SE459246B - Saett att oeka antalet signaler som kan saendas fraan en markstation till ett raelsfordon - Google Patents

Description

459 246 För att ingen ändring av hittillsvarande utrustning skall bli nödvändig och därmed befintliga avkodare skall kunna bearbeta den alstrade signalen på konventionellt sätt, är det fördelaktigt att växelströmsimpulsernas bredd för ' pulsbreddmodulation ligger inom den frekvensmodulerade växelströmsimpulsens hittillsvarande variationsområde.

För säkrare skiljande av impulslängderna är det fördelaktigt om tidsbred- derna hos växelströmsimpulserna och strömpauserna motsvarar heltaliga, trädesvis jämntaliga nultipler av växelströmmens halvperiod.

För att möjliggöra i förhållande till impulslängden skarpt begränsade impulser, vid den vid hittillsvarnade system förekommande impulslängden, är det lämpligt om man inkopplar strömimpulserna vid en växelströmskällas spännings- nollgenomgång och frânkopplar dem vid strömnollgenomgången.

En särskilt säker koppling vid nollgenomgången sker företrädesvis om kopplingen av växelströmskällan sker medelst elektroniska medel.

För säkrare utvinning av impulserna är det dessutom lämpligt om avkod- ningen sker medelst elektroniska medel. före- För att undvika störningar genom slumpvisa impulser, är det vidare för- delaktigt om efter avkodaren först en följd av ett bestämt antal lika impulssig- naler åstadkommer en motsvarande utgångssignal.

Eftersom vid föreliggande förfarande i fråga om sin varaktighet noga av- gränsade strömimpulser används, vilka ersätter den hittills vanliga tidsmässiga impulsbestämningen genom en digital, är det önskvärt att avkodaren digitalt räk- nar de in- och urkopplade halvperioderna hos strömimpulserna och strömpauserna.

För att räkningen skall ske oberoende av svängningar hos den strömpulser- na bildande växelströmmens frekvens, är det fördelaktigt om avkodarens räknean- ordning med hjälp av en elektronisk svänghjulskrets synkroniseras med växel- strömkällans frekvens.

För att möjliggöra kompatibilitet med hittillsvarande apparater är det lämpligt om man använder en avkodare, som återger alla inom hittillsvarande signals variationsområde föreliggande signaler utan skillnad som en och samma signal.

Det är vidare känt att signaler kan överföras induktivt från en marksta- tion till ett rälsfordon. Snabba tågsystem, som införs, kräver emellertid flera och andra signaler. Åtminstone undantagsvis måste lokomotiv av,existerande och nya typer kunna färdas på nya och existerande skensystem. Av driftskäl är om- vandling av existerande system extremt dyrbart och knappast möjligt av drift- skäl. 459 246 Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt som medger ovannämnda kompatibilitet och tillåter användning av både existerande spår- och signalsystem och existerande lokomotivutrustning Utan behov av modifikationer.

Enligt föreliggande uppfinning har denna uppgift lösts genom ett sätt för överföring tv signaler från åtminstone tvâ vardera en olika kodare uppvisande markstationer till vardera ett skenfordon av det första och andra slaget, som befinner sig på ett med en av markstationerna förbundet skenavsnitt och är för- sedd med vardera'en olika avkodare, varvid dessa skenfordon kan färdas på båda skenavsnitten, och de till de enskilda skenavsnitten från varandra åtskilt tillförda signalerna kan förväxlas sinsemellan åtminstone tidvis åtminstone del- vis, kännetecknat av att man överför åtminstone en hjälpsignal från åtminstone den ena markstationen till det med denna förbundna skenavsnitt och att åtminstone skenfordonet av det andra slaget är försett med en avkodare, som vid föreliggande hjälpsignal åstadkommer en olika utvärdering av de för avkodning avsedda ingångssignalerna än avkodaren hos skenfordonet av det första slaget.

I mycket stor utsträckning arbetar introducerade system på grundval av pulsmodulering av en växelström. Det är därför önskvärt om den signal som skall ledas till en spårsektion är pulsfrekvensmodulerad, och om den signal som skall ledas till den andra spårsektionen tillsammans med den pulskodmodulerade hjälp- signalen är pulsbreddmodulerad, och att avkodaren hos ett rälsfordon arbetar med pulsfrekvensmodulering medan det andra rälsfordonet dessutom arbetar med puls- breddemodulering resp. pulskoddemodulering.

