WO2015104231A2 - Informationsübertragungssystem und informationsübertragungsverfahren für den schienenverkehr - Google Patents

Informationsübertragungssystem und informationsübertragungsverfahren für den schienenverkehr Download PDF

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WO2015104231A2
WO2015104231A2 PCT/EP2015/050024 EP2015050024W WO2015104231A2 WO 2015104231 A2 WO2015104231 A2 WO 2015104231A2 EP 2015050024 W EP2015050024 W EP 2015050024W WO 2015104231 A2 WO2015104231 A2 WO 2015104231A2
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information transmission
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transmission system
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Florian Haedicke
Uwe Rosenkranz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B61L3/12—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 controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L7/00—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks

Definitions

  • Information transmission system and information transmission systems for rail transport There are several information transmission systems for the
  • Rail traffic is known in which an information transfer between the rail vehicle and track takes place.
  • a well-known information transfer system operates as the Siemens Trainguard IMU 100.
  • a transmitter is communicatively connected via an inductive coupling of two coils or a coil and a line conductor with a receiver.
  • the known system operates at a frequency of 850 kHz and has a range of less than one meter. This makes it possible to manage without addressing between the transmitter and the receiver because, on the track side, commands are executed only when the rail vehicle is in a locally very limited receiving range of the receiver.
  • a coil or a line conductor loop together with supply line must be routed to a trackside control on the track or in the track surface.
  • Another known information transfer system is designed for recipient addressing.
  • the location-related receiver addresses must be known to the transmitter carried on the rail vehicle, for example by using a route atlas on board.
  • the sender must also know his own location in order to be able to address the next recipient only in a certain area and with the correct address.
  • the known information transmission system is therefore associated with a relatively high cost.
  • the invention has for its object to provide an information transmission system that is not only future-proof, but also cost-effective.
  • the solution to this problem is seen in an information transmission system according to the invention with a communication between the track and rail vehicle, in which
  • a transmitter is provided with a known transmission power and a receiver with at least a first adjustable reception level threshold is provided, with which a maximum distance between transmitter and receiver can be fixed in each case, within which a reception possibility of the receiver with respect to the transmitter.
  • An essential advantage of the information transmission system according to the invention is that, compared to an information transmission system with inductive coupling, it requires only one receiver whose antenna can be mounted on a mast outside the track bed, for example. He is needed no variety of coils or conductor loops; even long supply cables are not required.
  • the maximum distance between transmitter and receiver at the first set reception threshold of the receiver can be determined in different ways. For example, test runs with measurements can be carried out for this purpose.
  • transmitter and receiver can be arranged distributed in various ways on track and rail vehicle. It is advantageous to position the transmitter at the track and to attach the receiver to the rail vehicle. Thus, for example, the advantageous possibility is created to connect the receiver with a direction and / or destination display device in the rail vehicle, so that information on local beacons, updates transmitted by timetable information and loudspeaker announcements can be triggered in the rail vehicle.
  • Receiver arranged on the track and the transmitter is held on the rail vehicle. This opens up the advantageous possibility of assigning the receiver adjacent to a control device for at least one stationary rail transport system.
  • the rail transport system is a signaling system, a switch or a circuit arrangement for a railroad crossing.
  • the transmitter and the receiver may have different characteristics in the information transmission system according to the invention. If a spherical characteristic is selected, then the possibility of moving from one to the other between the two railway systems exists in railroad installations with a distance corresponding to the maximum distance Rail vehicle with transmitter to act on the control devices of the two rail transport systems simultaneously.
  • the various rail transport systems can be arranged almost at the distance of the maximum distance, so follow each other along the route in a relatively small distance.
  • the receiver is designed such that it emits an announcement signal when the first reception level threshold is exceeded, and generates an attack signal when a second higher reception level threshold is exceeded.
  • the receiver may be advantageous to design the receiver such that it outputs a switch-off signal when falling below a mean reception level threshold lying between the first and second reception level thresholds for a longer period of time than a predetermined switch-off detection time period.
