WO2002047955A1 - Zugbeeinflussungseinrichtung - Google Patents
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- WO2002047955A1 WO2002047955A1 PCT/DE2001/003763 DE0103763W WO0247955A1 WO 2002047955 A1 WO2002047955 A1 WO 2002047955A1 DE 0103763 W DE0103763 W DE 0103763W WO 0247955 A1 WO0247955 A1 WO 0247955A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- 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
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Definitions
- Such a train control device is known from German Offenlegungsschrift 44 20 215.
- This known train control device has line conductors laid in the track in the approach area of a railway signal, with which data signals are transmitted wirelessly to the rail vehicle by inductive coupling between the line conductor and a receiving antenna on the rail vehicle side.
- the data signals contain the signal term of the railway signal as useful information and are therefore suitable for the premature upgrading of signal terms that restrict driving.
- a transmission range with "waves” - as with the train control device according to the invention - achieves a very large transmission range because the waves separate from the antenna and the data signal transmission takes place in the "far field” instead of in the "near field”
- the range of the waves no longer requires an antenna installed in the track bed of the approach area, which significantly reduces the maintenance effort, since trackside maintenance work is only to be carried out on the radio device and no longer in the entire approach area in the fact that it is very safe from vandalism or theft, because there are no line conductors - high-quality copper lines - laid in the track that could be stolen or damaged
- the main advantage of the train control device according to the invention is that that directional antennas are provided for radiating the data signals; By using the directional antennas it is achieved that the transmission energy of the antenna is almost exclusively limited to the approach area of the railway signal; on the one hand, this reduces the risk that rail vehicles on other tracks can receive and evaluate data signals that are not actually intended for them
- the at least one directional antenna has at least an antenna gain of 10 for its main beam lobe.
- the antenna gain (G) is understood to mean the ratio or quotient between the maximum radiation intensity (S1) of the directional antenna in the main beam direction and the maximum radiation intensity (S2) of a so-called “isotropic” antenna; an isotropic antenna is an antenna that emits the same radiation intensity in all spatial directions. So the following should apply:
- Standard radio devices such as DECT, GSM, UMTS or Bluetooth radio devices are particularly inexpensive, so that it is considered advantageous if such standard radio devices are used in the train control device according to the invention.
- each railway signal has its own radio device with at least one in the direction of the respective one Directional antenna aligned with the approach area, each radio device transmitting data signals which indicate the signal term and a signal identifier of the respectively associated railway signal.
- a receiving device receiving the data signals is then to be provided in the rail vehicle, which uses only those data signals from the received data signals which contain as a signal identifier a target identifier which designates the rail signal to which the rail vehicle is to advance.
- a signal identifier In order to ensure that the rail vehicles only use the data signals that relate to their "target signal” and no others, a signal identifier must be added to the data signals that precisely identifies the railroad signal from which they originate. This is particularly easy and thus advantageously achieve that the signal identifier is transmitted by "data rate coding". Specifically, this means that each radio device is assigned an individual data rate value as the target identifier, which differs from the data rate values of the other radio devices, the radio devices are designed such that they each transmit the data signals at the data rate corresponding to the target identifier, and the rail vehicle-side receiving device is configured in this way is that the data signals received only use those data signals that are sent at the data rate corresponding to the target identifier.
- the train control device according to the invention can be produced particularly inexpensively and thus advantageously if all radio devices operate with the same carrier frequency or transmission frequency, because then all radio devices can be constructed identically. It is therefore considered advantageous if all radio devices are designed in this way. Tet are that they transmit their data signals independently of one another with the same carrier frequency and use the same data telegram type, each radio device, after the complete transmission of a data telegram, responds to a transmission pause specific to the radio device, during which no data signals are transmitted, and the receiving device on the rail vehicle is designed in this way that it only evaluates the received data signals if they were received at time intervals in which only one of the radio devices sent.
- the train control device according to the invention can be used, for example, for the premature upgrading of signal terms that restrict driving.
- the invention also relates to a method for wireless transmission of data signals to a rail vehicle located in the approach area of at least one railroad signal, the data signals specifying the signal term of the railroad signal.
