als auch die elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft empfangen werden und daraus die Fahrtrichtung und/oder Position ermittelt wird, wobei die erste Senderichtung zumindest teilweise in einer ersten
Fahrtrichtung und die zweite Senderichtung zumindest teilwei¬ se in einer zweiten Fahrtrichtung verlaufen. Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass fahrzeug- seitige Einrichtung unmittelbar beim Überfahren einer einzigen streckenseitigen Einrichtung, beispielsweise einer
Balise, oder bereits davor die Fahrtrichtung bestimmen kann.
Bei einem auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeug fährt die¬ ses entweder in einer ersten Fahrtrichtung oder in einer zweiten Fahrtrichtung, die der ersten Fahrtrichtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Bei der erfindungsgemäßen Lö- sung werden die elektromagnetischen Wellen des Informationssignals in einer ersten Sendeeinrichtung mit anderen Eigenschaften ausgesendet als in einer zweiten Senderichtung. Dabei verläuft die erste Senderichtung zumindest teilweise in der ersten Fahrtrichtung und die zweite Senderichtung zumin- dest teilweise in der zweiten Fahrtrichtung. Somit besteht ein für die fahrzeugseitige Einrichtung erkennbarer Unterschied zwischen dem Passieren oder Annähern der streckenseitigen Einrichtung in der ersten Fahrtrichtung gegenüber einem Passieren oder Annähern der streckenseitigen Einrichtung in der zweiten Fahrtrichtung, es besteht eine Art von Codierung. Da sowohl die elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft als auch die elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft von der fahrzeugseitigen Einrichtung beim Passieren oder Annähern der streckenseitigen Einrichtung emp- fangen werden, kann dieser Unterschied ermittelt und daraus die Fahrtrichtung ermittelt werden.
Unterscheidbare Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen des Informationssignals können beispielsweise eine Trägerfre- quenz, eine Modulation (z. B. CDMA-Modulaton) oder eine Polarisation sein. In jedem Fall unterscheiden sich die in der ersten Senderichtung abgestrahlten elektromagnetischen Wellen dadurch von den in der zweiten Senderichtung abgestrahlten elektromagnetischen Wellen. Es ist auf Seiten der fahrzeug- seifigen Einrichtung bekannt mit welcher Eigenschaft die elektromagnetischen Wellen in welcher Senderichtung ausgesendet werden, z. B. aus einer Datenbank oder dem Streckenatlas. So kann beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung die Fahrtrichtung aus einer Analyse der empfangenen elektromagnetischen Wellen bestimmt werden.
Da aus den empfangenen Wellen auch auf die Position der An- tenne relativ zur fahrzeugseitigen Einrichtung geschlossen werden kann, lässt sich mittels der Erfindung auch die Position des Fahrzeugs bestimmen.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge- staltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.
So können als erste und zweite Eigenschaften der elektromag¬ netischen Wellen unterschiedliche Polarisationen verwendet werden, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung mit einer ersten Polarisation und in der zweiten Senderichtung mit einer von der ersten Polarisation unterscheidbaren zweiten Polarisation ausgesendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Polarisationen in den unterschiedlichen Senderichtungen technisch auf sehr einfache Weise erzeugbar sind und dadurch diese Ausgestaltung besonders einfach und kostengünstig umsetzbar ist. Im Ideal¬ fall sind die Polarisationen orthogonal zueinander ausgerichtet, z. B. horizontal und vertikal oder RHCP (right hand circular polarization) und LHCP (left hand circular
polarization) .
