SE520809C2 - Rälssystem för rälsfordon - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 , .H- . I Å « « f ' 520 809 2 därför alltid på att tågets tillryggalagda körsträcka mellan två baliser mäts och övervakas på ett felsäkert sätt. Detta görs vanligen med ett tvåkanals system. I ETCS-systemet mäts till exempel tillryggalagd väg dels med odometer och dels med dopplerradar.

Om en balis inte läses i den punkt där man förväntar sig att finna densamma, på grund av fel i läsaren på tåget eller på grund av fel i balisens transponder, nöd- bromsas helt enkelt tåget. En nackdel med ett sådant system blir att arkitekturen i denna typ av system kräver att avståndet mellan baliserna är tillräckligt litet för att möjliggöra mätning av körd sträcka med tillräcklig noggrannhet. En annan nackdel med detta förfarande är att systemets totalkostnad blir hög eftersom baliser måste placeras längs hela bansträckan på vissa maximala av- stånd.

Det finns således ett behov av ett system som till lägre kostnad än dagens system åstadkommer lika hög eller högre säkerhet och som inte kräver att baliser placeras ut längs hela den sträcka som ett rälsfordon skall trafikera.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att till- handahålla ett rälssystem där enheter, som skickar läges- information, kan placeras på godtyckliga avstånd från varandra med bibehållen säkerhet.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett rälssystem där hög säkerhet kan till- handahållas med billigare enheter än som används idag.

Ett ytterligare ändamål är att tillhandahålla ett rälsfordon som möjliggör hög säkerhet med enklare och billigare enheter än vad som används idag.

Dessa ändamål uppfylles med ett rälssystem och ett rälsfordon enligt de självständiga patentkraven.

Föredragna utföringsformer anges i de osjälvständiga patentkraven. lO 15 20 25 30 35 520 809 3 Ett rälssystem enligt uppfinningen innefattar ett spår för ett rälsfordon och enheter som är anordnade att sända ut information till rälsfordonet. Rälssystemet ut- märkes av att det innefattar åtminstone en enhetsgrupp med minst ett par enheter, vilka är anordnade åtskilda i spàrets tvärriktning och vilka är anordnade att sända ut information om respektive enhets läge i spàrets tvär- riktning och identitetsinformation som identifierar enhetsgruppen.

Spåret innefattar företrädesvis två räler i ett vanligt järnvägsspår men alternativt innefattar spåret endast en räl. En räl används exempelvis i rälssystem för hängande rälsfordon. Alternativt utgör spåret del i ett magnettågsystem i vilket fall spåret inte innefattar någon räl överhuvudtaget.

Enheterna motsvarar baliserna i ett spårsystem enligt känd teknik.

Enheterna placeras med fördel ut med en gemensam huvudriktning. Sålunda sänder enheter som har ett läge till höger i spàrets huvudriktning ut signaler som iden- tifierar att enheten har ett läge till höger i spàrets huvudriktning och vice versa.

Med ett rälssystem enligt uppfinningen erhålls en ökad säkerhet eftersom det möjliggör för ett rälsfordon att fastställa sin position även om en av enheterna i en enhetsgrupp fallerar. Ett rälsfordon kan fastställa i vilken riktning det är på väg genom att avgöra på vilken sida det har enheten som motsvarar höger sida i huvud- riktningen och på vilken sida det har enheten som mot- svarar vänster sida i huvudriktningen. Sålunda kan räls- fordonet fastställa att det har passerat en enhet även om en av enheterna fallerar. Det är liten sannolikhet att båda enheterna skall gå sönder samtidigt även om tillför- litligheten på var och en av enheterna är lägre än enligt känd teknik. Detta gör att kraven på en enskild enhets tillförlitlighet kan sättas lägre än enligt den kända tekniken eftersom man i de flesta fall får information om lO 15 20 25 30 35 520 809 4 att en av enheterna i en enhetsgrupp har fallerat innan nästa enhet i gruppen har fallerat. Detta möjliggör ett säkert rälssystem för rälsfordon där risken för urspår- ningar och kollisioner minimeras.

Eftersom uppfinningen säkerställer att enheterna med hög säkerhet detekteras behöver man inte i enlighet med den kända tekniken anordna enheter med jämna mellanrum längs spåret. Det är dessutom enkelt att kombinera ett rälssystem enligt uppfinningen med ett rälssystem enligt känd teknik.

Rälssystem innefattar med fördel även en styranord- ning som är anordnad att till ett rälsfordon diversifie- rat sända ut referensidentitetsinformation som identi- fierar en enhetsgrupp och fartinformation om vilken fart fordonet skall anta. Genom att sända ut referensidenti- tetsinformation och fartinformation diversifierat erhål- ler man hög säkerhet även avseende informationen.