  • the receiver is designed in such a way that it can be used during a time after the end of the
  • the receiver is assigned a transmitting device in such a way that it receives the rejection signal of the receiver and then emits an identifier signal which is characteristic of the actuating device just left in each case;
  • the transmitter is associated with a receiving device in such a way that, with the received identifier signal, it causes the transmitter to emit signals having a marking which is interpreted by the receiver as an ignoring command. So there is a bidirectional radio transmission, which can be done inexpensively when using transceivers.
  • the invention further relates to an information transmission method for rail traffic with a communication between track and rail vehicle and has the task of making such an information transmission system not only future-proof, but also cost-effective.
  • a transmitter with a known transmission power and a receiver with at least a first adjustable reception level threshold is used in the information transmission method according to the invention, and it is set by setting the reception level threshold in each case a maximum distance between transmitter and receiver, within the receiving possibility of Receiver in relation to the transmitter.
  • the information transmission method according to the invention has the same advantages analogously to those mentioned above in connection with the information transmission system according to the invention.
  • the maximum distance between transmitter and receiver at the receiver's first set reception threshold can be determined in various ways. ner way to be determined. For example, test runs with measurements can be carried out for this purpose.
  • a minimum distance between transmitter and receiver ensuring a secure reception is predetermined, and the maximum distance is determined by means of the relationship
  • dmax dmin * 2 ⁇ (As / 6 dB),
  • transmitters and receivers can be arranged distributed in different ways on track and rail vehicle. It is advantageous if the method according to the invention is operated with the transmitter on the track and the receiver on the rail vehicle. Then, the receiver may transmit information to a direction and / or destination display device on the rail vehicle.
  • the information transmission method according to the invention is operated with the receiver on the track and the transmitter on the rail vehicle.
  • the receiver can advantageously provide information about an adjacent one
  • Transfer control device for at least one stationary rail system.
  • different rail transport systems can be used.
  • a signaling installation, a switch or a railroad crossing is used as rail transport system, whereby most needs can be covered.
  • the information transmission method according to the invention can in principle be used with antennas with very different characteristics. such as antennas with a spherical characteristic. As already explained above for the information transmission system according to the invention, it brings particular advantages if an antenna with a directional characteristic of the direction of travel of the rail vehicle is used as the antenna of the transmitter and / or the receiver.
  • the information transmission method when the first reception level threshold is exceeded, an announcement signal is generated and when a second higher reception level threshold is exceeded, a response signal is generated; This enables safe operation, inter alia, of a railway traffic facility designed as a railroad crossing.
  • the information transmission method according to the invention does not take into account signals from the transmitter during a switch-off period beginning after the timeout of the check-off time interval and longer than this time period.
  • a transmitter device assigned to the receiver transmits an identifier signal to a switch-off signal of the receiver which is characteristic of the control device that has just left;
  • a receiver associated with the transmitter causes the sender to the received identifier signal to Output of signals with a mark, which is interpreted by the receiver as an ignore command.
  • 1 is a diagram for explaining the principle of operation of the information transmission system or method according to the invention, in
  • Fig. 2 shows an embodiment of the information transmission system or method according to the invention in a traffic signal system at a railroad crossing and in
  • Fig. 3 shows a further diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. 2.
  • a minimum distance d min is preselected, within which an information transmission from the transmitter to the receiver is possible taking into account all expected level attenuations.
  • the free space attenuation Af at the minimum distance dmin and all maximum expected reception level attenuation are to be taken into account as level attenuation.
  • a maximum distance dmax can be calculated according to the approximation formula
  • dmax dmin * 2 ⁇ (As / 6 dB)
  • the maximum distance dmax thus denotes the smallest required distance of the receiver from the transmitter so that information can be detected by the receiver from the transmitter.
  • the minimum distance dmin is therefore the distance over which the transmission of information works reliably even taking into account all expected external influences.
  • the maximum distance dmax is the distance over which reception levels above the reception level threshold Pm are to be expected. From the above it follows that - if one
  • Exceeding the reception threshold of a receiver and thus the processing of received data at a certain location should always be ensured - transmitter and receiver in this place may be only the minimum distance apart. If the drop below the reception threshold Pm at a certain location should always be ensured, the transmitter and receiver must be at least the maximum distance dmax from each other.
