SE465458B - Spaarledningssystem - Google Patents

Description

465 458 tillräcklig informationsmängd i de system som använt rälsen som trans- missionsmedium för datameddelanden som sänts via räls. Dessutom är rälsen utsatt för störningar av olika slag och svårigheterna att göra informa- tionsöverföringen felsäker är följaktligen stora. Känt är att använda meddelanden i digital form modulerade som tonfrekvenssignaler och däri- genom minska inverkan av sådana störningar beskrivet i t ex Die neue Gleisfreimeldung FTG 5917. Josef Czehowsky. Signal und Draht 74 (1982). I den här skisserade uppfinningen framläggs en annan moduleringsmetod och ett sätt att höja felsäkerheten i meddelandeöverföringen.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande beskrivs ett system av funktioner som är tillämpbara i ett systemkoncept som inkluderar spårledningssystem kombinerat med automatiskt kontrollsystem för rälsfordon. Delar av uppfinningen är känd teknik men utövas på ett nytt och speciellt sätt.

Först och främst har valts standard basband modulationsteknik för telekom- munikationssystem. för att modulera en signal till en spårledning i syfte att åstadkomma matning av data i seriell form över järnvägsräls. Samtidigt används basbandssignalens nivå för att indikera närvaro av shuntande for- donsaxlar på spårledningen. Den basbandsmodulation som väljs kan vara t ex differentiell fasmodulering (DPSK).

Basbandsmodulering ger möjlighet till synkron överföring av data i seriell form. De data som skall överföras samlas i informationsmeddelanden i så kallade telegram. Dessa telegram är indelade i block eller ramar enligt tekniken med högnivå datalänkstyrning (HDLC) i den standard för datakommu- nikation som utarbetas av CCITT. Således används ett bitorienterat proto- koll vid informationsöverföring. Det är förstås också möjligt att använda andra synkrona protokoll eller till och med asynkron transmission och asynkrona protokoll. Dessa sist nämnda protokoll är emellertid mindre bit- effektiva än bitorienterade protokoll, som till exempel HDLC.

Utomordentligt goda resultat har ernåtts vid järnvägar för likströmsdrift vid utnyttjande av den nämnda tekniken i frekvensområdet upp till 2000 Hz, trots den relativt stora spektrala bandbredd som krävs för detta slag av transmission.

Qfø 465 458 Att sända seriella data och att indikera närvaro av fordonsaxlar inom en spårledningssträcka genom signalbäraren är känt. som tidigare nämnts och nyttjat i andra kontrollsystem. En nyhet i föreliggande övervaknings- eller kontrollsystem är bruket av standard transmissionsteknik för t ex telefoni och liknande i denna tillämpning.

Adressinnehållen i HDLC-telegrammen är grunden för identifikation av spår- ledningssträckan, vilket är av värde för att avskilja störande signaler från omgivningen eller från inflytande från andra spårledningssträckor.

Identifiering genom användning av seriella data kan också ha utövats tidigare.

Telegrammen kan innehålla säkerhetsinformation som uppfångas av antenner på rälsfordonen, placerade exempelvis framför första axeln. Dessa telegram utvärderas i fordonsburen utrustning för hastighetsövervakning. Telegram- men till rälsfordonet kan också innehålla annan information av icke-säker- hetskaraktär. Information kan också förmedlas från en spårledningssträcka till en annan för att förse en järnvägslinje med ett blockeringssystem.

Detta är också redan tidigare känd teknik, beskriven i bl a Vergleich der Systemmerkmale verschiedenen Zugbeinflussungseinrichtungen. Köth, Eisen- bahn Technische Kundschau 20 (1971).

Nytt är att alla dessa ovan berörda kännetecken är kombinerade och till- lämpade i ett och samma tekniska system. HDLC-telegrammen ger frihet att placera information i en eller ett antal av de ramar som bygger upp tele- grammet, vilket ger stor flexibilitet när man bygger upp ett system för informationsöverföring. Information till systemet kan blandas i eller mel- lan ramarna på olika sätt. Ospecificerad information kan läggas i en av ramarna i ett datatelegram eller blandas med säkerhetsinformation i flera olika ramar. I det senare fallet kan den ospecificerade informationen multiplexas i flera ramar och tidsdelas med säkerhetsinformation som sänds i upprepade ramar. Detta är ett förfarande som ej heller förekommer på annat håll.