Um die Fahrtrichtung und/oder Position mit einer noch größeren Sicherheit bestimmen zu können, können die Verläufe, ins- besondere die Amplitudenverläufe für die empfangenen elektro¬ magnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft und für die empfangenen elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft ermittelt werden und daraus die Fahrtrichtung bzw. Po¬ sition bestimmt werden. Anhand der Verläufe über die Zeit oder über die Fahrstrecke lassen sich Maximalwerte für die empfangenen elektromagnetischen Wellen mit der ersten bzw. zweiten Eigenschaft ermitteln, woraus die Fahrtrichtung noch eindeutiger ablesbar ist. Ferner kann beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung aus den Verläufen die Relativposition sehr genau und verlässlich ermittelt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können zumin- dest zeitweise die elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft optimiert empfangen und die elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft teilweise herausgefiltert werden. So ergeben sich stark unterschiedliche Maximalwerte im Verlauf der elektromagnetischen Wellen mit der ersten Ei- genschaft im Vergleich zum Verlauf der elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft. Dadurch wird der Unterschied zwischen einem Passieren oder Annähern in der ersten Fahrtrichtung gegenüber einem Passieren oder Annähern in der zweiten Fahrtrichtung noch deutlicher. Selbstverständlich ist die Zuordnung der ersten und zweiten Eigenschaft bezüglich optimiertem Empfangen und Herausfiltern austauschbar.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine streckenseitige Ein¬ richtung, insbesondere Balise, zum Abgeben wenigstens eines Informationssignals in Form von elektromagnetischen Wellen an ein die Einrichtung passierendes Fahrzeug, insbesondere
Schienenfahrzeug, wobei die Einrichtung wenigstens eine An¬ tenne aufweist, die zur Aussendung des Informationssignals in Form von elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist. Zur Lö- sung der oben genannten Aufgabe ist es erfindungsgemäß vorge¬ sehen, dass die Antennena ausgebildet ist, die elektromagne¬ tischen Wellen in einer ersten Senderichtung mit einer ersten Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung mit einer von der ersten Eigenschaft unterscheidbaren zweiten Eigenschaft auszusenden.
Die streckenseitige Einrichtung kann dadurch vorteilhaft wei¬ ter entwickelt werden, dass die Antenne ausgebildet ist, die elektromagnetischen Wellen mit wenigstens zwei unterschiedli- chen Polarisationen als erste und zweite Eigenschaften auszusenden, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung mit einer ersten Polarisation und in der zweiten Senderichtung mit einer von der ersten Polarisation un- terscheidbaren zweiten Polarisation ausgesendet werden. Wie oben bereits genannt, ist die Polarisation eine einfach veränderbare Eigenschaft, die daher einfach und kostengünstig ist .
Um diese unterschiedlichen Polarisationen der elektromagnetischen Wellen auf einfache Weise bereitzustellen, kann die Einrichtung wenigstens eine dual polarisierte Antenne oder zwei einfach polarisierte Antennen aufweisen. Sowohl dual po- larisierte Antennen als auch einfach polarisierte Antennen sind allgemein bekannt und dadurch kostengünstig verfügbar. Eine dual polarisierte Antenne kann z. B. über zwei Ausgänge zwei unterschiedliche Polarisationen erzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung für ein
Fahrzeug zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder Position wobei die Einrichtung wenigstens eine Antenne aufweist, die zum Empfangen von wenigstens einem Informationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen von einer streckenseitigen Einrichtung, insbesondere einer streckenseitigen Einrichtung nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen, ausgebildet ist. Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist es erfin¬ dungsgemäß vorgesehen, dass die Antenne zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, wobei die elekt- romagnetischen Wellen in einer ersten Senderichtung eine erste Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung eine von der ersten Eigenschaft unterscheidbare zweite Eigenschaft aufweisen, und die Einrichtung wenigstens eine Auswerteeinrichtung aufweist, die die Fahrtrichtung und/oder Position aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen ermittelt, wobei die erste Senderichtung zumindest teilweise in der ersten Fahrtrichtung und die zweite Senderichtung zumindest teilwei¬ se in der zweiten Fahrtrichtung verlaufen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Einrichtung für ein Fahrzeug kann diese so ausgebildet sein, die elektromag¬ netischen Wellen mit unterschiedlichen Polarisationen als erste und zweite Eigenschaften zu empfangen, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung eine erste Polarisation und in der zweiten Senderichtung eine von der ersten Polarisation unterscheidbare zweite Polarisation aufweisen. Dies hat den oben beim erfindungsgemäßen Verfahren bereits beschriebenen Vorteil, dass unterschiedliche Polari¬ sationen der elektromagnetischen Wellen auf einfache Weise erzeugbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ein- richtung wenigstens eine dual polarisierte Antenne oder zwei einfach polarisierte Antennen aufweisen. Wie oben bereits erwähnt ist dies vorteilhaft, weil sowohl dual polarisierte An¬ tennen als auch einfach polarisierte Antennen kostengünstig verfügbar sind. Eine einzige dual polarisierte Antenne kann über zwei Ausgänge zwei unterschiedliche Polarisationen er¬ zeugen, die jeweils in zwei Richtungen abstrahlen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Einrichtung zum Ermittelt einer Fahrtrichtung und/oder Position, die erfindungsgemäß nach einer der der zuvor genannten Ausführungsformen der Einrichtung für ein Fahrzeug ausgebildet ist.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zur Ermittlung einer Fahrtrichtung und/oder Position eines auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer streckenseitigen Ein¬ richtung, insbesondere einer Balise, die zum Aussenden von wenigstens einem Informationssignal in Form von elektromagne- tischen Wellen ausgebildet ist, und mit wenigstens einer fahrzeugseitigen Einrichtung, die zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen von der streckenseitigen Einrichtung ausgebildet ist. Um die Fahrtrichtungsermittlung oder Positionsermittlung besonders einfach und zuverlässig auszugestalten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die streckenseitige Einrichtung nach einer der zuvor genannten Ausführungsform und die fahrzeugseitige Einrichtung ebenfalls nach einer der zuvor genannten Ausführungsform ausgebildet ist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei beispielhaft:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Ermittlung einer Fahrtrichtung und/oder Positi- on;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä¬ ßen streckenseitigen Einrichtung der Anordnung aus Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä¬ ßen Fahrzeugs beim Annähern der streckenseitigen Einrichtung gemäß Figur 2 ; Figur 4 eine schematische Darstellung eines Verlaufs von empfangenen elektromagnetischen Wellen durch die fahrzeugseitige Einrichtung gemäß Figur 3;
Figur 5 schematische Darstellung eines weiteren Verlaufs von empfangenen elektromagnetischen Wellen von der fahrzeugseitigen Einrichtung gemäß Figur 3;
Figur 6 schematische Darstellung eines kombinierten Verlaufs, berechnet aus den Verläufen der Figuren 4 und 5.
Zunächst wird die beispielhafte Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Anordnung in Figur 1 beschrieben. Figur 1 zeigt schematisch eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung 1, mit der eine Fahrtrichtung F, Fx eines Fahrzeugs 2 ermittelt werden kann. Die Anordnung 1 weist eine fahrzeugseitige Einrichtung 3 und eine streckenseitige Einrichtung 4, 4λ auf. Die fahrzeugsei- tige Einrichtung 3 ist in oder an dem Fahrzeug 2 angeordnet und die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ ist im Bereich ei- ner Fahrstrecke 5 angeordnet, auf der sich das Fahrzeug 2 in der ersten Fahrtrichtung F oder der entgegengesetzten zweiten Fahrtrichtung Fx bewegt. In der beispielhaften Ausführungsform der Figuren ist das Fahrzeug 2 als ein Schienenfahrzeug ausgebildet, die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ als eine Balise, beispielsweise eine Eurobalise, und die fahrzeugsei- tige Einrichtung 3 als eine Balisenleseeinrichtung ausgebildet. Eine Vielzahl von streckenseitigen Einrichtungen 4, 4λ sind in an sich üblicher Weise entlang der Fahrstrecke 5 angeordnet und beispielsweise, wie in Figur 2 dargestellt, zwi- sehen Schienen 6 der Fahrstrecke positioniert.
Die fahrzeugseitige Einrichtung 3 umfasst eine Antenne 7, ei¬ ne Auswerteeinrichtung 8 und eine Kommunikationseinrichtung 9.
