WO1984003672A1

WO1984003672A1 - Procede pour augmenter le nombre de signaux pouvant etre transmis d'une station au sol a un vehicule sur rails

Info

Publication number: WO1984003672A1
Application number: PCT/CH1984/000038
Authority: WO
Inventors: Walter Jaeger
Original assignee: Walter Jaeger
Priority date: 1983-03-14
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1984-09-27
Also published as: ES8501589A1; DE3490118D2; GB8428263D0; GB2147132A; SE8405650D0; ES530598A0; AU2652184A; FR2542685B1; SE459246B; DE3490118C1; AU570242B2; SE8405650L; US4720067A; GB2147132B; CA1225452A; FR2542685A1

Description

Verfahren zur Erhöhung der bisherigen Anzahl der von einer Bodenstation auf ein Schienenfahrzeug übertragbaren Signa¬ 0 len

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der bis¬ herigen Anzahl der von einer mit einem Coder versehenen Bodenstation auf ein auf einem mit der letzteren verbunde¬ nen Schienenabschnitt sich befindenden, ^' mit einem Decoder ₀ versehenen Schienenfahrzeug übertragbaren, untereinander unterschiedlichen Signalen, sowie ein Verfahren zur Ueber¬ tragung von Signalen von mindestens zwei je einen Coder auf¬ weisenden Bodenstationen auf je ein auf einem mit einer der letzteren verbundenen Schienenabschnitt sich befindenen mit _c je einem Decoder versehenen Schienenfahrzeug, wobei die letzteren auf beiden Schienenabschnitten verkehren können, und die den einzelnen Schienenabschnitten voneinander ge¬ trennt zugeführten Signale untereinander mindestens zeitwei¬ se mindestens teilweise verwechslungsfähig sind.

Es ist bekannt, Signale von einer Bodenstation auf eine auf einem Schienenstrang sich befindende Lokomotive durch Puls¬ frequenzmodulation induktiv zu übertragen. Dazu wird im all¬ gemeinen der Schienenstrang aus zwei gegeneinander isolier¬ ten Schienen aufgebaut und diese beiden Schienen am Anfang und am Ende eines Streckenblockes durch je einen speziellen Transformator abgeschlossen. Bisher übliche Systeme über¬ tragen pulsweise durch verschieden hohe Impulsfrequenzen im allgemeinen vier verschiedene Informationen. Die Einführung von Schnellbahnsystemen verlangt jedoch die Uebertragung von mehr Informationen als bisher. Es ist deshalb schon vor¬ geschlagen worden, die Anlagen zu verdoppeln, indem eine zweite Wechselstromfrequenz zur Uebertragung weiterer zu¬ sätzlicher Informationen eingesetzt wird. Ein derartiges Vorgehen verursacht jedoch untragbare Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches die Erhöhung der bisherigen Anzahl der von einer Bodenstation auf das Schienenfahrzeug übertragbaren Sig¬ nalen mit zusätzlichen, einfachen Mitteln und vor allem ohne Aenderungen des bisher installierten Systems, ermög¬ licht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann¬ ten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Uebertra- gung durch einen sowohl pulsfrequenzmodulierten als auch gleichzeitig pulsbreitenmodulierten Träger erfolgt.

Zur Uebertragung mit den heute vorliegenden technischen Mit¬ teln ist es vorteilhaft, wenn ein elektrischer Wechselstrom als Träger verwendet wird, und die Uebertragung induktiv er¬ folgt.

Wenn die Signale durch zeitlich verschieden lange, mehrere Halbwellen enthaltende Wechselstromimpulse, abwechselnd mit stromfreien, ebenfalls zeitlich verschieden langen Strompau- sen übertragen werden, dann ist es zur gleichzeitigen Ueber¬ tragung von zwei Informationen zweckmässig, wenn die Fre¬ quenz der Pulsfrequenzmodulation sowohl durch die zeitliche Breite der WechselStromimpulse als auch durch die zeitliche Breite der Strompausen bestimmt wird, wogegen die Pulsbrei- te äusschliesslich durch die Breite der Wechselstromimpulse gegeben ist.

Damit keine Aenderung der bisherigen Apparaturen notwendig werden und damit bisherige Decoder das erfindungsge äss er¬ zeugte Signal auf bisherige Art und Weise verarbeiten kön¬ nen, ist es vorteilhaft, wenn die Breite der Wechselstromim¬ pulse zur Pulsbreitenmodulation innerhalb des bisherigen Variationsbereiches des frequenzmodulierten Wechselstrom- i pulses erfolgt.