Uppfinningen beskrivs närmare med hjälp av ett exempel, som visas på bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 schematiskt visar en utföringsform av ett arrangemang för utföran- de av en första metod enligt föreliggande uppfinning; fig. 2 visar de de hittills vanliga signalerna motsvarande impulsföljd- erna; fig. 3 visar tre nya pulsformer, som används vid en första metod enligt föreliggande uppfinning i stället för en enda hittills vanlig signal; fig. 4 schematiskt åskådliggör en andra metod enligt föreliggande uppfin- ning; fig. § schematiskt visar de signaler som används vid den andra metoden enligt föreliggande uppfinning, när pulsmodulering används.

Såsom framgår av fig. 1 befinner sig ett lokomotiv 1 på ett av från var- 459 246 andra elektriskt isolerade skenavsnitt 2 och 3 bildat sträckblock. Skenavsnitten 2 och 3 är vid båda ändar förbundna med varandra genom speciella transformatorer 4 och 5 och med de föregående resp. efterföljande sträckblocken. v Sträckblocket matas vid änden genom signaler med 50 Hz växelström. Mat- ningen sker över en matningstransformator 6 och ett i serie kopplat mostånd 7.

Strömkällan 8 läggs över ett hittills mestadels mekaniskt arbetande impulsväl- jarsystem 9 impulsvis till transformatorn 6. Tidsförhållandet mellan de ström- ledande impulserna J och de strömlösa vilopauserna Q ligger i praktiken mellan 35 och 65 1, som framgår av fig. 2. vid sträckblockets andra ände befinner sig ett vanligt kontrollsystem 10, som över en transformator 11 och ett seriekopplat motstånd 12 är kopplat till skenavsnitten 2 och 3. Kontrollsystemet 10 visar inte bara om ett lokomotiv eller ett annat fordon befinner sig på sträckan utan även vilken av impulsföljd- erna J1, 01 till J4, Q4 som är inkopplad. På lokomotivet 1 befinner sig två nära skenområdet anordnade, induktivt arbetande upptagningsaggregat 13 och 14. En utvärderingskoppling 15 leder de från de båda upptagningsaggregaten 13 och 14 mottagna frekvensmodulerade impulsföljderna ordnade till utvärderinge- kopplingen 16.

Utvärderingskopplingen 16 visar därför vid varje tillfälle den av puls- väljarsystemet 9 avgivna impulsföljden.

Alla hittills beskrivna element är kända och används i praktiken.

För överföring av ytterligare för expressbanor med höga prestanda nödvän- digtvis erforderliga signaler kopplas ett ytterligare, strömimpulsernas tids- bredd modulerande impulsformningssystem 17 mellan växelströmkällan 8 och trans- formatorn 6. Detta ytterligare impulsformningssystem 17 alstrar impulser med mycket exakt impulsvaraktighet, varvid impulsbredderna alltid ligger inom varia- tionsbredden t min och t max hos de hittills använda signalerna S1, S2, S3 och 54 d.v.s mellan t3min och t3max (fig 3) för den hitillsvarande signalen S3 (Pig 2)_ För alstring av dessa med avseende på sin impulsbredd exakt bestämda impulser arbetar det ytterligare impulsformningssystemet 17 med elektronisk koppling. Därvid inkopplas impulsen vid strömkällans 8 spänningsnollgenomgång och urkopplas vid impulsströmmens strömnollgenomgång.

Genom belastningen uppstår vid ett praktiskt järnvägssystem därvid endast efter utkopplingen en liten, ej störande eftersvängning Ns, såsom framgår av fig. 3. 459 246 s Eftersom de nya impulsernas J3/1, J3/2 och J3/3 tidsvaraktighet ligger inom variationsbredden t3min till t3max hos de hittills vanligtvis äflväfldfi lmflflïfiefflä J3, fungerar en konventionell utvärderingskoppling 16 med de nya signalerna (fig. 3) oförändrat i jämförelse med en användning av konventionella signaler. .e Man kan dock dessutom använda en impulsbredden diskriminerande utvärde- ringskoppling 18, och kan därigenom utvärdera de nya impulserna J3/1, Q3/2, J3/3 skilt från varandra och bilda de dessa motsvarande signalerna S3/1, 53/2 Och 53/3.