- FIG. 1 shows a track system with an embodiment for a train control device according to the invention, with which the method according to the invention can also be carried out
- FIG. 2 shows an embodiment for a data telegram to be sent with the train control device according to FIG
- FIG. 3 shows data telegrams from radio devices of the train control device according to FIG. 1 over time.
- FIG. 1 shows a track system 5 with, for example, 4 railroad signals 10, 15, 20 and 25, each of which is assigned to a track of the track system 5; Specifically, a first railway signal 10 is assigned to a first track 30, a second railway signal 15 to a second track 35, a third railway signal 20 to a third track 40 and a fourth railway signal 25 to a fourth track 45.
- the four tracks 30, 35, 40 and 45 are connected via three switches 50, 55 and 60 to a feed track 70, via which rail vehicles can get to the four tracks 30, 35, 40 and 45.
- the direction of travel of the rail vehicles is identified by an arrow with the reference symbol 80.
- a transmission device 90 is arranged in the area of the feed track 70, which can exchange information signals with passing rail vehicles, for example via radio or a line conductor.
- the track area of the tracks 30, 35, 40 and 45 located in front of the railway signals in the direction of travel shall be called the approach area of these tracks below.
- the railway signals 10, 15, 20 and 25 are each equipped with a radio device which sends data signals in the direction of their respective approach area.
- the radio devices each equipped with a directional antenna, which are aligned in the direction of the approach area of the assigned railroad signal; this is shown schematically in FIG. 1 by the main beam lobes 140, 145, 150 and 160 of the directional antennas shown in broken lines.
- the data signals which are emitted by the directional antennas of the railway signals 10, 15, 20 and 25 are data signals which indicate the respective signal concept of the railway signal and contain a signal identifier which designates the railway signal.
- the arrangement according to FIG. 1 can be used, for example, for the premature upgrading of signal terms which restrict driving and which the rail vehicles previously - d. H. for example, have been transmitted on the feed track 70 by the transmitting device 90. This will now be described using the example of the first railway signal 10 to which a rail vehicle is to move:
- the transmitter 90 transmits a signal identifier to the rail vehicle, specifically the signal identifier of the railroad signal to which the rail vehicle is to move. Since the rail vehicle is to travel in the direction of the first rail signal 10, an information signal with the signal identifier Q for this first rail signal 10 is thus transmitted to the rail vehicle. The rail vehicle then has the information as to which railroad signal it will approach.
- the rail vehicle will then reach the first track 30 and thus the approach area of the first railroad signal 10 due to the corresponding setting of the points 50, 55 and 60.
- the rail vehicle with its rail vehicle-side receiving device receives the data signals transmitted by the radio device of the first rail signal 10; >> tt R
- a third variant for transmitting the data signals is now explained in connection with FIGS. 2 and 3:
- all radio devices transmit their data signals with the same carrier frequency, and in fact completely independently of one another - that is, without a central clock.
- the data signals have a predefined telegram structure; the upper part of FIG. 2 shows a data telegram D with an exemplary embodiment for a predetermined telegram structure.
- the data telegram D has "1" bits and a data rate of "".
- FIG. 2 shows the transmission of the data telegrams D over time; one recognizes that n (n, for example, equal to 3) telegrams are always sent one after the other. A transmission pause ⁇ tp is then then inserted, which can correspond, for example, to six times the telegram length of the data telegram D.
- FIG. 3 shows the time course of the data signals or the data telegrams for all railway signals 10, 15, 20 and 25; the time axis of the first railroad signal 10 in the figure with the term “Sigl”, the time axis of the second railroad signal 15 with the term “Sig2”, the time axis of the third railroad signal 15 with the term “Sig3” and the time axis of the fourth railroad signal 20 marked with the term "Sig4".
- the radio devices of the railway signals 10, 15, 20 and 25 send their data signals or their data telegrams D at different data rates; each radio device is assigned its own data rate, which differs from the data rate of the other radio devices.
- the data rate of the data telegrams serves as a signal identifier for the respective radio device or for the respective railway signal.
- the frequency of these time intervals .DELTA.tl, .DELTA.t3, .DELTA.t4, .DELTA.t5 or the time interval between the time intervals depends on the number of radio devices or railway signals, on the telegram length - that is, the number "n" of bits of data telegrams D -, on the length of the transmission pauses between the data telegrams and on the data rates "m" of the radio devices or on the ratio of the data rates to one another.