Att styranordningen sänder ut diversifierat innebär att den sänder ut via två separata kanaler.

I fallet att rälssystemet innefattar en styranord- ning är den med fördel kopplad till två radiosändare och anordnad att sända ut referensidentitetsinformationen och fartinformationen med var och en av radiosändarna över olika frekvenser. Detta säkerställer en högre säkerhet eftersom en radiosändare då kan fallera utan att informa- tionen helt förhindras att komma fram till tåget.

Varje radiosändare sänder då med fördel ut meddelan- den som är förknippade med var och en av enheterna. Med- delandena är med fördel digitala meddelanden. Åtminstone en av bitarna i meddelandet definierar enhetens läge i spårets tvärriktning.

Alternativt är styranordningen kopplad till enheter- na och är anordnad att sända ut referensidentitetsinfor- mationen och fartinformationen via åtminstone två en- heter.

Varje enhetsgrupp i rälssystemet innefattar med för- del åtminstone två par med enheter. Detta medför fördelen lO l5 20 25 30 35 520 809 5 att sannolikheten för att samtliga enheter i en enhets- grupp skall fallera samtidigt blir tillräckligt liten.

Begreppet enhet skall tolkas brett i det här samman- hanget. Med fördel är enheten sådan att den sänder ut in- formation då den får energi från en yttre sändare. Med fördel är enheten anordnad för elektromagnetisk strål- ning.

Exempelvis är enheten en streckkod som sänder ut modulerat ljus då den belyses.

Med fördel är enheterna transpondrar som är anord- nade att aktiveras och erhålla energi av en yttre sänd- tagare. Detta medför att transpondern inte behöver kopp- las till någon strömförsörjning vilket medför att räls- systemet kan göras billigare.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar trans- pondern en spole på en ferritantenn som upptar energi från sändtagaren, samt en integrerad krets som ser till att en signal med information om respektive enhets läge i spårets tvärriktning och identitetsinformation som iden- tifierar enhetsgruppen.

Det är fördelaktigt att enheterna är anordnade att sända ut information om respektive enhets läge i spårets tvärriktning och identitetsinformation som identifierar enhetsgruppen.

För att undvika att snö och väta ska påverka trans- pondrarnas tillförlitlighet används med fördel radio- frekvenser som inte dämpas av vatten. Företrädesvis används frekvenser i intervallet 50-500 kHz, och med fördel i intervallet 100-200 kHz.

Företrädesvis sänder enheten ut informationen på samma frekvens som den mottager en signal på.

Ett rälsfordon för ett rälssystem enligt uppfinningen utmärkes av att det innefattar en första mottagare och en andra mottagare, som är åtskilda tvärs rälsfordonets färdriktning, för mottagande av signaler, från var sin enhet i en enhetsgrupp, med identitets- 10 15 20 25 30 35 H ,,_, .. nu 520 809 6 information som identifierar enheten och lägesinformation om enhetens läge tvärs fordonets färdriktning.

En fördel med ett sådant rälsfordon är att det möj- liggör ett billigare och enklare rälssystem vilket sam- tidigt möjliggör hög säkerhet. Om en av mottagarna skulle fallera är det fortfarande möjligt att fastställa räls- fordonets position och riktning med utgångspunkt fràn en av enheterna. Eftersom sannolikheten att bàda mottagarna skall fallera samtidigt är väldigt liten behöver inte hela spåret förses med enheter med jämna mellanrum. Sä- ledes behöver man endast anordna enheter vid de signal- punkter som är av intresse. Detta gör att lösningen blir betydligt billigare än den kända tekniken.

Med fördel innefattar ett rälsfordon enligt upp- finningen även ett första beräkningsorgan kopplat till den första mottagaren, ett andra beräkningsorgan kopplat till den andra mottagaren, varvid vart och ett av beräk- ningsorganen är anordnat att jämföra den mottagna identi- tetsinformationen med identitetsinformationen som mot- tagits av det andra beräkningsorganet. Detta medför för- delen att eventuella fel i mottagningen av signalen möjligen upptäcks vid jämförelsen mellan beräknings- organen vilket ger en hög säkerhet.