Zur sicheren Unterscheidung der Impulslängen ist es vorteil¬ haft, wenn die zeitlichen Breiten der Wechselstromimpulse und der Strompausen ganzzahligen, vorzugsweise geradzahli- gen Vielfachen der Wechselstromhalbwellenzeit entsprechen.

Zur Ermöglichung von im Verhältnis zur Impulslänge scharf begrenzter Impulse, bei der durch die bisherigen Systeme gegebenen Impulslänge ist es zweckmässig, wenn man die Stromimpulse beim Spannungsnulldurchgang einer Wechselstrom¬ quelle einschaltet und beim Stromnulldurchgang desselben ausschaltet.

Eine speziell sichere Schaltung beim Nulldurchgang ge- schieht vorzugsweise, indem die Schaltung der Wechselstrom¬ quelle mittels elektronischer Mittel erfolgt.

Zur sicheren Erfassung der Impulse ist es ausserdem zweck¬ mässig, wenn die Decodierung mittels elektronischer Mittel erfolgt.

Zur Vermeidung von Störungen durch zufällige Impulse ist es ferner vorteilhaft, wenn nach dem Decoder erst eine Aufein- anderfolge von einer bestimmten Anzahl von gleichen Impuls-

O PI Signalen ein entsprechendes Ausgangssignal bewirkt.

Da bei vorliegendem Verfahren in ihrer Dauer genau begrenz¬ te Stromimpulse verwendet werden, die bisher übliche zeit- liehe Impulserkennung durch eine digitale ersetzen, wozu es zweckmässig ist, wenn der Decoder digital die ein- und aus¬ geschalteten Halbwellen der Stromimpulse und Strompausen zählt.

Damit die Zählung unabhängig von Schwankungen der Frequenz des die Stromimpulse bildenden Wechselstromes wird, ist es vorteilhaft, wenn die Zählvorrichtung des Decoders mit Hil¬ fe einer elektronischen Schwungradschaltung mit der Fre¬ quenz der Wechselstromquelle synchronisiert wird.

Zur Ermöglichung der Kompatibilität mit bisherigen Appara¬ ten ist es zweckmässig, wenn man einen Decoder verwendet, der alle im Variationsbereich des bisherigen Signals vorlie¬ gende Signale unterschiedslos als ein und dassselbe Signal wiedergibt.

Es ist ausserdem bekannt, Signale von Bodenstationen auf Schienenfahrzeuge auf induktive Weise zu übertragen. Die in Einführung begriffenen Schnellbahnsysteme verlangen mehr und andere Signale. Mindestens ausnahmsweise müssen jedoch Lokomotiven bisheriger und neuer art auf neuen und bisheri¬ gen Geleiseanlagen verkehren können. Aus betrieblichen Grün¬ den ist eine Umstellung der bestehenden Anlagen ausseror- dentlich kostspielig und betriebsmässig kaum mehr zu bewerk- stelligen.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Ver- fahrens das die obenerwähnte Kompatibilität ermöglicht und sowohl bestehende Geleis- und Signalanlagen wie auch die bestehenden Apparate der Lokomotiven unverändert zu be-

O PI nützen gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe betrifft die vorliegende Erfin¬ dung ausserdem ein Verfahren zur Uebertragung von Signalen von mindestens zwei je einen Coder aufweisenden Bodenstatio¬ nen auf je ein auf einem mit einer der letzteren verbunde¬ nen Schienenabschnitt sich befindenen mit je einem Decoder versehenen Schienenfahrzeug, wobei die letzteren auf beiden Schienenabschnitten verkehren können, und die den einzelnen

10 Schienenabschnitten voneinander getrennt zugeführten Signa¬ le untereinander mindestens^' zeitweise mindestens teilweise verwechslungsfähig sind und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man mindestens ein Hilfssignal von mindestens der •einen Bodenstation auf den mit dieser verbundenen Schienen¬ de: abschnitt überträgt, und dass mindestens eines der Schie¬ nenfahrzeuge mit einem Decoder versehen ist, der bei Vor¬ liegen des Hilfssignals eine untersc iedliche Auswertung der zu decodierenden Eingangssignale bewirkt.