- a rail vehicle located in the approach area of the railway signal 10 is therefore - because of the partial spatial overlap of the transmission ranges of the radio devices - receiving the data signals of several different radio devices simultaneously while advancing on the railway signal 10; due to the identity of the transmission frequency or carrier frequency of the radio devices, this means that the received data telegrams cannot be used.
- the rail vehicle must therefore wait for the time intervals ⁇ tl, ⁇ t2, ⁇ t3, ⁇ t4, ⁇ t5, in which there is only one Radio device sends. If this is the case, the receiving device on the rail vehicle side measures the data rate at which the received data telegram was sent in accordance with any data rate measurement method.
- the rail vehicle uses the received data telegram; otherwise it will be discarded. In the latter case, the rail vehicle must then wait for the next time interval in which a single data telegram is sent again.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zugbeeinflussungseinrich-tung zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals (10) befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals (10) angeben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugbeeinflussungseinrichtung mit einem geringen Wartungsaufwand anzugeben.Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Zugbeeinflussungseinrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Eisenbahnsignal eine Funkeinrichtung zugeordnet ist, die die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug sendet, wobei die Funkeinrichtung zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne aufweist, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist.
Description
Beschreibung
Zugbeeinflussungseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zugbeeinflussungseinrich- tung zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals angeben.
Eine derartige Zugbeeinflussungseinrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 44 20 215 bekannt. Diese vorbekannte Zugbeeinflussungseinrichtung weist im Anrückbereich eines Eisenbahnsignals im Gleis verlegte Linienleiter auf, mit denen Datensignale drahtlos durch induktive Kopplung zwischen Linienleiter und einer schienenfahrzeugseitigen Empfangsantenne zum Schienenfahrzeug übermittelt werden. Die Datensignale enthalten als NutzInformation den Signalbegriff des Eisenbahnsignals und sind daher zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugbeeinflussungseinrichtung anzugeben, die einen geringeren Wartungsaufwand erfordert als die vorbekannte Zugbeeinflussungseinrich- tung.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Zugbeeinflussungseinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Eisenbahnsignal eine Funkeinrichtung zuge- ordnet ist, die die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug sendet, wobei die Funkeinrichtung zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne aufweist, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung besteht darin, dass sie keinen streckensei- tigen Wartungsaufwand mehr erfordert, weil im Gleis keine An-
tenneneinrichtungen wie Linienleiter oder dergleichen mehr vorhanden sind. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung konkret dadurch erreicht, dass die Da- tensignale über Funk übermittelt werden. Eine Funkverbindung unterscheidet sich von der eingangs im Zusammenhang mit der vorbekannten Zugbeeinflussungseinrichtung erwähnten induktiven Kopplung von Magnetfeldern dadurch, dass die Datensignale mit „Wellen" und nicht mit „Feldern" übertragen werden. Bei der induktiven Kopplung erfolgt die Datensignalübertragung im Nahfeld der im Gleis verlegten Linienleiter, wodurch lediglich Abstände von wenigen 10 cm zwischen Linienleiter und Schienenfahrzeug überbrückt werden können; aus diesem Grunde ist es bei der vorbekannten Zugbeeinflussungseinrichtung erforderlich, dass im gesamten Anrückbereich des Eisenbahnsig- nals Linienleiter verlegt sind. Abgesehen von den dadurch bei der Installation der vorbekannten Zugbeeinflussungseinrich- tung entstehenden hohen Installationskosten führt dies auch zu einem hohen Wartungsaufwand, weil der Linienleiter im gesamten Anrückbereich regelmäßig auf seine Unversehrtheit hin kontrolliert werden muss . Im Unterschied dazu wird bei einer Übertragung mit „Wellen" - wie bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung - eine sehr große Sendereichweite erreicht, weil sich nämlich die Wellen von der Antenne ablösen und die Datensignalübertragung im „Fernfeld" statt im „Nahfeld" erfolgt. Aufgrund der großen Reichweite der Wellen ist bei der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung keine im Gleisbett des Anrückbereichs verlegte Antenne mehr erforderlich, wodurch der Wartungsaufwand deutlich reduziert ist; denn streckenseitige Wartungsarbeiten sind lediglich noch an der Funkeinrichtung durchzuführen und nicht mehr im gesamten Anrückbereich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung besteht darin, dass sie sehr ungefährdet ist von Vandalismus oder Diebstahl, weil nämlich im Gleis keine Linienleiter - also hochwertige Kupferleitungen - mehr verlegt sind, die gestohlen oder beschädigt werden könnten. Ein dritter wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung besteht darin,
dass zum Abstrahlen der Datensignale Richtantennen vorgesehen sind; durch den Einsatz der Richtantennen wird nämlich erreicht, dass die Sendeenergie der Antenne fast ausschließlich auf den Anrückbereich des Eisenbahnsignals beschränkt wird; zum einen reduziert dies die Gefahr, dass Schienenfahrzeuge auf anderen Gleisen Datensignale empfangen und auswerten können, die eigentlich nicht für sie gedacht sind, und zum anderen wird Sendeenergie gespart, weil nur der Anrückbereich mit „Wellen" bestrahlt werden muss.
