WO2007020152A1 - Kommunikationssystem, insbesondere zur zugbeeinflussung von schienenfahrzeugen - Google Patents

Kommunikationssystem, insbesondere zur zugbeeinflussung von schienenfahrzeugen Download PDF

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WO2007020152A1
WO2007020152A1 PCT/EP2006/064526 EP2006064526W WO2007020152A1 WO 2007020152 A1 WO2007020152 A1 WO 2007020152A1 EP 2006064526 W EP2006064526 W EP 2006064526W WO 2007020152 A1 WO2007020152 A1 WO 2007020152A1
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route
track
line conductor
communication system
rail vehicles
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PCT/EP2006/064526
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Inventor
Axel Paulsburg
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems

Definitions

  • the invention relates to a communication system for track-guided vehicles, in particular for train control of rail vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • Communication systems kom in railway systems for use ⁇ men are known in particular for the train control system of rail vehicles.
  • the rail vehicles move along the routes where at different distances track facilities are available.
  • the route facilities transmit continuous or quasi-continuous data to the rail vehicles, which have appropriate vehicle facilities for this purpose.
  • line conductor loops are present on the route, which are each connected to one of the track facilities. If a rail vehicle passes a line conductor loop, an inductive connection to the vehicle device can be produced via it, via which the data exchange takes place by means of a modulated high-frequency signal.
  • the data ⁇ transmission is subject to drive with an elongate extension of the routes, having the moving rail vehicles, with the varied route topology, the ground level, elevated and undertunnelte areas, with the influences by the driving currents in the overhead line to the particular environment of the rail operators or the busbar and the influences by the rails themselves.
  • the data can also be exchanged with several trains on a line conductor loop.Transition from one line conductor loop to the next is supported by the train control system, for example by the associated train control system Synchronous with the movement of the rail vehicle, the data must be switched to the next line loop, which requires localization of the rail vehicles
  • the frequency ranges must be frequencies of the system "to ⁇ antenna of the vehicle equipment - line conductor loop" satisfy ⁇ true be, but causing only a reduced bandwidth and therefore a reduced data transfer rate ⁇ yields.
  • the object of the invention is to provide a communication system for track-guided vehicles, which is particularly suitable for train control and is independent of the train control and the data between vehicle and track facilities with a lower sensitivity to interference and a wider range of Fre ⁇ quency channels has.
  • the route and the track are determined by the tracking, the line conductor loops are arranged in the track.
  • a well-functioning system results when the track-guided vehicles are rail vehicles, the track guidance by means of rails and the line conductor loops are arranged between the rails.
  • the gene on traveling routes of a route network bewe ⁇ .
  • traveling routes consecutiveivelynleiterschlei- are seen in the longitudinal direction travel distance between the two running rails arranged fen.
  • Each line conductor loop is connected to a link device (link device) which couples a modulated high-frequency signal into the line conductor loop for data transmission.
  • the rail vehicles have a vehicle device which has at least one antenna over which an inductive connection with the line conductor loop can be produced when passing the line conductor loop.
  • the rail vehicle and the antenna must be doing close enough in the line conductor loop befin ⁇ .
  • the connection of the track facilities with a communication center takes place here via the Strommakersslei ⁇ tions of electric rail vehicles (Power Line Communication).
  • the OFDM method is used, which stands for Orthogonal Frequency Division Multiplexing.
  • the OFDM method is a multicarrier method in which, instead of a single signal carrier, a multiplicity of signal carriers are simultaneously modulated. Each individual carrier is phase and amplitude modulated, carrying the information of several bits per symbol to be transmitted.
  • the symbol duration is many times longer than a single-carrier method since the data is transmitted in parallel. This results in a longer stable high frequency signal. In particular, echoes do not lead to a deterioration of the high-frequency signal.
  • trackside facilities may transmit on the same frequency, it only being necessary to ensure that remote trackside facilities do not make a significant contribution to the overall local signal with respect to the transmission signal.
  • the range of the transceivers depends on the
  • Vehicle equipment and track facilities and thus the number of devices required per kilometer from the transmission and damping characteristics of the line conductor and must be selected according to the number of rail vehicles and depending on the desired transmission rate.
  • the driver of the vehicle just a marker and the like, for example a Dash, nacheutic.
  • the transmission would depend exclusively on the width of the line conductor loop and the distance of the vehicle antenna from the line conductor loop, which would have to be taken into consideration in terms of accuracy during the descent.
  • metallic elements in particular rails, to be laid partially or completely along the route instead of line conductor loops, which only has to form a loop which can be inductively coupled to the vehicle antenna.
  • Suitable for this purpose are S-connectors (for example from the LZB700), track chokes with insulating joints (for example 60 Hz track circuits) or combinations of these.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für spurgeführte Fahrzeuge, insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen, die sich längs einer Fahrstrecke bewegen, an der Streckeneinrichtungen (Streckengeräten) vorgesehen sind, welche Daten mit einer in den Schienenfahrzeugen angeordneten Fahrzeugeinrichtung austauschen können, wobei der Datenaustausch mittels eines modulierten Hochfrequenzsignals über an der Fahrstrecke vorgesehene Linienleiterschleif en erfolgt, die jeweils mit einer der Streckeneinrichtungen verbunden und beim Passieren eines Schienenfahrzeugs mit dessen Fahrzeugeinrichtung induktiv verbindbar sind. Um die Daten zwischen Fahrzeug- und Streckeneinrichtungen mit einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber Störungen und eine größere Bandbreite übertragen zu können, wird vorgeschlagen dass das Hochfrequenzsignal mit Hilfe des Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Verfahrens moduliert ist.