0 Weitgehend eingeführte Systems arbeiten mit Pulsmodulation eines Wechselstromes. Es ist daher vorteilhaft, wenn das dem einen Schienenabschnitt zugeführte Signal pulsfrequenz¬ moduliert wird, und dass man das zusammen mit dem pulscod- modulierten Hilfssignal dem andern Schienenabschnitt (2) 5 zugeführte Signal pulsbreitenmoduliert, und dass der Deco¬ der des einen Schienenfahrzeugs mit Pulsfrequenzmodulation und das andere Schienenfahrzeug zusätzlich mit Pulsbreiten¬ demodulation beziehungsweise Pulscodedemodulation arbeitet.

0 Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei¬ spielsweise erläutert. Es zeigt

Fig.l schematisch eine Anordnung zur Durchführung des ersten.erfindungsgemässen Verfahrens; Fig.2 die den ^"bisher üblichen Signalen entsprechenden Im¬ pulsfolgen;

Fig.3 drei gemäss dem ersten erfindungsgemässen Verfahren anstelle eines einzelnen, bisher üblichen Signals verwendete neue Impulsformen;

Fig.4 schematisch die Darstellung des zweiten erfindungsgemässen Verfahrens; und

Fig.5 schematisch die beim zweiten erfindungsgemässen Verfahren benutzten Signale bei Benutzung von Impulsmodulation.

ie aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich eine Lokomotive 1 auf einem aus den voneinander elektrisch isolierten Geleis¬ abschnitten 2 und 3 gebildeten Streckenblock. Die Geleiseab¬ schnitte 2 und 3 sind an beiden Enden durch spezielle Trans¬ formatoren 4 und 5 miteinander und mit dem vorangehenden beziehungsweise dem nachfolgenden Streckenblock verbunden.

Der Streckenblock wird am einen Ende durch Signale mit 50 Hz Wechselstrom versorgt. Die Versorgung erfolgt über einen Speisetransformator 6 und einen in Serie geschalteten Wider¬ stand 7. Die Stromquelle 8 wird über ein bisher meist mecha¬ nisch arbeitendes Impulsauswahlsystem 9 impulsweise an den Transformator 6 gelegt. Das zeitliche Verhältnis der strom¬ führenden Impulse J zu den stromlosen Ruhepausen Q zwischen denselben liegt in der Praxis zwischen 35 und 65%, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Am anderen Ende des Streckenblockes befindet sich ein üb¬ liches Ko trollsystem 10, das über einen Transformator 11 und einen in Serie geschalteten Widerstand 12 an die Gelei¬ seabschnitte 2 und 3 angeschaltet ist. Das Kontrollsystem 10 zeigt nicht nur an, ob sich eine Lokomotive oder ein sonstiges Fahrzeug auf der Strecke befindet, sondern auch, welche der Impulsfolgen Ji, Q bis J4, Q4 eingeschaltet ist.

Auf der Lokomotive 1 befinden sich zwei nahe im Schienenbe¬ reich angeordnete, induktiv arbeitende Aufnahmeaggregate 13 und 14. Eine Auswertschaltung 15 leitet die von den beiden Aufnahmeaggregaten 13 und 14 empfangenen frequenzmodulier¬ ten Impulsfolgen bereinigt an die Auswertschaltung 16 wei¬ ter.

Die Auswertschaltung 16 zeigt daher jederzeit die vom Im¬ pulsauswahlsystem 9 abgegebene Impulsfolge an.

Alle bisher beschriebenen Elemente sind bekannt und im prak¬ tischen Einsatz.

Zur Uebertragung zusätzlicher für Hochleistungs-Schnellbah¬ nen unbedingt erforderlichen Signale wird ein weiteres, die zeitliche Breite der Stromimpulse modulierendes Impulsfor¬ mungssystem 17 zwischen die Wechselstromquelle 8 und den Transformator 6 geschaltet. Dieses zusätzliche Impulsfor¬ mungssystem 17 erzeugt Impulse mit sehr genauer Impuls¬ dauer, wobei die Impulsbreiten immer innerhalb der Varia¬ tionsbreite timin. und tlmax. der bisher verwendeten Signa¬ le Si, S2, S3 und S4 liegen (Fig. 2 und 3).

Zur Erzeugung dieser in ihrer Impulsbreite genau bestimmter

Impulse arbeitet das zusätzliche Impulsformungssystem 17 mit elektronischer Schaltung. Dabei wird der Impuls beim Spannungsnulldurchgang der Stromquelle 8 eingeschaltet und beim Stromnulldurchgang des Impulsstromes ausgeschaltet.