Um zu erreichen, dass die Funkeinrichtung die Datensignale möglichst ausschließlich in den „eigenen" Anrückbereich sendet - also in den Anrückbereich des zugeordneten Eisenbahnsignals - wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die mindes- tens eine Richtantenne für ihre Hauptstrahlkeule mindestens einen Antennengewinn von 10 aufweist. Unter dem Antennengewinn (G) wird dabei das Verhältnis bzw. der Quotient zwischen maximaler Strahlungsintensität (Sl) der Richtantenne in Hauptstrahlrichtung und der maximalen Strahlungsintensität (S2) einer sogenannten „isotropen" Antenne verstanden; eine isotrope Antenne ist eine Antenne, die in alle Raumrichtungen die gleiche Strahlungsintensität abgibt. Es soll also gelten:
G = S1/S2 > 10
Besonders kostengünstig sind Standard-Funkeinrichtungen wie beispielsweise DECT-, GSM-, UMTS- oder Bluetooth-Funkeinrichtungen, so dass es als vorteilhaft angesehen wird, wenn solche Standard-Funkeinrichtungen bei der erfindungsgemäßen Zug- beeinflussungseinrichtung eingesetzt werden.
Für den Fall, dass der Anrückbereich durch eine Gleisanlage mit sich verzweigenden Gleisen mit mehreren Eisenbahnsignalen gebildet ist, wird es gemäß einer Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung als vorteilhaft angesehen, wenn jedem Eisenbahnsignal jeweils eine eigene Funkeinrichtung mit mindestens einer in Richtung des jeweiligen
Anrückbereichs ausgerichteten Richtantenne zugeordnet ist, wobei jede Funkeinrichtung Datensignale sendet, die den Signalbegriff sowie eine Signalkennung des jeweils zugeordneten Eisenbahnsignals angeben. In dem Schienenfahrzeug ist dann eine die Datensignale empfangende Empfangseinrichtung vorzusehen, die von den empfangenen Datensignale ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet, die als Signalkennung eine das Eisenbahnsignal, auf das das Schienenfahrzeug vorrücken soll, bezeichnende Sollkennung enthalten. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass jedes Eisenbahnsignal seine eigene Funkeinrichtung aufweist und somit autark arbeiten kann.
Um sicherzustellen, dass die Schienenfahrzeuge ausschließlich die Datensignale verwerten, die sich auf ihr „Zielsignal" beziehen und keine anderen, muss den Datensignalen also jeweils eine Signalkennung beigefügt werden, die das Eisenbahnsignal, von dem sie stammen, genau bezeichnen. Dies lässt sich besonders einfach und damit vorteilhaft dadurch erreichen, dass die Signalkennung durch eine „Datenratekodierung" übertragen wird. Dies bedeutet konkret, dass jeder Funkeinrichtung als Sollkennung ein individueller Datenratewert zugeordnet ist, der sich von den Datenratewerten der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet, die Funkeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass sie die Datensignale jeweils mit der der Sollkennung entsprechenden Datenrate übertragen, und die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie von den empfangenen Datensignalen ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet, die mit der der Sollken- nung entsprechenden Datenrate gesendet sind.