Ett rälsfordon enligt uppfinningen innefattar med fördel även en första radiomottagare anordnad att mottaga signaler pà en första frekvens och kopplad till det första beräkningsorganet, och en andra radiomottagare anordnad att mottaga signaler pà en andra frekvens och kopplad till det andra beràkningsorganet, varvid vart och ett av beräkningsorganen är anordnade att jämföra refer- ensindentitetsinformation som identifierar en enhet och som mottagits med den ena radiomottagaren, med referens- indentitetsinformation som identifierar en enhet och som mottagits med den andra radiomottagaren, och varvid vart och ett av beräkningsorganen vidare är anordnade att jäm- föra fartinformation, som mottagits med den ena radiomot- 10 l5 20 25 30 35 520 809 7 tagaren, med fartinformation som mottagits med den andra radiomottagaren.

Genom att mottaga informationen via radio blir räls- systemet relativt okomplicerat och genom att man använder olika radiomottagare blir systemet även diversifierat så att man mottager samma information över tvà separata kanaler.

Beräkningsorganen är med fördel anordnade att skicka ut en styrsignal för anpassning av rälsfordonets fart i enlighet med fartinformationen endast om fartinformatio- nen, referensidentitetsinformationen och identitetsinfor- mationen överensstämmer i de båda beräkningsorganen.

Givetvis är särdragen ovan kombinerbara i samma ut- föringsform.

För att vidare illustrera uppfinningen, kommer nu detaljerade utföringsformer därav att beskrivas, utan att uppfinningen skall anses begränsade till dessa.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 visar ett rälssystem och ett rälsfordon enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar i större detalj ett rälssystem och ett rälsfordon enligt föreliggande uppfinning.

Fig 3 visar ett blockschema som åskådliggör funk- tionen hos ràlssystemet i samverkan med rälsfordonet enligt den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning.

Fig 4 visar schematiskt en enhet i form av en trans- ponder enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig l visas ett rälssystem enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning vilket inne- fattar ett spär 1 bestående av tvà parallella räler 2. En station i form av ett stickspàr är anordnat i anslutning till spåret 1. Stickspäret ansluter till spåret l i kors- ningarna 4 och 5. Spárets huvudriktning är markerad med pilen 6. Enhetspar i form av sändarpar är anordnade i lO 15 20 25 30 35 .- .a 520 809 8 närheten av korsningarna 4 och 5. Ett första sändarpar utgörs av en första högra sändare 7 respektive en första vänstra sändare 8. Ett andra sändarpar utgörs av en andra högra sändare 9 respektive en andra vänstra sändare 10.

Ett tredje sändarpar utgörs av en tredje högra sändare 11 respektive en tredje vänstra sändare 12. Ett fjärde sän- darpar utgörs av en fjärde högra sändare 13 respektive en fjärde vänstra sändare 14. Sändarna i vart och ett av sändarparen består av en transponder som sänder ut ett meddelande vid 125 kHz då den aktiveras av en sändare på ett förbipasserande rälsfordon. Meddelandet fràn var och en av transpondrarna innehåller identitetsinformation i form av en första kod, en andra kod, en tredje kod och en fjärde kod tillsammans med information om huruvida trans- pondern är en högra eller en vänstra transponder. En styranordning 15 är anordnad i närheten av stickspàret 3.

Styranordningen är anordnad att sända ut information med hjälp av tvà antenner 16 och 17 på olika frekvenser till rälsfordon.

Ett första rälsfordon 18 är pà väg in mot det fjärde sändarparet 13, 14. Eftersom ett andra rälsfordon 19 är på väg att lämna stickspàret 3 skickar styranordningen ut en signal till rälsfordonen med referensidentitetsinfor- mation i form av den fjärde koden som identifierar det fjärde sändarparet, fartinformation om att rälsfordonet skall börja sakta av farten vid det fjärde sändarparet 13, 14, och stanna vid det tredje sändarparet, om for- donet rör sig mot spàrets huvudriktning. Signalen inne- häller även referensidentitetsinformation i form av den tredje koden, som identifierar det tredje sändarparet, och information om hur långt det är till det tredje sändarparet.

När det första rälsfordonet 18 kommer fram till det fjärde sändarparet 13, 14, mottager det identitetsinfor- mation fràn var och en av sändarna i det fjärde sändar- paret 13, 14, tillsammans med information om sändarens lO 15 20 25 30 UJ U'| 520 809 9 läge i spàrets tvärriktning. Det första rälsfordonet jämför den mottagna identitetsinformationen med Referensidentitetsinformationen som mottagits med radio- signalen för var och en av sändarna. Om överensstämmelse erhålls börjar rälsfordonet sakta in för att stanna. Om rälsfordonet passerar det tredje sändarparet bromsas rälsfordonet in sä snabbt som möjligt. Rälsfordonets funktion i samband med att det passerar ett sändarpar kommer att beskrivas i större detalj nedan. Det andra rälsfordonet 19 har tillåtelse att lämna stickspàret 3 och köra in pà spåret 2. Efter att det andra rälsfordonet 19 har lämnat stickspàret får det första rälsfordonet 18 tillåtelse att passera det tredje sändarparet 11, 12.