  • a transmitter with a known transmission power Pb of 10 dBm was selected on the basis of the boundary conditions and the properties of a radio transmission according to an IEEE standard and a minimum distance dmin of 2 m was specified.
  • a reception level threshold Pm of -56.1 dBm resulting in a maximum distance of 20.2 m between the transmitter and transmitter next Emp- catcher results. If a transmitter is used here on a moving rail vehicle and the antenna of the transmitter has a pronounced directional characteristic in the direction of travel, then an upstream receiver can be arranged relatively close to the distance of 20.2 m to a receiver, without a simultaneous influencing of both receivers can occur.
  • the maximum distance dmax can be reduced by making the minimum distance dmin as small as possible and keeping the maximum expected reception attenuation As as low as possible.
  • Fig. 2 shows a rail transport system in the form of a railroad crossing 1 with a traffic signal system with two light signals 2 and 3, between which a track 4 of a route not otherwise shown a road 5 crosses.
  • the light signals 2 and 3 are connected to a control device 6 of the traffic signal system.
  • Control device 6 is also connected to a receiver 7a, which is part of a transceiver 7 in the illustrated embodiment.
  • a transmitter 12 a is connected, which is realized by means of a transceiver 12.
  • the rail vehicle 10 or its transmitter 12a Prior to its approach to the traffic signal system, the rail vehicle 10 or its transmitter 12a cyclically transmits a data telegram which contains information about the identity of the rail vehicle.
  • the rail vehicle 10 is not within range or the maximum distance dmax of the receiver 7a of the transceiver 7, so that the light signals 2 and 3 are green. If the rail vehicle 10 reaches the range of the receiver 7a of the transceiver 7 or if the distance of the rail vehicle 10 from the receiver 7a is smaller than the maximum distance dmax, then the (first) reception level threshold Pm (see FIG. see Fig. 3) exceeded for the first time; the control device 7 is acted on by the receiver 7a of the transceiver 7 and generates information "vehicle comes on.” The light signals 2 and 3 remain green.
  • Control device 6 leads to a switching of the light signals 2 and 3 to red.
  • the rail vehicle 10 If the rail vehicle 10 is located in the area of the light signal system, then it is constantly checked whether an average reception level threshold Pabr lying between the first reception level threshold Pm and the second reception level threshold Panr is undershot for a longer period of time than a predefined deceleration detection period tabre. If this is the case - in this case at the time T3 -, then change the light signals 2 and 3 to green.
  • the illustrated embodiment with two transceivers 7 and 12 offers the possibility of the transmitting device 7b of the transceiver 7 and the receiving device 12b of the transceiver verse 12 into the transmission system by the transmitter 7b of the transceiver 7 receives the Abrück signal Sabr of the receiver 7a of this transceiver 7 and then generates an identifier signal.
  • This signal is typical of the just abandoned light signal system and is sent to the receiving device 12b of the transceiver 12.
  • the transmitter 12a of this transceiver is controlled to emit signals having a mark which are judged by the receiver 7a of the transceiver 7 as ignoring commands.
  • the light signals 2 and 3 then remain green.

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Abstract

Informationsübertragungssystem und Informationsübertragungsverfahren für den Schienenverkehr Die Erfindung betrifft ein Informationsübertragungssystem für den Schienenverkehr. Um ein solches Informationsübertragungssystem kostengünstig ausführen zu können, ist zur Kommunikation zwischen Strecke (4) und Schienenfahrzeug (10) ein Sender (12a) mit einer bekannten Sendeleistung vorgesehen. Ferner ist ein Empfänger (7a) mit mindestens einer ersten einstellbaren Empfangspegelschwelle (Pm) vorhanden, mit der im jeweiligen Einsatzfall eine maximale Distanz (dmax) zwischen Sender (12a) und Empfänger (7a) festlegbar ist, innerhalb der eine Empfangsmöglichkeit des Empfängers (7a) in Bezug auf den Sender (12a) besteht. Die Erfindung betrifft auch ein Informationsübertragungsverfahren.

Description

Beschreibung
Informationsübertragungssystem und Informationsübertragungs- verfahren für den Schienenverkehr Es sind mehrere Informationsübertragungssysteme für den
Schienenverkehr bekannt, bei denen eine Informationsübertragung zwischen Schienenfahrzeug und Strecke erfolgt.