Die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ kann entweder als eine feste streckenseitige Einrichtung 4 beispielsweise eine Festdaten-Balise, ausgebildet sein oder alternativ auch als eine schaltbare streckenseitige Einrichtung 4, beispielsweise eineTransparentdaten-Balise . Die schaltbare streckenseitige
Einrichtung 4 weist im Gegensatz zu der festen streckenseitigen Einrichtung 4 λ eine Verbindung zu einer streckenseitigen Signaleinrichtung 10 auf, über die Informationen beispielsweise zu oder von einem Stellwerk (nicht dargestellt) über- mittelt werden können. Für die Erfindung ist es ohne Belang, ob die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ fest oder schaltbar ausgebildet ist.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung 1 wird die stre- ckenseitige Einrichtung 4, 4 wie auch im Stand der Technik üblich, durch die fahrzeugseitige Einrichtung 3 aktiviert. Dazu sendet die Antennenanordnung 7 der fahrzeugseitigen Einrichtung 3 kontinuierlich ein Magnetfeld 11, beispielsweise mit einer Frequenz von 27 MHz, aus, das auch als Tele- Powering-Field bezeichnet werden kann. Wenn das Fahrzeug 2 die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ passiert, wird diese durch das Magnetfeld 11 mit Energie versorgt und aktiviert. Danach beginnt die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ ein Informationssignal 12 auszusenden. Das Informationssignal 12 enthält ein Datentelegramm, in dem, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Identifikationscode oder Positionsdaten der streckenseitigen Einrichtung 4, 4λ enthalten sind. Mit diesen durch das Informationssignal 12 übermittelten Daten kann die fahrzeugseitige Einrichtung 3 die Position der stre¬ ckenseitigen Einrichtung 4, 4λ bestimmen und damit auch die Position des Fahrzeugs 2 zum Zeitpunkt, wenn die fahrzeugsei- tige Einrichtung 3 die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ pas- siert.
Die bisher beschriebenen Eigenschaften und Funktionen der erfindungsgemäßen Anordnung 1 entsprechen im Wesentlichen dem Stand der Technik, wie er beispielsweise bei ETCS Systemen Anwendung findet.
Im Folgenden werden nun die weiteren erfindungsgemäßen Eigenschaften und Funktionen, insbesondere zunächst mit Bezug auf die Figuren 2 und 3, beschrieben.
Figur 2 zeigt in schematischer Weise eine der streckenseiti¬ gen Einrichtungen 4 nach ihrer Aktivierung. Die streckenseitige Einrichtung 4 sendet das Informationssignal 12 in Form von elektromagnetischen Wellen 13, 13 λ aus. Die elektromagne- tischen Wellen 13, 13 λ bilden ein elektromagnetisches Feld, das in den Figuren 2 und 3 im Wesentlichen kegelförmige dargestellt ist.
Zum Aussenden der elektromagnetischen Wellen 13 weist die streckenseitige Einrichtung 4, 4λ eine Antenne 14 auf. Die
Antenne 14 ist in der beispielhaften Ausführungsform der Figuren 2 und 3 eine dual polarisierte Antenne. Alternativ könnten auch zwei einfach polarisierte Antennen verwendet werden. Die Antenne 14 sendet, wie in Figur 2 dargestellt, in einer ersten Senderichtung +Y elektromagnetische Wellen 13 aus. In einer zweiten Senderichtung -Y werden ebenfalls elektromagnetische Wellen 13 λ von der Antenne 14 abgestrahlt. Die elektromagnetische Wellen 13 in der ersten Senderichtung +Y unterscheiden sich in wenigstens einer Eigenschaft von den elektromagnetischen Wellen 13 λ in der zweiten Senderichtung - Y. Bei der beispielhaften Ausführungsform in den Figuren ist diese Eigenschaft die Polarisation. Die elektromagnetischen Wellen 13 weisen nämlich eine erste Polarisation und die elektromagnetischen Wellen 13 λ eine zweite zur ersten unterschiedlichen Polarisation auf. Das Informationssignal 12 wird somit erfindungsgemäß mittels der elektromagnetischen Wellen 13, 13 λ ausgesendet, die jeweils die für die Ortung nötigen Daten übermitteln, sich aber in ihrer Polarisation unterscheiden. Die erste Senderichtung +Y verläuft dabei im Wesentlichen in der ersten Fahrtrichtung F und die zweite Senderichtung -Y im Wesentlichen in der zweiten Fahrtrichtung Fx. Die erste Senderichtung +Y verläuft genau entgegengesetzt zu der zweiten Senderichtung -Y.