Eftersom växelströmkällans 8 frekvens kan variera något för de olika sträckblocken, synkroniseras genom en elektrisk tomgångskoppling 19 den ytterli- gare utvärderingskopplingen 18 kontinuerligt med medelvärdet hos den till sträckavsnittet tillordnade växelströmkällan 8.

För att tillfälliga impulsstörningar ej skall åstadkomma falska signaler, är utvärderingskopplingen 18 så uppbyggd, att en utgångssignal först alstras efter flerfaldigt föreliggande av en och samma strömimpuls i flera på varandra följande tidsavsnitt.

Vid den hittills vanliga signalöverföringen inom järnvägsväsendet används fyra pulsfrekvensmodulerade växelströmsignaler S1, S2, S3 och S4 med en pulsfrekvens av 4,5 Hz (periodlängd T1 = 0,22 sek.), för den pulsfrekvensmodu- lerade växelströmsignalen.S1, 3 Hz (perí°¿tid T2 = 0,33 5ek_) fär gen pu15_ frekvensmodulerade växelströmsignalen S2, 2 Hz (T3 = 0,5 sek.) för den puls- frekvensmodulerade växelströmsignalen S3 resp. 1,25 Hz (T4 = 0,8 sek.)“för den pulsfrekvensmodulerade växelströmsignalen S4, För uppnâende av en absolut säker avkodning av denna medelst mekaniska omkopplare (9) (se fig. 1) pulsmodu- lerade bärfrekvenser F finns det en järnvägsteknisk föreskrift att för en sådan mekanisk kodning de tidsmässiga längderna hos de strömförande växelströmsim- pulserna måste ligga inom ett tidsområde t från 35 till 65 % av periodtiden T, dvs. t.ex. växelströmsimpulsen J4 hos den med en frekvens av 1,25 Hz, dvs. en periodtid av 0,8 sek., pulsfrekvensmodulerade växelströmsignalbäraren måste längden hos växelimpulsen J4 ligga inom ett område av 0,28 - 0,52. Alla impulser J4 med en längd av 0,28 - 0,52 sek. hos en med en frekvens av 1,25 Hz pulsmodulerad växelströmsignalbärare F med en bärfrekvens av 50 Hz ger vid ett (hittillsvarande) skenfordon av det första slaget efter avkodning den ena signalen S4! Enligt föreliggande uppfinning utnyttjas nu detta hittillsvarande bredd~ variationsområde, t.ex.¿5~t3 (se fig. 3) dessutom för att genom ytterligare pulskod~ eller pulsbreddmodulation av växelströmssignalbäraren F vid samma 459 246 , š pulsfrekvensmodulation (t.ex. 2 Hz) hos densamma som hittills i stället för som hit-tills endast en signal S3 överföra flera olika signaler t.ex. S3/1, S3/2 och S3/3, i det hittillsvarande variationsområdet ¿Ät3.

Dessa sålunda genom pulsfrekvens- och pulsbredd- eller pulskodmodulation alstrade tre signalimpulser J3/1, J3/2 och J3 utvärderas genom den puls- frekvens- och pulskod- eller pulsbreddemodulerande avkodaren hos ett skenfordon av det andra slaget (t.ex. ett höghastighetslokomotiv) som tre olika signaler S3/1, S3/2 och S3/3 och genom den pulsfrekvensdemodulerande avkodaren hos ett skenfordon av det första slaget (ett godslokomotiv) som hittills som en enda signal S3, så att ett skenfordon av hittillsvarande första slag kan färdas utan problem på ett för skenfordon av det andra slaget avsett skenavsnitt (t.ex. en höghastighetssträcka) och t.ex. kan mottaga de för skenfordonet av det andra slaget avsedda signalerna S3/1, S3/¿ och S3/3 utan ändring av sin avkod- are, som hittills som en andra, endast för skenfordon av det första slaget av- sedd signal S3, Skenfordon av det första slaget kan sålunda utan ändring användas även på det med det nya signalöverföringssystemet förbundna skenavsnittet, vilket är ytterst viktigt, eftersom det skulle röra sig om ytterst omfattande teknisk insats för att ändra eller ersätta alla hittillsvarande lokomotiv resp. deras signalutvärderingsanordningar.