Ein bekanntes Informationsübertragungssystem ist als Siemens Trainguard IMU 100 im Betrieb. Dabei wird ein Sender über eine induktive Kopplung zweier Spulen bzw. einer Spule und eines Linienleiters mit einem Empfänger kommunikativ verbunden. Das bekannte System arbeitet mit einer Frequenz von 850 kHz und besitzt eine Reichweite von unter einem Meter. Dies er- möglicht es, ohne eine Adressierung zwischen Sender und Empfänger auszukommen, weil streckenseitig Befehle nur dann ausgeführt werden, wenn sich das Schienenfahrzeug in einem örtlich sehr begrenzten Empfangsbereich des Empfängers befindet. An jedem Ort, an dem ein Schienenfahrzeug eine Schalthandlung auslösen soll, muss eine Spule oder eine Linienleiterschleife samt Zuleitung zu einer streckenseitigen Steuerung am Gleis oder in der Streckenoberfläche verlegt sein.
Ein weiteres bekanntes Informationsübertragungssystem ist für Empfängeradressierung ausgelegt. Hierbei müssen dem auf dem Schienenfahrzeug mitgeführten Sender die ortsbezogenen Empfängeradressen bekannt sein, indem an Bord beispielsweise ein Streckenatlas verwendet wird. Der Sender muss auch seinen jeweiligen eigenen Ort kennen, um den nächsten Empfänger nur in einem bestimmten Bereich und mit der korrekten Adresse an- sprechen zu können. Das bekannte Informationsübertragungssystem ist daher mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Informations- Übertragungssystem vorzuschlagen, das nicht nur zukunftssicher, sondern auch kostengünstig ist. Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem Informationsübertragungssystem gesehen mit einer Kommunikation zwischen Strecke und Schienenfahrzeug, bei dem
ein Sender mit einer bekannten Sendeleistung vorgesehen ist und ein Empfänger mit mindestens einer ersten einstellbaren Empfangspegelschwelle vorhanden ist, mit der im jeweiligen Einsatzfall eine maximale Distanz zwischen Sender und Empfänger festlegbar ist, innerhalb der eine Empfangsmöglichkeit des Empfängers in Bezug auf den Sender besteht .
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystems besteht darin, dass es im Vergleich zu einem Informationsübertragungssystem mit induktiver Kopplung nur einen Empfänger benötigt, dessen Antenne beispielsweise an einem Mast außerhalb des Gleisbetts montiert werden kann. Er wird keine Vielzahl von Spulen bzw. Leiterschleifen benötigt; auch lange Versorgungskabel sind nicht erforderlich.
Im Vergleich zu dem bekannten Informationsübertragungssystem mit Empfängeradressierung werden keine Lage- oder Entfernungskenntnisse in Form von Streckentabellen benötigt.
Außerdem ist es bei dem erfindungsgemäßen System in vorteilhafter Weise ausreichend, schienenfahrzeugseitig lediglich ein autarkes Kommunikationsgerät einzusetzen, dass lediglich an eine Betriebsspannung angeschlossen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystem kann die maximale Distanz zwischen Sender und Empfänger bei der ersten eingestellten Empfangsschwelle des Empfängers in unterschiedlicher Weise ermittelt werden. Beispielsweise können dazu Probefahrten mit Messungen durchgeführt werden.