Spårledningssystemet behöver en felsäker nivådetektor, en funktion som nämnts ovan. Denna enhet diskuteras ej ytterligare i denna beskrivning.

En annan nyhet är principen för säker detektering av data i spårledningen.

Genereringen av informationen och den tillhörande och nödvändiga redundan- sen àstadkoms i två skilda kanaler varav en matar spårledningen med en 465 458 signal i ena änden av spårledningen. Den i andra änden av spárledningen mottagna signalen jämförs på ett felsäkert sätt med den utmatade signalen i en första jämförare. Utsignalen från denna första jämförare matas vidare till exempel till ett spårrelä eller annan säkerhetsenhet som exempelvis ett datoriserat ställverkssystem. På detta sätt undviks påverkan av stör- Q ningar i spåret liksom att felaktigheter i sändarenheterna anslutna till spåret upptäcks. t Transmissionen kontrolleras också kontinuerligt av en andra jämförare som jämför informationsinnehållet i två telegram alstrade i två skilda enheter innan den sändande kanalens information sänds till spåret. Detta är nöd- vändigt, eftersom ett på spàrledningen befintligt rälsfordon medför att inga signaler kommer fram till den mottagande enheten på spåret, vilket gör den första jämförarens utsignal ointressant.

Olika tillfälliga störningar och inflytelser kan filtreras bort genom att signifikans endast ges åt upprepade telegram, där kravet ställs på så sätt att minst m av n stycken telegram måste ge omisskännligt samma informa- tionsinnehåll. Som följd av detta kan den föreslagna metoden ge fördelen av att mindre mängd redundant information behöver matas till spåret, eftersom den utmatade signalens information har verifierats genom den ovan beskrivna signalgenereringen och åtföljande jämförelse. Av den anledningen kan även telegrammen godtas av rälsfordon som utnyttjar samma filtrerings- teknik och med säkerhet känner av informationen som säker. Sålunda kan mer information överföras per tidsenhet. Säkerhetsinformation måste emellertid göras relevant ur m av n stycken telegram, vilket naturligtvis minskar in- formationsflödet i kanalen. Bitfelstätheten i de digitala signalerna måste därför vara tämligen låg för att ge ett godtagbart system. Detta krav påverkar dock ej säkerheten.

I nämnda system fordras att sändaren matar signaler mot rälsfordonet. Vid ändring av trafikriktning måste sändare/mottagare skifta plats.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar en schematisk bild över en föreslagen sammanlänkning av enheter som ger systemet den i beskrivningen åsyftade funktionen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER En föreslagen utföringsform av föreliggande uppfinning med förfarande och en anordning för genomförande av förfarandet beskrivs med hänvisning till figur 1.

En första kodare El producerar telegram som skall sändas till en spårledning. Varje sådant telegram innehåller i det allmänna fallet tre skilda delar innefattande a till c, där a) är information av säkerhetskaraktär för spårledningssträckans mot- tagare, en information som är unik för varje spårledningssträcka, b) är felsäker information för rälsfordonet av säkerhetskaraktär med innehåll som tillåten hastighet över spårledningssträckan som exempel c) är information till rälsfordonet av icke-säkerhetskaraktär, exempel- vis en indikering om målet, stoppunkt för fordonet, order om frirull- ning eller någon visning för föraren. a-delen i ett telegram är alltid densamma vid en spårledningssträcka, medan b- och c-delarna kan ändras från tidpunkt till tidpunkt beroende på trafiksituation och liknande.

I en andra kodare E2 framställs samma datameddelanden som i den första kodaren E1 men ej nödvändigtvis av samma format.