Besonders kostengünstig und damit vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Zugbeeinflussungseinrichtung herstellen, wenn alle Funkeinrichtungen mit derselben Trägerfrequenz bzw. Sendefrequenz arbeiten, weil dann alle Funkeinrichtungen identisch aufgebaut sein können. Es wird daher als vorteilhaft angesehen, wenn alle Funkeinrichtungen derart ausgestal-
tet sind, dass sie unabhängig voneinander ihre Datensignale mit derselben Trägerfrequenz übertragen und dabei denselben Datentelegrammtyp verwenden, wobei jede Funkeinrichtung nach der vollständigen Übertragung eines Datentelegramms jeweils eine funkeinrichtungsindividuelle Sendepause einhält, während der keine Datensignale gesendet werden, und die schienenfahr- zeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die empfangenen Datensignale nur dann auswertet, sofern diese in Zeitintervallen empfangen wurden, in denen aus- schließlich eine einzige der Funkeinrichtungen gesendet hat.
Die erfindungsgemäße Zugbeeinflussungseinrichtung lässt sich beispielsweise zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen verwenden.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals angeben.
Ein derartiges Verfahren ist aus der eingangs genannten Of- fenlegungsschrift bekannt.
Um bei einem solchen Verfahren einen geringen Wartungsaufwand der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Komponenten zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug gesendet werden, wobei zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne verwendet wird, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Die Vorteile des erfin- dungsgemäßen Verfahrens und die der vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Vor-
teilen der erfindungsgemäßen Zugbeeinflussungseinrichtung und deren Weiterbildungen.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt Figur 1 eine Gleisanlage mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Zugbeeinflussungseinrichtung, mit der sich auch das erfindungsgemäße Verfahren durchführen lässt, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein mit der Zugbeeinflussungseinrichtung gemäß Figur 1 zu versendendes Datentelegramm und
Figur 3 Datentelegramme von Funkeinrichtungen der Zugbeeinflussungseinrichtung gemäß Figur 1 im zeitlichen Verlauf.
Die Figur 1 zeigt eine Gleisanlage 5 mit beispielsweise 4 Ei- senbahnsignalen 10, 15, 20 und 25, die jeweils einem Gleis der Gleisanlage 5 zugeordnet sind; konkret ist ein erstes Eisenbahnsignal 10 einem ersten Gleis 30, ein zweites Eisenbahnsignal 15 einem zweiten Gleis 35, ein drittes Eisenbahnsignal 20 einem dritten Gleis 40 und ein viertes Eisenbahn- signal 25 einem vierten Gleis 45 zugeordnet. Die vier Gleise 30, 35, 40 und 45 sind über drei Weichen 50, 55 und 60 mit einem Zuführgleis 70 verbunden, über das Schienenfahrzeuge zu den vier Gleisen 30, 35, 40 und 45 gelangen können. In der Figur 1 ist die Fahrtrichtung der Schienenfahrzeuge mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 80 gekennzeichnet. Im Bereich des Zuführgleises 70 ist eine Sendeeinrichtung 90 angeordnet, die beispielsweise über Funk oder über einen Linienleiter mit vorbeifahrenden Schienenfahrzeuge Informationssignale austauschen kann.
Der jeweils in Fahrtrichtung vor den Eisenbahnsignalen befindliche Gleisbereich der Gleise 30, 35, 40 und 45 soll nachfolgend Anrückbereich dieser Gleise genannt werden.
Die Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 sind jeweils mit einer Funkeinrichtung ausgestattet, die Datensignale in Richtung ihres jeweiligen Anrückbereichs sendet. Hierzu sind die Funk-
einrichtungen jeweils mit einer Richtantenne ausgestattet, die in Richtung des Anrückbereiches des zugeordneten Ξisen- bahnsignals ausgerichtet sind; dies ist in der Figur 1 durch die gestrichelt gezeichneten Hauptstrahlkeulen 140, 145, 150 und 160 der Richtantennen schematisch dargestellt.
Bei den Datensignalen, die von den Richtantennen der Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 abgestrahlt werden, handelt es sich um Datensignale, die den jeweiligen Signalbegriff des Eisenbahnsignals angeben und eine das Eisenbahnsignal bezeichnende Signalkennung enthalten.