Durch die Belastung entsteht bei einem praktischen Eisen¬ bahnsystem dabei nur nach dem Ausschalten eine kleine, nicht störende Nachschwingung Ns, wie dies aus Fig. 3 er¬ sichtlich ist. Da die zeitliche Dauer der neuen Impulse innerhalb der Va¬ riationsbreite timin. bis tlmax. der bisher üblicherweise verwendeten Impulse liegt, funktioniert eine bisherige Aus- wertschaltung 16 mit den neuen Signalen (Fig.3) unverändert gegenüber einer Verwendung der bisherigen Signale.

Man kann aber zusätzlich eine die Impulsbreite diskriminie¬ rende Auswertschaltung 18 verwenden, und kann so die neuen Impulse Jι/ι, Qι/ι; Jl/2' °-l/2 ^und l/3 Ql/3 getrennt von¬ einander auswerten und die ihnen entsprechenden Signale ^sl/l' S1/2 und S1/3 bilden.

Da die Frequenz der. Wechselstromquelle 8 für verschiedene Streckenblöcke etwas unterschiedlich sein kann, wird durch eine elektronische Schwungradschaltung 19 die zusätzliche Auswertschaltung 18 laufend mit dem Mittelwert der dem Streckenabschnitt zugeordneten Wechselstromquelle 8 -synchro¬ nisiert.

Damit zufällige Impulsstörungen keine falschen Signale be¬ wirken, ist die Auswertschaltung 18 derart aufgebaut, dass ein Ausgangssignal erst nach mehrmaligem Vorliegen ein und desselben Stromimpulses in mehreren aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten tl,Δt2...Δtn erzeugt wird.

Nachstehend wird das zweite erfindungsgemässe Verfahren bei¬ spielsweise näher beschrieben.

In Fig.5 sind zwei Schienenabschnitte 20 und 21 darge¬ stellt, wobei der erstere für eine bisher übliche Eisenbahn und der letztere für eine Hochgeschwindigkeitsbahn bestimmt ist. Der Schienenabschnitt 20 ist zur Uebertragung von Signalen Si auf denselben mit einer mit einem Cöder 22.verbundenen Bodenstation 23 verbunden.

Analog dazu ist der Hochgeschwindigkeits-Schienenabschnitt

21 zur Uebertragung von Signalen S2 S3, S4 auf denselben mit einer mit einem Coder 24 verbundenen Bodenstation 25 verbunden. Die Bodenstation 25 versorgt den Schienenab- schnitt 21 auch noch zusätzlich mit dem Hilfssignal S5.

Auf dem Schienenabschnitt 20 sowie 21 befindet sich links je ein Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeug 26 mit einem mittels dem Hilfssignal S5 steuerbaren Decoder 27 und rechts je ein bisheriges Schienenfahrzeug 28 mit einem nicht umschaltbaren Decoder 29.

Fig.5 zeigt die den in Fig. 4 verwendeten Signalen Si bis S5 entsprechenden elektrischen Impulse, die bei Verwendung von Pulsfrequenzmodulation zur Uebertragung von Si .und von Pulsbreitenmodulation zur Uebertragung von S2 S3 und S4 be¬ nutzt werden.

Das Signal Si, wie es auf bisherigen Strecken benutzt wird, erzeugt einen Stromimpuls Ji dessen zeitliche Länge zwi¬ schen ti und t2 liegen kann.

Die Signale S2_r S3 und S4, wie sie bei Hochgeschwindigkeits¬ strecken benötigt werden, erzeugen Stromimpulse J2 _r J3 und J4, deren zeitliche Länge ebenfalls zwischen t und t2 lie¬ gen kann.

Es ist daher bei dieser anhand der Fig. 4 und 5 dargestell¬ ten Ausführungsform möglich, dass z.B. ein Impuls i die gleiche zeitliche Länge wie ein Impuls J3, und daher bei Verwendung von Pulsbreitendemodulation nicht von Ji unter¬ schieden werden kann.

Eine Hochgeschwindigkeits-Lokomotive 26 auf einem bisher üblichen Schienenabschnitt 20 könnte auf letzterem eine verhängnisvolle FalschInformation auslösen. Zur Vermeidung wird daher ausser den zu übertragenden Signalen S2, S3, S4 auf den Hochgeschwindigkeitsabschnitten 21 ein Hilfssignal S5 mitübertragen.