Den föreliggande uppfinningen anvisar sålunda en lösning på det med in- förandet av höghastighetsjärnvägar för lösning nödvändiga problemet med signal- överföringen, som måste vara sådan, att de hittillsvarande skennäten, markste- tionerna och lokomotiven (av det första slaget) resp. deras signalöverförings- och utvärderingsenheter ej behöver ändras, så att endast de nya höghastighets- sträckorna och -lokomotiven (av det andra slaget) behöver utformas enligt upp- finningen, varvid dock å andra sidan absolut inga signaltekniska problem upp- träder när ett lokomotiv av det första slaget trafikerar ett skenavsnitt av det andra slaget.

I fig. 5 visas två skenavsnitt 20 och 21, varvid det första är avsett för en konventionell järnväg av ett första slag och den senare för en höghastighets- järnväg av ett andra slag.

Skenavsnittet 20 är för överföring av signaler S1 på detsamma förbundet med en med en kodare 22 av ett första slag förbunden fast kodöverföringsstation 23. - Analogt härmed är höghastighetsskenavsnittet 21 för överföring av signa- ler S2, 53, 54 på detsamma förbundet med en med en kodare 24 av ett andra slag förbunden fast kodöverföringsstation 25. Markstationen 25 matar skenav- snittet 21 även med hjälpsignalen S5, vilken är pulskodmodulerad. ;4s9 246 På skenavsnittet 20 liksom 21 befinner sig till vänster vardera ett hög- hastighetsskenfordon 26 av det andra slaget med en medelst njälpsignalen S5 styrbar avkodare 27 av det andra slaget och till höger vardera ett konventionellt skenfordon 28 av det första slaget med en ej omkopplingsbar avkodare 29 av det första slaget.

Fig. 5 visar de mot de i fig. 4 använda signalerna S1 till S5 svaran- de elektriska impulserna, som vid sama bärfrekvens vid användning av puls- frekvensmodulation används för överföring av signalen S1 och av pulsfrekvens- och pulsbreddmodulation för överföring av signalerna S2, S3 och S4.

Den pulsfrekvensmodulerande signalen S1, såsom den används på konventionella sträckor, alstrar en strömimpuls dl, vars tidslängd kan ligga varsomhelst mellan tl och tå.

De pulsfrekvens- och pulsbreddodulerande signalerna S2, S3 och S4, såsom de kan användas vid höghastighetssträckor, alstrar strömimpulser J2, J3 och J4, vilkas tidsmässiga längder, noga bestämt, likaså kan ligga mellan tl och tz- Det är därför möjligt, att exempelvis en oexakt bestämd impuls J1 kan ha samma varaktighet som en exakt bestämd impuls J3 och därför ej kan skiljas från J1 vid tillsatsanvändning av pulsbreddmodulation.

Vid ett höghastighetslokomotiv 26 av det andra slaget på ett konventionellt skenavsnitt 20 skulle på det senare en farlig falsk information kunna utlösas. För att absolut säkert undvika en falsk information överföres förutom de för överföring avsedda signalerna S2, S3, S4 på höghastighets- avsnitten 21 dessutom en pulskodmodulerad hjälpsignal S5- Denna hjälpsignal åstadkommer att avkodaren 27 hos skenfordonet av det första slaget endast vid föreliggande av denna hjälpsignal, dvs. endast på höghastighetsavsnitten 21, alstrar signalerna S2., S2- eller S4-.

Föreligger emellertid ej denna hjälpsignal, såsom är fallet på normal- sträckan 20, så alstras även vid förekomst av en signal S1, som med avseende på sin pulsbredd tillfälligt motsvarar en signal S2, 53 eller S4 en mot ett förutbestämt enhetligt värde svarande signal S1".