Die Anordnung gemäß der Figur 1 kann beispielsweise zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen verwendet werden, die den Schienenfahrzeugen vorher - d. h. beispielsweise auf dem Zuführgleis 70 durch die Sendeeinrichtung 90 - übertragen worden sind. Dies soll nun am Beispiel des ersten Eisenbahnsignals 10 beschrieben werden, auf das sich ein Schienenfahrzeug zubewegen soll :
Zunächst wird mit der Sendeeinrichtung 90 dem Schienenfahrzeug eine Signalkennung übermittelt, und zwar die Signalkennung von demjenigen Eisenbahnsignal, auf das sich das Schienenfahrzeug zubewegen soll. Da das Schienenfahrzeug in Rich- tung auf das erste Eisenbahnsignal 10 fahren soll, wird dem Schienenf hrzeug also ein Informationssignal mit der Signalkennung Q für dieses erste Eisenbahnsignal 10 übermittelt. Damit liegt in dem Schienenfahrzeug dann die Information vor, auf welches Eisenbahnsignal es zufahren wird.
Bei der weiteren Fahrt wird das Schienenfahrzeug dann aufgrund der entsprechenden Weichenstellung der Weichen 50, 55 und 60 auf das erste Gleis 30 und damit in den Anrückbereich des ersten Eisenbahnsignal 10 gelangen. In diesem Anrückbe- reich wird das Schienenfahrzeug mit seiner schienenfahrzeug- seitigen Empfangseinrichtung die von der Funkeinrichtung des ersten Eisenbahnsignals 10 gesendeten Datensignale empfangen;
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ausfiltern kann, die mit der der Signalkennung Q des ersten Eisenbahnsignals 10 entsprechenden Frequenz gesendet werden.
Statt dessen kann die Übertragung der Datensignale auch im Zeitmultiplexverfahren erfolgen; so können die Funkeinrichtungen der Eisenbahnsignale mit einem für alle Funkeinrichtungen identischen Zeittakt versorgt werden; die Funkeinrichtungen würden dann ausschließlich in den für sie fest vorgegebenen - also reservierten - Zeitschlitzen Datensignale sen- den.
Eine dritte Variante zum Übertragen der Datensignale wird nun im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 erläutert: Bei dieser dritten Variante senden alle Funkeinrichtungen ihre Datensig- nale mit derselben Trägerfrequenz, und zwar völlig unabhängig voneinander - also ohne einen zentralen Takt. Die Datensignale weisen dabei eine vorgegebene Telegramm-Struktur auf; ein Datentelegramm D mit einem Ausführungsbeispiel für eine vorgegebene Telegramm-Struktur zeigt der obere Teil der Figur 2. Das Datentelegramm D weist "1" Bits und eine Datenrate von " " auf.
Der untere Teil der Figur 2 zeigt die Übertragung der Datentelegramme D im zeitlichen Ablauf; man erkennt, dass stets n (n beispielsweise gleich 3) Telegramme direkt hintereinander gesendet werden. Anschließend wird dann eine Sendepause Δtp eingelegt, die beispielsweise dem sechsfachen der Telegrammlänge des Datentelegramms D entsprechen kann.
Die Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Datensignale bzw. der Datentelegramme für alle Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25; dabei ist die Zeitachse des ersten Eisenbahnsignals 10 in der Figur mit dem Begriff "Sigl", die Zeitachse des zweiten Eisenbahnsignals 15 mit dem Begriff "Sig2", die Zeit- achse des dritten Eisenbahnsignals 15 mit dem Begriff "Sig3 und die Zeitachse des vierten Eisenbahnsignals 20 mit dem Begriff "Sig4" gekennzeichnet. Man erkennt in der Figur 3,
dass die Funkeinrichtungen der Eisenbahnsignale 10, 15, 20 und 25 ihre Datensignale bzw. ihre Datentelegramme D mit unterschiedlichen Datenraten senden; jeder Funkeinrichtung ist nämlich eine eigene Datenrate zugeordnet, die sich von der Datenrate der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet. Die Datenrate der Datentelegramme dient dabei als Signalkennung für die jeweilige Funkeinrichtung bzw. für das jeweilige Eisenbahnsignal .