Figur 3 zeigt in sehr vereinfachter Weise das Fahrzeug 2 mit der fahrzeugseitigen Einrichtung 3, das sich in der ersten Fahrtrichtung F auf der Fahrstrecke 5 bewegt und sich der streckenseitigen Einrichtung 4 nähert und anschließend passiert. In Figur 3 sei die streckenseitige Einrichtung 4 be¬ reits aktiviert und sendet, wie mit Bezug auf Figur 2 be¬ schrieben, das Informationssignal 12 in Form der elektromag¬ netischen Wellen 13, 13 λ aus. Die streckenseitige Einrichtung 4 in Figur 3 ist gleich mit der in Figur 2.
Die fahrzeugseitige Einrichtung 3 weist bei der beispielhaf¬ ten Ausführungsform in Figur 3 zwei Antennen 7, 7λ auf. Jede Antenne 7, 7λ ist als eine dual polarisierte Antenne ausge- bildet. Alternativ wären auch zwei einfach polarisierte Antennen möglich, die in zwei Richtungen abstrahlen. Auch die Verwendung einer einzigen dual polarisierten Antenne wäre möglich. Die erste Antenne 7λ ist bei der beispielhaften Aus- führungsform in Figur 3 für einen Empfang der elektromagnetischen Wellen 13 mit der ersten Polarisation ausgebildet, und zwar sowohl in der ersten Fahrtrichtung F als auch in der zweiten Fahrtrichtung Fx. Die zweite Antenne 7λ dagegen ist zum Empfang von elektromagnetischen Wellen 13 λ mit der zweiten Polarisation ausgebildet, und zwar ebenfalls in beiden Fahrtrichtungen. Die Empfangsbereiche der Antennen 7, 7λ sind in Figur 3 jeweils als kegelförmige Felder dargestellt. Glei¬ che Farben bedeuten gleiche Polarisationen, auch im Vergleich zur streckenseitigen Einrichtung 4.
Das Diagramm in Figur 4 zeigt einen Amplitudenverlauf des empfangenen Signals der ersten Antenne 7λ beim Annähern bzw. Passieren der streckenseitigen Einrichtung 4. Dabei zeigt der rechte Graf 15 die Amplitude der co-polaren elektromagneti¬ schen Wellen 13 und der linke Graf 16 die Amplitude der cross-polaren elektromagnetischen Wellen 13 λ. Durch die gleiche Polarisation ist die Antenne 7 λ für den Empfang der co- polaren elektromagnetischen Wellen 13 optioniert ausgebildet. Die cross-polaren Wellen 13 λ werden zum Großteil herausgefil¬ tert, weil die Antenne 7 λ für deren Empfang nicht optimiert ist. Die Polarisationsverluste sind somit hoch.
Figur 5 zeigt den Amplitudenverlauf für das empfangene Signal der zweiten Antenne 7 beim Annähern bzw. Passieren der streckenseitigen Einrichtung 4 in der Fahrtrichtung F. Hier zeigt nun der linke Graf 17 die Amplitude der co-polaren elektro¬ magnetischen Wellen 13 λ und der rechte Graf 18 den Amplitu¬ denverlauf der cross-polaren elektromagnetischen Wellen 13. Diesmal ist die Antennenanordnung 7 für die co-polaren Wellen 13 λ optimiert. Die cross-polaren Wellen 13 werden größtenteils herausgefiltert und ergeben nur ein schwächeres Signal.
In den Figuren 4 - 6 ist jeweils auf der Abszisse die Weg- strecke in Richtung Y (Figur 2) und auf der Ordinate die aus den empfangenen Wellen berechnete Amplitude dargestellt. Figur 6 zeigt die kombinierten zusammengerechneten Amplitudenverläufe aus den Figuren 4 und 5. Dabei zeigt der rechte Graf 19 den Amplitudenverlauf für die von der Antennenanord¬ nung 7 λ empfangenen elektromagnetischen Wellen und der Graf 20 den Amplitudenverlauf der von der Antennenanordnung 7 empfangenen elektromagnetischen Wellen. Die Maximalwerte der Verläufe werden berechnet und deren Positionen a, b und deren Reihenfolge, in denen sie aufgetreten sind, abgespeichert. Zusätzlich wird ein Kreuzungspunkt der Grafen 19, 20 und des- sen Position C berechnet und gespeichert.