De telegram som byggs upp i de båda kodarna El, EZ styrs av utifrån komm- ande styrsignaler, vilka bär den information som skall förmedlas via spår- ledningssystemet. Dessa styrsignaler symboliseras i figur 1 av pilarna vid 1.

Signalen med meddelanden i form av telegram från den första kodaren E1 sänds dels vidare till en kombinerad kodgenerator-sändare G, dels till en andra jämförare C2. Den kombinerade kodgeneratorn-sändaren G är kopplad till en förstärkare A och överför till denna de telegram som producerats av den första kodaren E1 för spårledningen.

En spårledning är ett avsnitt av en järnvägslinje, där ett sådant avsnitt avgränsats elektriskt från angränsande avsnitt t ex genom en elektrisk isolation 3 mellan spårledningarna. 465 458 Förstärkaren A omvandlar signalspänningen från kodgeneratorn-sändaren G till en nivå och form anpassad för sändning till spårledningen. Denna förstärkare A är försedd med en justeringsenhet som möjliggör anpassning av spänningsnivån till längden på inkopplad spårledningssträcka. Signal- erna från förstärkare A matas till spårledningen med en pol till vardera rälen 2 och ansluts företrädesvis vid en spårledningssträckas ändpunkt.

Den signalspänning som matas via spåret uppfångas vid spårlednings- sträckans andra ändpunkt av en mottagare B med ett interface för mottag- ning från spårledningen. Mottagaren B innehåller filterkretsar som filtre- rar ut önskad signal från tänkbart förekommande elektriska störningar i spåret. ' Den mottagna signalen förs vidare till en felsäker nivådetektor TD, som på ett säkert sätt mäter amplituden på signalspänningen i spåret för att fastslå om signalspänningsnivån ligger över eller under ett visst värde, vilket indikerar en fri respektive av ett fordon upptagen spårlednings- sträcka.

Från nivådetektorn TD, förs signalen vidare i mottagningskanalen till en avkodare D, där kodmeddelandet ånyo kvantiseras.

Som nämnts ovan producerar båda kodarna El, E2 datakoder med samma tele- graminnehåll. Signalerna från båda kodarna El, E2 förs till den andra jämföraren CZ, där kodmeddelandena jämförs på ett felsäkert sätt. Om sam- stämmighet ej föreligger mellan de två separata signalerna stryps sänd- ningen från kodgeneratorn G. Även den från spårledningen mottagna signalen jämförs med den utsända signalen på ett felsäkert sätt, bland annat för att undvika att signal från angränsande spårledningar kan tas emot vid fel i isolerskarvar 3. En sådan jämförelse görs åtminstone av delen a i telegrammet och utförs i en första jämförare Cl, där den till spårledningen utsända signalen hämtas från datakodaren E2 och den från spårledningen mottagna signalen hämtas från avkodaren D. Om de två kanalernas innehåll i telegramdel a är ekviva- lenta alstras en felsäker utsignal 4 från den första jämföraren C1, en ut- signal Å som indikerar en från fordon fri spårledningssträcka. Denna ut- signal 4 från spårledningssystemet utnyttjas för att styra olika anord- ningar i det signalsystem som spårledningen är en del av.

Claims (9)

465 458 Ett rälsfordon anpassat till spårledningssystemet har mottagare med antenn nära rälen framför första axel i färdriktningen. Eftersom signalerna i spåret har olika polaritet i de båda rälerna kan fordonet lämpligen utrus- tas med två antenner, vilka uppfångar samma signal men med motsatt pola- ritet. När dessa signaler adderas erhålles en starkare insignal till mot- tagaren samtidigt som störande signaler från de båda antennerna tar ut varandra. Rälsfordonet enligt ovan är försett med i princip samma typ av datakommu- nikationsmottagare som spårledningssystemet och avkänner därmed från spår- ledningen mottagna telegram som felsäkra och kan härvid övervakas av systemet. PATENTKRAV