Die Tatsache, dass sich die Datenraten unterscheiden, führt dazu, dass sich die Datentelegramme D der einzelnen Funkeinrichtungen im zeitlichen Verlauf gegeneinander verschieben; so zeigt die Figur 3, dass es bereits nach einer Zeitdauer, die nur wenigen Telegrammlängen des Datentelegramms D ent- spricht, zu Zeitintervallen Δtl, Δt2 , Δt3 , Δt4, Δt5 kommt, in denen ausschließlich nur eine einzige Funkeinrichtung sendet; und zwar selbst dann, wenn - wie in der Figur 3 gezeigt - die vier Funkeinrichtungen zu einem Zeitpunkt t=0 "im Takt senden". Die Häufigkeit dieser Zeitintervalle Δtl, Δt2 , Δt3 , Δt4, Δt5 bzw. der zeitliche Abstand zwischen den Zeitintervallen hängt ab von der Anzahl der Funkeinrichtungen bzw. der Eisenbahnsignale, von der Telegrammlänge - also der Anzahl "n" der Bits der Datentelegramme D -, von der Länge der Sendepausen zwischen den Datentelegrammen und von den Datenraten "m" der Funkeinrichtungen bzw. von dem Verhältnis der Datenraten zueinander .
Ein im Anrückbereich des Eisenbahnsignals 10 befindliches Schienenfahrzeug wird also - wegen der teilweisen räumlichen Überlappung der Sendebereiche der Funkeinrichtungen - während des Vorrückens auf das Eisenbahnsignal 10 zum Teil die Datensignale mehrerer verschiedener Funkeinrichtungen gleichzeitig empfangen; dies führt aufgrund der Identität der Sendefre- quenz bzw. Trägerfrequenz der Funkeinrichtungen dazu, dass die empfangenen Datentelegramme nicht verwertbar sind. Das Schienenfahrzeug muss also auf die Zeitintervalle Δtl, Δt2 , Δt3, Δt4, Δt5 warten, in denen ausschließlich eine einzige
Funkeinrichtung sendet. Ist dies der Fall, so misst die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung gemäß einem beliebigen Datenratemessverfahren die Datenrate, mit der das empfangene Datentelegramm gesendet wurde. Entspricht dann die gemessene Datenrate der vorgegebenen Datenrate, die durch die von der Sendeeinrichtung 90 übermittelte Signalkennung festgelegt bzw. vorgegeben ist, so verwertet das Schienenfahrzeug das empfangene Datentelegramm; andernfalls wird es verworfen. Im letztgenannten Fall muss das Schienenfahrzeug dann auf das nächste Zeitintervall warten, in dem wieder ein einziges Datentelegramm gesendet wird.
Claims
1. Zugbeeinflussungseinrichtung zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals (10) befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals (10) angeben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - dem Eisenbahnsignal (10) eine Funkeinrichtung zugeordnet ist, die die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug sendet, wobei die Funkeinrichtung zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne aufweist, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist.
2. Zugbeeinflussungseinrichtung 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
- die mindestens eine Richtantenne für ihre Hauptstrahlkeule
(140) mindestens einen Antennengewinn von 10 aufweist.
3. Zugbeeinflussungseinrichtung 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 Funkeinrichtung eine DECT-, GSM-, UMTS- oder Bluetooth-Funkeinrichtung ist.
4. Zugbeeinflussungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Falle, dass der Anrückbereich durch eine Gleisanlage (5) mit sich verzweigenden Gleisen (70, 30, 35, 40, 45) mit mehreren Eisenbahnsignalen (10, 15, 20, 25) gebildet ist, jedem Eisenbahnsignal jeweils eine eigene Funkeinrichtung mit mindestens einer in Richtung des jeweiligen Anrückbereichs ausgerichteten Richtantenne zugeordnet ist, - wobei jede Funkeinrichtung Datensignale sendet, die den Signalbegriff sowie eine Signalkennung (Q) des jeweils zugeordneten Eisenbahnsignals angeben, und in dem Schienenfahrzeug eine die Datensignale empfangende Empfangseinrichtung vorhanden ist, die von den empfangenen Datensignale ausschließlich die Datensignale verwertet, die als Signalkennung eine das Eisenbahnsignal (10) , auf das das Schienenfahrzeug vorrücken soll, bezeichnende Sollkennung (Q) enthalten.
5. Zugbeeinflussungseinrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - jeder Funkeinrichtung als Sollkennung (Q) ein individueller Datenratewert zugeordnet ist, der sich von den Daten- ratewerten der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet, - die Funkeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass sie die Datensignale jeweils mit der der Sollkennung (Q) ent- sprechenden Datenrate übertragen und die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie von den empfangenen Datensignalen ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet, die mit der der Sollkennung entsprechenden Datenrate gesendet sind.
6. Zugbeeinflussungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - alle Funkeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass sie unabhängig voneinander ihre Datensignale (D) mit derselben Trägerfrequenz übertragen und dabei denselben Datentele- grammtyp verwenden,
- wobei jede Funkeinrichtung nach der vollständigen Übertragung eines Datentelegramms jeweils eine funk- einrichtungsindividuelle Sendepause einhält, während der keine Datensignale gesendet werden,
- und die schienenfahrzeugseitige Empfangseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die empfangenen Datensignale nur dann auswertet, sofern diese in Zeitintervallen (Δtl, Δt2, Δt3, Δt4, Δt5=) empfangen wurden, in denen aus- schließlich eine einzige der Funkeinrichtungen gesendet hat.
7. Zugbeeinflussungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datensignale zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen übertragen werden.
8. Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Datensignalen an ein sich im Anrückbereich mindestens eines Eisenbahnsignals (10) befindliches Schienenfahrzeug, wobei die Datensignale den Signalbegriff des Eisenbahnsignals (10) angeben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - die Datensignale mit Funkwellen zum Schienenfahrzeug gesendet werden, wobei zum Abstrahlen der Funkwellen mindestens eine Richtantenne verwendet wird, deren Hauptstrahlkeule in Richtung Anrückbereich ausgerichtet ist.
9. Verfahren 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
- mindestens eine Richtantenne verwendet wird, die für ihre Hauptstrahlkeule (140) mindestens einen Antennengewinn -von 10 aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Funkwellen im DECT-, GSM-, UMTS- oder Bluetooth-Stan- dard gesendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Falle, dass der Anrückbereich durch eine Gleisanlage (5) mit sich verzweigenden Gleisen mit mehreren Eisenbahnsignalen gebildet ist, die Funksignale mit eisenbahnsig- nalindividuellen Funkeinrichtungen gesendet werden, die jeweils mindestens eine in Richtung Anrückbereich des jeweiligen Eisenbahnsignals ausgerichtete Richtantenne aufweisen,
- wobei mit jeder Funkeinrichtung Datensignale gesendet werden, die den Signalbegriff sowie eine Signalkennung des jeweils zugeordneten Eisenbahnsignals angeben, und in dem Schienenfahrzeug die Datensignale empfangen werden und von den empfangenen Datensignale ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet werden, die als Signalkennung eine das Eisenbahnsignal, auf das das Schienenfahrzeug vorrücken soll, bezeichnende Sollkennung (Q) enthalten.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - jeder Funkeinrichtung als Sollkennung (Q) ein individueller Datenratewert zugeordnet wird, der sich von den Daten- ratewerten der übrigen Funkeinrichtungen unterscheidet,
- mit den Funkeinrichtungen die Datensignale jeweils mit der der Sollkennung entsprechenden Datenrate übertragen werden und
- mit einer schienenf hrzeugseitigen Empfangseinrichtung von den empfangenen Datensignalen ausschließlich diejenigen Datensignale verwertet werden, die die der Sollkennung (Q) entsprechende Datenrate aufweisen.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- mit allen Funkeinrichtungen unabhängig voneinander die Da- tensignale mit derselben Trägerfrequenz übertragen werden,
- wobei derselbe Datentelegrammtyp für alle Funkeinrichtungen verwendet wird und
- nach der vollständigen Übertragung eines Datentelegramms (D) jeweils eine funkeinrichtungsindividuelle Sendepause eingehalten wird, in der keine Datensignale gesendet werden, und die mit der schienenfahrzeugseitigen Empfangseinrichtung empfangenen Datensignale nur dann verwertet werden, sofern sie in Zeitintervallen (Δtl, Δt2 , Δt3 , Δt4, Δt5) empfangen wurden, in denen ausschließlich von einer einzigen der Funkeinrichtungen Datensignale gesendet wurden.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - die Datensignale zum vorzeitigen Aufwerten von fahrteinschränkenden Signalbegriffen übertragen werden.
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