Description

Beschreibung
Kommunikationssystem, insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für spurgeführte Fahrzeuge, insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kommunikationssysteme, die bei Bahnsystemen zum Einsatz kom¬ men, sind insbesondere zur Zugbeeinflussung von Schienenfahrzeugen bekannt. Die Schienenfahrzeuge bewegen sich dabei längs von Fahrstrecken, an denen in unterschiedlichen Abständen Streckeneinrichtungen vorhanden sind. Die Streckenein- richtungen übertragen kontinuierlich oder quasi kontinuierlich Daten zu den Schienenfahrzeugen, die hierzu über entsprechende Fahrzeugeinrichtungen verfügen. Zum Datenaustausch sind an der Fahrstrecke Linienleiterschleifen vorhanden, die jeweils mit einer der Streckeneinrichtungen verbunden sind. Passiert ein Schienenfahrzeug eine Linienleiterschleife, so ist über diese eine induktive Verbindung zur Fahrzeugeinrichtung herstellbar, über welche der Datenaustausch mittels eines modulierten Hochfrequenzsignals erfolgt. Die Datenüber¬ tragung unterliegt dabei dem besonderen Umfeld des Bahnbe- triebs mit einer lang gestreckten Ausdehnung der Fahrstrecken, mit den fahrenden Schienenfahrzeugen, mit der vielfältigen Streckentopologie, die ebenerdige, aufgeständerte und untertunnelte Bereiche aufweist, mit den Einflüssen durch die Antriebsströme in der Oberleitung oder der Stromschiene und mit den Einflüssen durch die Schienen selbst. Dabei werden hohe Anforderungen an die örtliche und zeitliche Verfügbar¬ keit der Datenübertragung gestellt. Bei den Linienzugbeeinflussungssystemen werden die Linienlei- terschleifen mit endlicher Länge „Stoß an Stoß" verlegt. Durch Zeitmultiplexbetrieb kann der Datenaustausch auch mit mehreren auf einer Linienleiterschleife befindlichen Zügen erfolgen. Ein Übergang von einer Linienleiterschleife zur nächsten wird dabei vom Zugbeeinflussungssystem unterstützt, indem beispielsweise die zugehörigen Daten synchron zur Bewegung des Schienenfahrzeugs auf die nächste Linienleiter- schleife geschaltet werden, was aber eine Lokalisierung der Schienenfahrzeuge voraussetzt. Zur Datenübertragung über die Linienleiterschleifen werden gleiche Frequenzbereiche verwendet, so dass ein Übersprechen zwischen den Linienleiter- schleifen durch konstruktive Maßnahmen oder die Nutzung unterschiedlicher Frequenzen oder logischer Ausschlüsse vermie- den werden muss. Die Sicherstellung ausreichender Sende- /Empfangspegel erfolgt dadurch, dass die Frequenzbereiche (Frequenzkanäle) mit den Resonanzfrequenzen des Systems „An¬ tenne der Fahrzeugeinrichtung - Linienleiterschleife" abge¬ stimmt werden, wodurch sich allerdings nur eine verringerte Bandbreite und damit auch eine verringerte Datenübertragungs¬ rate ergibt .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem für spurgeführte Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, das ins- besondere zur Zugbeeinflussung geeignet ist sowie unabhängig von der Zugbeeinflussung ist und das Daten zwischen Fahrzeug- und Streckeneinrichtungen mit einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber Störungen und eine größere Bandbreite der Fre¬ quenzkanäle aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An¬ spruchs 1 gelöst; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen . Die Lösung der Aufgabe sieht vor, dass das Hochfrequenzsignal mit Hilfe des Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Ver- fahrens moduliert ist.
Zweckmäßigerweise werden die Fahrstrecke und der Fahrweg durch die Spurführung festgelegt, wobei die Linienleiter- schleifen im Fahrweg angeordnet sind.
Ein gut funktionierendes System ergibt sich, wenn die spurge- führten Fahrzeuge Schienenfahrzeuge sind, die Spurführung mittels Fahrschienen erfolgt und die Linienleiterschleifen zwischen den Fahrschienen angeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben.
Grundlage ist ein Bahnsystem für elektrische Schienenfahrzeuge, die sich auf Fahrstrecken eines Streckennetzes bewe¬ gen. Zur Steuerung der Schienenfahrzeuge sind zwischen den beiden Fahrschienen der Fahrstrecken in Fahrstreckenlängsrichtung gesehen hintereinander liegende Linienleiterschlei- fen angeordnet. Jede Linienleiterschleife ist mit einer Streckeneinrichtung (Streckengerät) verbunden, welches zur Datenübertragung ein moduliertes Hochfrequenzsignal in die Linienleiterschleife einkoppelt bzw. empfängt.
Dazu korrespondierend verfügen die Schienenfahrzeuge über eine Fahrzeugeinrichtung, welche mindestens eine Antenne auf¬ weisen, über die beim Passieren der Linienleiterschleife eine induktive Verbindung mit der Linienleiterschleife herstellbar ist. Das Schienenfahrzeug und damit die Antenne müssen sich dabei nahe genug im Bereich der Linienleiterschleife befin¬ den . Die Verbindung der Streckeneinrichtungen mit einer Kommunikationszentrale erfolgt hierbei über die Stromversorgungslei¬ tungen der elektrischen Schienenfahrzeuge (Power Line Commu- nication) .
Zur Modulation des Hochfrequenzsignals wird das OFDM-Verfah- ren verwendet, das für Orthogonal Frequency Division MuI- tiplexing steht. Das OFDM-Verfahren ist ein Mehrträgerverfahren, bei dem anstatt eines einzelnen Signalträgers eine Viel- zahl von Signalträgern gleichzeitig moduliert wird. Jeder einzelne Träger wird phasen- und amplitudenmoduliert und trägt so die Information von mehreren Bits pro zu übertragendem Symbol. Die Symboldauer ist gegenüber einem Einträger- Verfahren um ein Vielfaches länger, da die Daten parallel übertragen werden. Dies führt resultierend zu einem länger stabilen Hochfrequenzsignal. Insbesondere führen Echos zu keiner Verschlechterung des Hochfrequenzsignals.
Insbesondere dürfen mehrere Streckeneinrichtungen auf der gleichen Frequenz senden, wobei nur sichergestellt werden muss, dass entfernte Streckeneinrichtungen bezüglich des Sendesignals keinen signifikanten Anteil am lokalen Gesamtsignal stellen .
Dabei hängt die Reichweite der Sende-/Empfangsgeräte der
Fahrzeugeinrichtungen und Streckeneinrichtungen und somit die Anzahl der benötigten Geräte je Streckenkilometer von den Übertragungs- und Dämpfungseigenschaften des Linienleiters ab und muss je nach Anzahl der Schienenfahrzeuge und je nach ge- wünschter Übertragungsrate entsprechend gewählt werden.
Anstelle von Schienenfahrzeugen als spurgeführte Fahrzeuge ist es auch möglich, dass der Fahrer des Fahrzeugs einfach einer Markierung und dergleichen, beispielsweise einem Strich, nachfährt. Dabei wäre die Übertragung ausschließlich von der Breite der Linienleiterschleife und der Entfernung der Fahrzeugantenne von der Linienleiterschleife abhängig, was beim Nachfahren hinsichtlich der Genauigkeit zu berück- sichtigen wäre.
Weiter ist es möglich, dass anstelle von Linienleiterschlei- fen teilweise oder vollständig längs der Fahrstrecke verlegte metallische Elemente, insbesondere Schienen, vorgesehen sind, welche nur eine Schleife bilden muss, die induktiv mit der Fahrzeugantenne koppelbar ist. Dafür in Frage kommen S-Ver- binder (z.B. vom LZB700), Gleisdrosseln mit Isolierstößen (z.B. 60Hz-Gleiskreise) oder Kombinationen aus diesen.

Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationssystem für Fahrzeuge, insbesondere zur
Zugbeeinflussung von spurgeführten Schienenfahrzeu- gen, die sich längs einer Fahrstrecke bewegen, an der Streckeneinrichtungen vorgesehen sind, welche Daten mit einer in den Schienenfahrzeugen angeordneten Fahrzeugeinrichtung austauschen können, wobei der Datenaustausch mittels eines modulierten Hochfrequenzsignals über an der Fahrstrecke vorgese¬ hene Linienleiterschleifen erfolgt, die jeweils mit einer der Streckeneinrichtungen verbunden und beim Passieren eines Schienenfahrzeugs mit dessen Fahr¬ zeugeinrichtung induktiv verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzsignal mit Hilfe des Orthogonal- Frequency-Division-Multiplexing-Verfahrens moduliert ist.
2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine Spurführung die Fahrstrecke und den Fahrweg festlegt und die Linienleiterschleifen im Fahrweg angeordnet sind.
3. Kommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die spurgeführten Fahrzeuge Schienenfahrzeuge sind, die Spurführung mittels Fahrschienen erfolgt und die Linienleiterschleifen zwischen den Fahrschienen angeordnet sind.
4. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Linienleiterschleifen längs der Fahrstrecke verlegte metallische Elemente, insbesondere Schienen, vorgesehen sind
PCT/EP2006/064526 2005-08-17 2006-07-21 Kommunikationssystem, insbesondere zur zugbeeinflussung von schienenfahrzeugen WO2007020152A1 (de)

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