1. Spårledningssystem kombinerat med automatiskt kontrollsystem för rälsfordon k ä n n e t e c k n a t av att informationsöverföring till rälsfordon och detektering av rälsfordon på spårledning sker genom utbyte av digitala meddelanden mellan elektro- niska enheter, att separata elektroniska enheter genererar minst två meddelanden med sam- ma information till spårledningen, vilka meddelanden för att åstadkomma felsäkerhet jämförs i en elektronisk enhet före sändning till spårled- ningen, att till spårledningen sänt meddelande uppfángas av på annan plats inom spårledningen ansluten mottagare, att till spårledningen sänt meddelande och från spårledningen mottaget meddelande på ett felsäkert sätt jämförs i en elektronisk enhet, vilken alstrar en felsäker utsignal (4) med information om trafikläge inom spår- ledningen, en utsignal (4) som används för styrning av trafikövervaknings- utrustning, att inom spårledningen befintliga rälsfordon kontinuerligt kan avkoda den till spårledningen sända informationen. 465 458

2. Spårledningssystem enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att överföring av meddelanden mellan enheter i systemet sker i telegram, som är uppdelade i ett antal avsnitt, där ett avsnitt innehåller säker information om spårledningens identitet, ett annat avsnitt säker information av trafikövervakningskaraktär medan ett tredje avsnitt kan innehålla varierande ospecificerad information.

3. Spårledningssystem enligt patentkrav 1 och 2 k ä n n e t e c k - n a t av att felsäkerhet vid jämförelse mellan till spårledningen sänt och mottaget meddelande åstadkommas i en räknare där minst m av n telegram skall vara identiska, åtminstone med avseende på för säkerheten relevanta avsnitt i telegrammen, för att verifiera felfri datakommunikation i spår- ledningen.

4. Spårledningssystem enligt patentkrav 1 och 2 k ä n n e t e c k - n a t av att telegrammen till rälsfordon på spårledningen innehåller information om färdhastighet över spårledningen och annan information av säkerhetskaraktär.

5. Spårledningssystem enligt patentkrav 1-4 k ä n n e t e c k n a t av att telegrammen är uppdelade i ramar och där blandad information sänds separat i en ram eller multiplexade i flera ramar tidsdelade med upprepade säkerhetsinformationsinnehållande ramar.

6. Spårledningssystem enligt patentkrav 1-5 k ä n n e t e c k n a t av att telegrammen innehåller information om fri eller upptagen spårlednings- sträcka, vilken information kan användas i ett blockeringssystem.

7. Anordning vid spårledningssystem enligt patentkrav 1 k ä n n e - t e c k n a d av att anordningen innefattar en första kodare (El), som producerar seriella data i form av telegram uppdelade i olika ur säkerhetssynpunkt signifikanta avsnitt en andra redundant kodare (E2), som producerar datatelegram med samma informationsinnehåll som den första kodaren (El) men ej nödvändigtvis av samma format som deniförsta kodarens (El) telegram, 465 -458 en kodgenerator-sändare (G), vilken producerar en basbandssignal, vilken moduleras med signalen från kodaren (E1) och vars skapade signal förstärks och matas till spårledningen, en mottagningsenhet (B) med en felsäker nivådetektor (TD) och avkodare (D). en felsäker första jämförare (Cl), som jämför de från spârledningen mot- tagna telegrammen och de till spårledningen sända telegrammen, en felsäker andra jämförare (C2), som Jämför utsignalen från kodarna (El, EZ) och bryter sändningen från kodgeneratorn (G) till spàrledningen om utsignalerna från respektive kodare (El, E2) ej matchar varandra.

8. Anordning vid spårledningssystem enligt patentkrav 7 k ä n n e - t e c k n a d av att kodare (El, E2), kodgenerator-sändare (G), nivåde- tektor (TD), avkodare (D) och jämförare (Cl, C2) är realiserade i en fel- säker datorenhet.

9. Anordning vid spårledningssystem enligt patentkrav 7 k ä n n e - t e c k n a d av att signalen från kodgeneratorn-sändaren (G) till spår- ledningen och signalen från spårledningen till mottagningsenheten (B) an- sluts till vardera änden av en spårledning.