Als besonders vorteilhaft wird es jedoch schon aus Praktika- bilitätsgründen angesehen, wenn bei Vorgabe einer einen sicheren Empfang gewährleistenden minimalen Distanz zwischen Sender und Empfänger die maximale Distanz gegeben ist durch die Beziehung dmax = dmin*2^ (As/6 dB), in der As die zusätz- lieh zur Freiraumdämpfung maximal zu erwartende Empfangspe- gelabschwächung in dB auf der minimalen Distanz bezeichnet. Im Rahmen der Erfindung wurde nämlich gefunden, dass mit dieser Beziehung die maximale Distanz einfach und ausreichend genau rechnerisch ermittelt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystem können Sender und Empfänger in verschiedener Weise auf Strecke und Schienenfahrzeug verteilt angeordnet sein. Vorteilhaft erscheint es, den Sender an der Strecke zu positionieren und den Empfänger am Schienenfahrzeug anzubringen. Damit ist beispielsweise die vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, den Empfänger mit einer Richtungs- und/oder Zielanzeigevorrichtung im Schienenfahrzeug zu verbinden, so dass Informationen über Ortsbaken, Aktualisierungen von Fahrplanangaben übertragen und auch Lautsprecheransagen im Schienenfahrzeug ausgelöst werden können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Informationsübertragungssystems ist der
Empfänger an der Strecke angeordnet und der Sender ist am Schienenfahrzeug gehalten. Das eröffnet die vorteilhafte Möglichkeit, den Empfänger einer Steuerungseinrichtung für mindestens eine stationäre Schienenverkehrsanlage benachbart zu- zuordnen.
In das erfindungsgemäße Informationsübertragungssystem können unterschiedliche Schienenverkehrsanlagen eingebunden werden; besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Schienen- verkehrsanlage eine Signalisierungsanlage , eine Weiche oder eine Schaltungsanordnung für einen Bahnübergang ist.
Der Sender und der Empfänger können bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystem verschiedene Charakteristiken aufweisen. Ist eine Kugelcharakteristik gewählt, dann besteht bei Schienenverkehrsanlagen mit einem der maximalen Distanz entsprechenden Abstand voneinander die Möglichkeit, von einem sich zwischen den beiden Schienenverkehrsanlagen bewegenden Schienenfahrzeug mit Sender die Steuerungseinrichtungen der beiden Schienenverkehrsanlagen gleichzeitig zu beaufschlagen.
Ist dies beispielsweise aus Sicherheitsgründen unerwünscht, dann ist es vorteilhaft, dass die Antenne des Senders
und/oder die des Empfängers eine von der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs abhängige Richtcharakteristik hat. In diesem Falle können die verschiedenen Schienenverkehrsanlagen fast im Abstand der maximalen Distanz angeordnet sein, also entlang der Strecke in einem relativ kleinen Abstand aufeinander folgen.
Insbesondere dann, wenn der Empfänger des erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystems einer Steuerungseinrichtung einer stationären Schienenverkehrsanlage benachbart zugeordnet ist, wird es als vorteilhaft erachtet, wenn
der Empfänger derart ausgebildet ist, dass er bei einem Überschreiten der ersten Empfangspegelschwelle ein Ankündigungssignal abgibt und beim Überschreiten einer zweiten höheren Empfangspegelschwelle ein Anrück-Signal erzeugt.
Ferner erscheint es vorteilhaft, den Empfänger derart auszubilden, dass er beim Unterschreiten einer zwischen der ersten und der zweiten Empfangspegelschwelle liegenden mittleren Empfangspegelschwelle für eine längere Zeitspanne als eine vorgegebene Abrückerkennungs-Zeitspanne ein Abrück-Signal abgibt .
Zur sicheren Abwicklung des Schienenverkehrs mit dem erfin- dungsgemäßen Informationsübertragungssystem trägt in vorteilhafter Weise ebenfalls bei, dass der Empfänger derart ausgebildet ist, dass er während einer nach Ablauf der
Abrückerkennungs-Zeitspanne beginnenden und länger als diese Zeitspanne währenden Abrück-Zeitspanne Empfangssignale vom Sender ignoriert. Statt eine Überwachung der Abrück-Zeitspanne mit dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystem vorzunehmen, kann vorteilhafterweise auch vorgesehen sein, dass
dem Empfänger eine Sendeeinrichtung derart zugeordnet ist, dass sie das Abrück-Signal des Empfänger empfängt und daraufhin ein Identifikator-Signal aussendet, das für die jeweils gerade verlassene Betätigungseinrichtung charakteristisch ist; dem Sender ist eine Empfangseinrichtung derart zugeordnet, dass sie mit dem empfangenen Identifikator-Signal den Sender zur Abgabe von Signalen mit einer Markierung veranlasst, die vom Empfänger als Ignorier-Befehl gewertet wird. Es findet hier also eine bidirektionale Funkübertragung statt, die sich bei Verwendung von Transceivern kostengünstig bewerkstelligen lässt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Informationsübertragungs- verfahren für den Schienenverkehr mit einer Kommunikation zwischen Strecke und Schienenfahrzeug und stellt sich die Aufgabe, ein solches Informationsübertragungssystem nicht nur zukunftssicher, sondern auch kostengünstig zu gestalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungsverfahren ein Sender mit einer bekannten Sendeleistung und ein Empfänger mit mindestens einer ersten einstellbaren Empfangspegelschwelle verwendet, und es wird durch Einstellung der Empfangspegelschwelle im jeweiligen Einsatzfall eine maximale Distanz zwischen Sender und Empfänger festgelegt, innerhalb der eine Empfangsmöglichkeit des Empfängers in Bezug auf den Sender besteht .