I fig 2a visas mera detaljerat ett tredje rälsfordon 20 med en högra sändtagare 21 och en vänstra sändtagare 22. Det tredje rälsfordonet 20 har en första rörelserikt- ning som markeras med pilen 23. Spàret 24 som rälsfordo- net färdas pà har en vänstra transponder 25 och en högra transponder 26 i spàrets huvudriktning 27. I fig 2b visas samma rälsfordon då det är på väg i motsatt riktning 28.

I fig 2a kommer den vänstra sändtagaren 22 att mottaga information fràn den vänstra transpondern 25 och vice versa, vilket medför att rälsfordonet kan fastställa att det rör sig i spàrets huvudriktning. I fig 2b kommer den vänstra sändtagaren 22 att mottaga information fràn den högra transpondern 26 och vice versa, vilket medför att rälsfordonet kan fastställa att det rör sig mot spàrets huvudriktning 27.

I fig 3 visas ett blockschema över en styranordning 30 i ett spàrsystem och ett rälsfordon 31. Styranordning- en 30 innefattar två separata styrorgan 32, 33 som är kopplade till en första radiosändare 34 respektive en andra radiosändare 35, vilka i sin tur är anslutna till varsin antenn 36 respektive 37. I styranordningen finns det även anordnat ett jämförelseorgan 39 vilket är anord- nat att jämföra data i de bàda styrorganen. Rälsfordonet 31 innefattar en första antenn 40 och en andra antenn 41 lO 15 20 25 30 520 809 10 vilka är kopplade till en första radiomottagare 42 och en andra radiomottagare 43. Den första och den andra radio- mottagaren är kopplade till ett första beräkningsorgan 44 respektive ett andra beräkningsorgan 45. Ett fordonsjäm- förelseorgan 46 är anordnat att jämföra data i det första beräkningsorganet med data i det andra beräkningsorganet.

Vart och ett av beräkningsorganen 44, 45, är kopplat till ett centralstyrorgan 47 som styr rälsfordonets fart. Det första och det andra beräkningsorganet är kopplat till en första sändtagare 48 respektive en andra sändtagare 49 vilka mottager meddelanden frän varsin transponder. Med- delandet som mottages innefattar identitetsinformation som identifierar sändtagaren och information om trans- ponderns läge i spàrets tvärriktning.

De båda sändarna 34, 35 sänder pä varsin frekvens.

Den första sändaren sänder pà 433 MHz medan den andra radiosändaren sänder pà 434 MHz. Gemensam indata angáende rälsfordonets fart skickas in pà den gemensamma kontakten 38. Indata är exempelvis data om att rälsfordonet skall stanna vid en förutbestämd sändare. Data i de olika styr- organen jämförs med jämförelseorganet 39. Om data över- ensstämmer skickar vart och ett av styrorganen radio- sändarna 34 och 35 att sända ut meddelanden med refe- rensidentitetsinformation, som identifierar en sändar- 9fUPPf delandet mottages av radiomottagarna 42, 43, fordonet 31 och skickas till det första och det andra fartinformation och riktningsinformation. Med- i räls- beräkningsorganet 44, 45. Fordonsjämförelseorganet 46 jämför data i de bàda beräkningsorganen. Om data inte överensstämmer skickar vart och ett av beräkningsorganen styrsignaler till centralstyrorganet om att stanna räls- fordonet. Meddelanden läses även in fràn den första sänd- tagaren 48 och den andra sändtagaren 49. Om inte identi- tetsinformationen som mottagits med den första sändtaga- ren överensstämmer med referensidentitetsinformationen som mottagits med den andra sändtagaren skickar beräk- ningsorganet en signal till centralstyrorganet om att 10 15 20 25 30 520 809 ll stanna rälsfordonet.

Om referensidentitetsinformationen överensstämmer med identitetsinformationen skickar vart och ett av be- räkningsorganen en styrsignal till centralstyrorganet med information om hur farten skall ändras. Centralstyrorga- net styr i sin tur rälsfordonet.

Ett meddelande fràn en transponder innefattar 32 digitala bitar av vilka de 15 första utgör identitets- information för transpondern tillsammans med information om huruvida det är en vänstra transponder eller en högra transponder, de 8 nästa bitarna definierar avståndet till nästa transponder och de 8 sista definierar hastigheten vid nästa transponder.