Die Erfindung bestimmt aus mindestens einem der in den Figu¬ ren 4 bis 6 dargestellten Verläufe die Fahrtrichtung F, Fx und/oder die Position 0.
Die Antennenanordnung 7 λ registriert zunächst eine niedrige Amplitude und später eine hohe und die Antennenanordnung 7 zunächst eine hohe Amplitude und später eine niedrige. Ferner ist bekannt, dass die streckenseitige Einrichtung 4 elektro- magnetische Wellen 13 mit der ersten Polarität in der ersten Senderichtung +Y aussendet und elektromagnetische Wellen 13 λ mit der zweiten Polarisation in der zweiten Senderichtung -Y. Diese Information kann in einer Datenbank festgehalten sein. Folglich kann die Auswerteeinrichtung 8 ermitteln, dass sich das Fahrzeug 2 in der ersten Fahrtrichtung F bewegt.
Weiterhin wird auch die Relativposition des Fahrzeugs bzw. der fahrzeugseitigen Einrichtung 3 zur streckenseitigen Einrichtung 4,, 4λ aus den Grafen 19, 20 ermittelt. In Figur 4 - 6 ist die genaue Position der streckenseitigen Einrichtung 4, 4λ bei Y = 0. Diese kann z. B. ermittelt werden aus der Posi¬ tion c des Kreuzungspunkts in Figur 6 oder aus der Mitte zwi¬ schen den Positionen a und b (~~) · Zur Erhöhung der Genauig¬ keit können alle drei Punkte verwendet werden.
Eine Bedingung für die korrekte Funktion beim Empfangen des Informationssignals 2 ist eine Positionierung der Antennen 7, 7 14 der fahrzeugseitigen oder der streckenseitigen Ein- richtungen im Fernfeld. Im Fernfeld ist die Polarisation stabil. Dies kann durch die Nutzung von höheren Frequenzen unterstützt werden, wie beispielsweise in der noch nicht ver¬ öffentlichten Patentanmeldung DE 10 2016 215 696 beschrieben. Durch höhere Frequenzen kann der Nahfeldbereich verkleinert und der Fernfeldbereich entsprechend vergrößert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung (F, Fx) und/oder einer Position eines auf einer Fahrstrecke (5) fah- renden Fahrzeugs (2), insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem von einer streckenseitigen Einrichtung (4, 4λ), insbesondere einer Balise, wenigstens ein Informationssignal (12) in Form von elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) ausgesendet und von einer fahrzeugseitigen Einrichtung (3) empfan- gen wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) in einer ersten Senderichtung (+Y) mit einer ersten Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung (-Y) mit einer von der ersten Eigen- schaff unterscheidbaren zweiten Eigenschaft ausgesendet wer¬ den und
sowohl die elektromagnetischen Wellen (13) mit der ersten Eigenschaft als auch die elektromagnetischen Wellen (13 λ) mit der zweiten Eigenschaft empfangen werden und daraus die
Fahrtrichtung (F, Fx) und/oder Position ermittelt wird, wobei die erste Senderichtung (+Y) zumindest teilweise in ei¬ ner ersten Fahrtrichtung (F) und die zweite Senderichtung (-Y) zumindest teilweise in einer zweiten Fahrtrichtung (Fx) verlaufen .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
als erste und zweite Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) unterschiedliche Polarisationen verwendet werden, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung (+Y) mit einer ersten Polarisation und in der zweiten Senderichtung (-Y) mit einer von der ersten Polarisation unterscheidbaren zweiten Polarisation ausgesendet werden .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verläufe, insbesondere Amplitudenverläufe, für die emp¬ fangenen elektromagnetischen Wellen mit der ersten und der zweiten Eigenschaft ermittelt werden und daraus die Fahrt¬ richtung (F, Fx) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zumindest zeitweise die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) mit der ersten Eigenschaft optimiert empfangen und die elekt- romagnetischen Wellen (13, 13 λ) mit der zweiten Eigenschaft teilweise herausgefiltert werden.