Das erfindungsgemäße Informationsübertragungsverfahren weist sinngemäß dieselben Vorteile auf, wie sie oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystem angegeben sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren kann die maximale Distanz zwischen Sender und Empfänger bei der ersten eingestellten Empfangsschwelle des Empfängers in verschiede- ner Weise ermittelt werden. Beispielsweise können dazu Probefahrten mit Messungen durchgeführt werden.
Um diesbezüglich den Aufwand zu verringern, wird bei dem er- findungsgemäßen Informationsübertragungsverfahren in vorteilhafter Weise eine einen sicheren Empfang gewährleistende minimale Distanz zwischen Sender und Empfänger vorgegeben, und es wird die maximale Distanz mittels der Beziehung
dmax = dmin*2^ (As/6 dB) errechnet,
in der As die zusätzlich zur Freiraumdämpfung maximal zu erwartende Empfangspegelabschwächung in dB auf der minimalen Distanz bezeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungsverfahren können Sender und Empfänger in verschiedener Weise auf Strecke und Schienenfahrzeug verteilt angeordnet werden. Vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Sender an der Strecke und dem Empfänger am Schienenfahrzeug betrieben wird. Dann kann der Empfänger Informationen zu einer Richtungs- und/oder Zielanzeigeeinrichtung auf dem Schienenfahrzeug übertragen.
Es wird aber auch als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das erfindungsgemäße Informationsübertragungsverfahren mit dem Empfänger an der Strecke und dem Sender am Schienenfahrzeug betrieben wird. In diesem Falle kann der Empfänger in vorteilhafter Weise Informationen zu einer benachbarten
Steuerungseinrichtung für mindestens eine stationäre Schienenverkehrsanlage übertragen.
Bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungsverfahren können unterschiedliche Schienenverkehrsanlagen zum Einsatz kommen. In vorteilhafter Weise wird als Schienenverkehrsanlage eine Signalisierungsanlage, eine Weiche oder ein Bahnüber- gang verwendet, womit der meiste Bedarf abdeckbar ist.
Das erfindungsgemäße Informationsübertragungsverfahren kann prinzipiell mit Antennen mit sehr unterschiedlicher Charakte- ristik betrieben werden, so unter anderem auch mit Antennen mit einer Kugelcharakteristik. Wie oben bereits zum erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystem ausgeführt, bringt es besondere Vorteile, wenn als Antenne des Senders und/oder des Empfängers eine Antenne mit einer von der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs abhängigen Richtcharakteristik verwendet wird.
In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Infor- mationsübertragungsverfahren bei einem Überschreiten der ersten Empfangspegelschwelle ein Ankündigungssignal und beim Überschreiten einer zweiten höheren Empfangspegelschwelle ein Anrück-Signal erzeugt; dies ermöglicht das sichere Betreiben unter anderem einer als Bahnübergang ausgebildeten Schienen- verkehrsanlage.
In demselben Zusammenhang ist es vorteilhaft, beim Unterschreiten einer zwischen der ersten und der zweiten Empfangspegelschwelle liegenden mittleren Empfangspegelschwelle für eine längere Zeitspanne als eine vorgegebene
Abrückerkennungs-Zeitspanne ein Abrück-Signal zu erzeugt.