Meddelandet från en vänstra transponder är inver- terat i varje bit jämfört med meddelandet från en högra transponder. Detta ger fördelar vid avkodningen som dä kan göras med större säkerhet.

I fig 4 visas schematiskt en transponder enligt en utföringsform av uppfinningen. Transpondern innefattar en spole 50 pà en ferritkärna 51. Spolen är kopplad till ett mikrochip 52. När spolen utsätts för elektromagnetisk stràlning från en förbipasserande sändtagare tar den upp energi som tillgodogörs av mikrochipet som i sin tur skickar ut meddelandet som beskrivits ovan.

En fackman inom området inser att uppfinningen inte är begränsad till ovanstående utföringsformer utan att ett flertal modifieringar kan göras inom ramen för upp- finningen.

Exempelvis kan enheten utgöras av en streckkod som sänder ut modulerat ljus dà den belyses av en sändtagare på ett förbipasserande rälsfordon.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 520 809 12 PATENTKRAV

1. Rälssystem innefattande ett spår för ett räls- (7-14) information till rälsfordonet som är anordnade att sända ut (18-20), av att det innefattar åtminstone en en- (7-14), fordon och enheter k ä n n e - t e c k n a t vilka är hetsgrupp med minst ett par enheter anordnade åtskilda i spårets tvärriktning och vilka är anordnade att sända ut information om respektive enhets läge i spårets tvårriktning och identitetsinformation som identifierar enhetsgruppen.

2. Rälssystem enligt patentkrav 1, vilket även inne- (15) diversifierat sända ut referensidenti- fattar en styranordning som är anordnad att till ett ràlsfordon (18-20) tetsinformation som identifierar en enhetsgrupp och fart- information om vilken fart rålsfordonet skall anta.

3. Rälssystem enligt patentkrav 2, varvid styranord- ningen (15) år kopplad till enheterna (7-14) och är an- ordnad att sända ut referensidentitetsinformationen och fartinformationen via åtminstone två enheter (7-14).

4. Rålssystem enligt patentkrav 2, varvid styran- ordningen (15) är kopplad till två radiosändare (34,35) och är anordnad att sända ut referensidentitetsinforma- tionen och fartinformationen med var och en av radio- (34,35)

5. Rälssystem enligt något av föregående patentkrav, sändarna över olika frekvenser. varvid varje enhetsgrupp innefattar åtminstone två par (7-14).

6. Rälssystem enligt något av föregående patentkrav, (7-14) att aktiveras och erhålla energi av en yttre sändtagare (42,43).

7. Rälsfordon för rälssytem enligt något av krav med enheter varvid enheterna är transpondrar som är anordnade 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar en första mottagare (42) och en andra mottagare (43), som är åtskilda tvärs rälsfordonets (18-20) färdriktning, för .. få, 10 15 20 25 30 520 809 13 mottagande av signaler, frän var sin enhet i en enhets- grupp, med identitetsinformation som identifierar enheten (7-14) och lägesinformation om enhetens läge tvärs räls- fordonets (7-14) färdriktning.

8. Rälsfordon enligt patentkrav 7, vilket även inne- (44) kopplat till den (45) varvid vart och fattar ett första beräkningsorgan (42), kopplat till den andra mottagaren (44/15) första mottagaren ett andra beräkningsorgan (43), ett av beräkningsorganen är anordnat att jämföra den mottagna identitetsinformationen med det andra beräk- (44,45).

9. Rälsfordon enligt patentkrav 8, ningsorganet vilket även inne- fattar en första radiomottagare anordnad att mottaga sig- naler pà en första frekvens och kopplad till det första beräkningsorganet, och en andra radiomottagare anordnad att mottaga signaler pà en andra frekvens och kopplad till det andra beräkningsorganet, varvid vart och ett av beräkningsorganen är anordnade att jämföra referens- (7-14) (42,43>, med referensindentitetsinformation som identifierar en identitetsinformation som identifierar en enhet och som mottagits med den ena radiomottagaren enhet och som mottagits med den andra radiomottagaren (42,43), (44,45) som mottagits med den ena radiomottagaren, och varvid vart och ett av beräkningsorganen vidare är anordnade att jämföra fartinformation, med fartinfor- mation som mottagits med den andra radiomottagaren.

10. Rälsfordon enligt patentkrav 9, beräknings- organen vidare är anordnade att skicka ut en styrsignal för anpassning av rälsfordonets fart i enlighet med fart- informationen endast om fartinformationen, referensiden- titetsinformationen och identitetsinformationen överens- stämmer i de båda beräkningsorganen.