Claims (6)

459 246 Patentkrav

1. Sätt att öka det hittillsvarande antalet sinsemellan olika signaler, som kan överföras från en med en kodare (9;22) försedd markstation medelst en pulsfrekvensmodulerad växelströmsignalbärare till ett skenfordon av ett första = slag (28), som befinner sig på ett med den senare förbundet skenavsnitt (2,3;20) och är försett med en pulsfrekvensdemodulerande avkodare (16;29), under samtid- igt tryggande av kompatiliteten med skenfordonen av det första slaget (28), k ä n n e t e c k n a t av att för överföring av det ökade antalet signaler till ett med en frekvens- och pulskoddemodulerande avkodare försett skenfordon av ett andra slag (1;26) används en förutom den pulsfrekvensmodulation, som bestämmer de för överföring till skenfordonet av det förslaget (28) avsedda signalerna, pulsbredd- eller pulskodmodulerad växelströmsignalbärare med samma bärfrekvens, och bredden hos impulserna (J3/1, J3/2, J3/3) från denna ytterligare pulsmodulerade växelströmsignal bärare vid samma gpulsfrekvensmodula- tion ligger inom det hittillsvarande breddvariationsområdet hos växelströmsim- PU1S6PDâ (J3) hos den hittillsvarande, endast pulsfrekvensmodulerade växel- strömsignalbäraren.

2. Sätt enligt krav 1, ,k ä n n e t e c k n a t av att växelströmsim- pulsernas (J3/1, J3/2, J3/3) och strömpausernas (Q3/1, Q3/2, Q3/3) tidsbredder motsvarar heltaliga, företrädesvis jämntaliga multiplar av växel- strömshalvtonstiden, att man inkopplar strömimpulserna vid en växelströmskällas (8) spänningsnollgenomgång och vid densamas strömnollgenomgång urkopplar desamma, samt att kopplingen av växelströmkällan sker medelst elektroniska medel.

3. Sätt enligt något av krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att avkodningen sker medelst elektroniska medel, att efter avkodaren (18) först en följd av ett bestämt antal av likadana impulssignaler åstadkommer en motsvarande utgångssignal, varvid avkodaren (18) digitalt räknar de in- och urkopplade halv- tonerna av strömimpulserna (dl/1-J1/3) och strömpauserna (Q1/1-Q1/3), och att avkodarens (18) räknaranordning med hjälp av en elektronisk svänghjuls- koppling (PLL-koppling 19) synkroniseras med växelströmkällans frekvens.

4. Sätt enligt något av krav l - 3, k ä n n e t e c k n a t av att man på skenfordonet av det första slaget (28) använder en avkodare, som återger alla signaler, som föreligger inom bredvariationsområdet hos den endast pulsfrekvens- modulerade växelströmsignalbärarens växelströmsimpulser (J3) urgkiljningglöst som en och samma signal (S3). u 459 246

5. Sätt enligt krav 1 för överföring av signaler från åtminstone två var- dera en olika kodare (22,24) uppvisande markstationer (23,25) till vardera ett skenfordon av det första och andra slaget, som befinner sig på ett med en av markstationerna förbundet skenavsnitt (20,21) och är försedda med vardera en olika avkodare (27,29), varvid dessa skenfordon (26,28) kan färdas på båda skenavsnitten (20,21), och de till de enskilda skenavsnitten (20,2l) från varandra åtskilt tillförda signalerna (J1, J2, J3, J4) kan förväxlas sinsemellan åtminstone tidvis åtminstone delvis, k ä n n e t e c k n a t av att man överför åtminstone en hjälpsignal (S5) från åtminstone den ena marksta- tionen (25) till det med denna förbundna skenavsnittet (21) och att åtminstone skenfordonet av det andra slaget (26) är försett med en avkodare (27), som vid föreliggande av hjälpsignalen (S5) åstadkommer en olika utvärdering av de för avkodning avsedda ingångssignalerna än avkodaren (29) hos skenfordonet (28) av det första slaget.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att den till det ena skenavsnittet (20) tillförda signalen pulsfrekvensmoduleras, att hjälpsignalen (S5) är pulskodmodulerad och den tillsammans med denna hjâlpsignal till det andra skenavsnittet (21) tillförda signalen (J2, J3, J4) pulsbredd- eller pulskodmodulerad, och att avkodaren (29) hos skenfordonet av det första slaget (28) arbetar med pulsfrekvensdemodulation och avkodaren (27) hos skenfordonet av' det första slaget (26) dessutom med pulsbreddemodulation resp. pulskoddemodula- tion.