Dieses Hilfssignal bewirkt, dass der Decoder 27 nur bei Vorliegen dieses Hilfssignales, d.h. nur auf den Hochge¬ schwindigkeitsstreckenabschnitten 21, die Signale S2¹, 83" oder S4¹ erzeugt.

Liegt dieses Hilfssignal nicht vor, wie auf den Normal¬ strecken 20, so wird auch bei Vorliegen eines Signales Si, das zufällig einem Signal S2, S3 oder S4 entspricht, ein einem vorgegebenen einheitlichen Wert entsprechendes Signal Si" erzeugt»

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erhöhung der bisherigen Anzahl der von einer mit einem Coder versehenen Bodenstation auf ein auf einem mit der letzteren verbundenen Schienenab¬ schnitt sich befindenden, mit einem Decoder versehenen Schienenfahrzeug übertragbaren, untereinander unter- schiedlichen Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebertragung durch einen sowohl pulsfrequenzmodulierten als auch gleichzeitig pulsbreiten-modulierten Träger er¬ folgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Wechselstrom als Träger verwendet wird, und die Uebertragung induktiv erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Signale durch zeitlich verschieden lange, mehrere Halbwellen enthaltende ^'Wechselstromimpulse, abwechselnd mit strom¬ freien, ebenfalls zeitlich verschieden langen Strompau¬ sen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Pulsfrequenzmodulation sowohl durch die zeitliche Breite der Wechselstromimpulse als auch durch

O PI die zeitliche Breite der Strompausen bestimmt wird, wo¬ gegen die Pulsbreite ausschliesslich durch die Breite der Wechselstrompimpulse gegeben ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Breite der Wechselstromimpulse zur Pulsbreitenmodulation innerhalb des bisherigen Variationsbereiches des frequenzmodulierten Wechsel¬ stromimpulses erfolgt. 0

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die zeitlichen Breiten der Wechsel¬ stromimpulse und der Strompausen ganzzahligen, vorzugs¬ weise geradzahligen Vielfachen der Wechselstromhalbwel- 5 lenzeit entsprechen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Stromimpulse beim Spannungsnulldurchgang einer Wechselstromquelle einschaltet und beim Stromnulldurch- o gang desselben ausschaltet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Schaltung der Wechselstromquelle mittels elektronischer Mittel erfolgt. 5

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Decodierung mittels elektro¬ nischer Mittel erfolgt.

0 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass nach dem Decoder erst eine Auf¬ einanderfolge von einer bestimmten Anzahl von gleichen Impulssignalen ein entsprechendes Ausgangssignal be¬ wirkt.

10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Decoder digital die ein- und ausgeschalte¬ ten Halbwellen der Stromimpulse und Strompausen zählt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählvorrichtung des Decoders mit Hilfe einer elektronischen Schwungradschaltung mit der Frequenz der Wechselstromquelle synchronisiert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Decoder verwendet, der alle im Variationsbereich des bisherigen Signals vor- ^■ liegende Signale unterschiedslos als ein und dasselbe Signal wiedergibt.

13. Verfahren, vorzugsweise nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 12, zur Uebertragung von Signalen von min¬ destens zwei je einen Coder aufweisenden Bodenstationen auf je ein auf einem mit einer der letzteren verbunde¬ nen Schienenabschnitt sich befindenen mit je einem De¬ coder versehenen Schienenfahrzeug, wobei die letzteren auf beiden Schienenabschnitten verkehren können, und die den einzelnen Schienenabschnitten voneinander ge¬ trennt zugeführten Signale untereinander mindestens zeitweise mindestens teilweise verwechslungsfähig sind, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein Hilfs¬ signal von mindestens der einen Bodenstation auf den mit dieser verbundenen Schienenabschnitt überträgt und dass mindestens eines der Schienenfahrzeuge mit einem Decoder versehen ist, der bei Vorliegen des Hilfssig¬ nals eine unterschiedliche Auswertung der zu decodieren¬ den Eingangssignale bewirkt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dem einen Schienenabschnitt (1) zugeführte Sig-

O PI nal pulsfrequenzmoduliert wird, und dass man das zusam¬ men mit dem pulscodmodulierten Hilfssignal dem andern Schienenabschnitt (2) zugeführte Signal pulsbreitenmodu¬ liert, und dass der Decoder des einen Schienenfahrzeu¬ ges mit Pulsfrequenzmodulation und das andere Schienen¬ fahrzeug zusätzlich mit Pulsbreitendemodulation bezie¬ hungsweise Pulscodedemodulation arbeitet.