5. Streckenseitige Einrichtung (4, 4λ), insbesondere Balise, zum Aussenden wenigstens eines Informationssignals (12) an ein Fahrzeug (2), insbesondere Schienenfahrzeug,
wobei die Einrichtung (4, 4λ) wenigstens eine Antenne (14) aufweist, die zur Aussendung des Informationssignals (12) in Form von elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) ausgebildet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Antenne (14) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) in einer ersten Senderichtung (+Y) mit einer ersten Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung (-Y) mit einer von der ersten Eigenschaft unterscheidbaren zweiten Eigenschaft auszusenden.
6. Einrichtung (4, 4λ) nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Antenne (14) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Pola¬ risationen als erste und zweite Eigenschaften auszusenden, so dass die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) in der ersten Senderichtung (+Y) mit einer ersten Polarisation und in der zweiten Senderichtung (-Y) mit einer von der ersten Polarisa- tion unterscheidbaren zweiten Polarisation ausgesendet werden .
7. Einrichtung (4, 4 λ) nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung wenigstens eine dual polarisierte Antenne oder zwei einfach polarisierte Antennen aufweist.
8. Einrichtung (3) für ein Fahrzeug (2) zum Ermitteln einer Fahrtrichtung (F, Fx) und/oder Position, wobei die Einrichtung wenigstens eine Antenne (7, 7λ) aufweist, die zum Emp¬ fangen von wenigstens einem Informationssignal (12) in Form von elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) von einer strecken- seifigen Einrichtung (4, 4λ), insbesondere einer streckensei- tigen Einrichtung (4, 4λ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ausgebildet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Antenne (7, 7λ) zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) ausgebildet ist, wobei die elektromagneti¬ schen Wellen (13, 13 λ) in einer ersten Senderichtung (+Y) eine erste Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung (-Y) eine von der ersten Eigenschaft unterscheidbare zweite Eigen¬ schaft aufweisen, und
die Einrichtung wenigstens eine Auswerteeinrichtung (8) aufweist, die die Fahrtrichtung (F, Fx) und/oder Position aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen ermittelt, wobei die erste Senderichtung (+Y) zumindest teilweise in der ers¬ ten Fahrtrichtung (F) und die zweite Senderichtung (-Y) zu- mindest teilweise in der zweiten Fahrtrichtung (Fx) verlaufen .
9. Einrichtung (3) nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung (3) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) mit unterschiedlichen Polarisationen als erste und zweite Eigenschaften zu empfangen, so dass die elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) in der ersten Senderichtung (+Y) eine erste Polarisation und in der zweiten Sende- richtung (-Y) eine von der ersten Polarisation unterscheidba¬ re zweite Polarisation aufweisen.
10. Einrichtung (3) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung wenigstens eine dual polarisierte Antenne oder zwei einfach polarisierte Antennen aufweist.
11. Einrichtung (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Auswerteeinrichtung (8) zum Ermitteln der Verläufe, insbesondere der Amplitudenverläufe, der empfangenen elektromag¬ netischen Wellen (13, 13 λ) mit der ersten und der zweiten Ei- genschaft ausgebildet ist.
12. Einrichtung (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung (3) zum optimierten Empfangen der elektromag- netischen Wellen (13, 13 λ) mit der ersten Eigenschaft und zum teilweisen herausfiltern der elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) mit der zweiten Eigenschaft ausgebildet ist.
13. Fahrzeug (2), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Einrichtung (3) zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder
Position,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Einrichtung (3) nach einem der oben genannten Ansprüche
8, 9, oder 10 ausgebildet ist.
14. Anordnung (1) zum Ermitteln einer Fahrtrichtung (F, Fx) und/oder Position eines auf einer Fahrstrecke (6) fahrenden Fahrzeugs (2), insbesondere eines Schienenfahrzeugs,
mit wenigstens einer streckenseitigen Einrichtung (4, 4λ), insbesondere einer Balise, die zum Aussenden von wenigstens einem Informationssignal (12) in Form von elektromagnetischen
Wellen (13, 13 λ) ausgebildet ist,
und
mit wenigstens einer fahrzeugseitigen Einrichtung (3) , die zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen (13, 13 λ) von der streckenseitigen Einrichtung (4, 4λ) ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die streckenseitige Einrichtung (4, 4λ) nach einem der An- Sprüche 5 bis 7 und die fahrzeugseitige Einrichtung (3) nach einer der Ansprüche 8 bis 10 ausgebildet ist.
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