Um unter anderem die jeweilige Schienenverkehrsanlage nicht unnötig lange zu belegen, bleiben bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungsverfahren während einer nach Ablauf der Abrückerkennungs-Zeitspanne beginnenden und länger als diese Zeitspanne dauernden Abrück-Zeitspanne Signale vom Sender unberücksichtigt. Alternativ dazu kann bei dem erfindungsgemäßen Informationsübertragungsverfahren auch vorgesehen werden, dass eine dem Empfänger zugeordnete Sendeeinrichtung auf ein Abrück-Signal des Empfänger ein Identifikator-Signal aussendet, das für die jeweils gerade verlassene Steuerungseinrichtung charakteris- tisch ist;
eine dem Sender zugeordnete Empfangseinrichtung veranlasst auf das empfangene Identifikator-Signal hin den Sender zur Abgabe von Signalen mit einer Markierung, die vom Empfänger als Ignorier-Befehl gewertet wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
Fig. 1 ein Diagramm zur Erklärung der prinzipiellen Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystems bzw. -Verfahrens, in
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Informationsübertragungssystems bzw. -Verfahrens bei einer Lichtsignalanlage bei einem Bahnübergang und in
Fig. 3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 dargestellt .
Im Diagramm gemäß Fig. 1 ist die erfassbare Leistung P eines Senders eines Informationsübertragungssystems in Abhängigkeit von der Distanz d zu dem Sender dargestellt. Es ist angenommen, dass sich der Sender bei d = 0 befindet. Hier ist die maximale Leistung messbar, die im Rahmen des Informationsübertragungssystems mit Pb als bekannt vorgegeben ist. Vorgewählt ist ferner eine minimale Distanz dmin, innerhalb der unter Berücksichtigung aller zu erwartenden Pegelabschwächun- gen eine Informationsübertragung von dem Sender zu dem Emp- fänger möglich ist. Dabei sind als Pegelabschwächungen die Freiraumdämpfung Af auf der minimalen Distanz dmin und alle maximal zu erwartenden Empfangspegelabschwächungen As auf der minimalen Distanz, wie Wettereinflüsse, Antennenverschmutzung, Alterung der Übertragungskomponenten, etc. zu berück- sichtigen. Daraus ergibt sich eine minimale Empfangspegel - schwelle Pm gemäß folgender Beziehung:
Pm = Pb - Af - As
Solange der Empfangspegel am Empfänger nicht niedriger als Pm ist, wird der Empfänger empfangene Informationen verarbeiten können. Aus der minimalen Distanz dmin und den maximal zu erwartenden Empfangspegelabschwächungen As kann eine maximale Distanz dmax gemäß der Näherungsformel
dmax = dmin*2^(As/6 dB)
errechnet werden; dabei gilt diese Formel nur unter der Voraussetzung, dass außer der Freiraumdämpfung Af keine weiteren Pegelabschwächungen bis zur maximalen Wirkdistanz auftreten. Die maximale Distanz dmax bezeichnet somit den kleinsten erforderlichen Abstand des Empfängers von dem Sender, damit von dem Empfänger eine Information vom Sender erfasst werden kann .
Die minimale Distanz dmin ist also die Entfernung, über die die Informationsübertragung auch unter Berücksichtigung aller zu erwartenden äußeren Einflüsse zuverlässig funktioniert. Die maximale Distanz dmax ist die Entfernung, über die mit Empfangspegeln oberhalb der Empfangspegelschwelle Pm zu rechnen ist. Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass - wenn eine
Überschreitung der Empfangsschwelle eines Empfängers und somit die Verarbeitung empfangener Daten an einem bestimmten Ort immer sicher gestellt sein soll - Sender und Empfänger an diesem Ort nur die minimale Distanz voneinander entfernt sein dürfen. Soll die Unterschreitung der Empfangsschwelle Pm an einem bestimmten Ort immer sicher gestellt sein, müssen Sender und Empfänger mindestens die maximale Distanz dmax voneinander entfernt sein. Bei einer konkreten Realisierung des Informationsübertragungssystems wurde anhand der Randbedingungen und der Eigenschaften einer Funkübertragung gemäß einer IEEE - Norm ein Sender mit einer bekannten Sendeleistung Pb von lOdBm ausgewählt und eine minimale Distanz dmin von 2m vorgegeben. Bei einer Freiraumdämpfung von 46,1 dB und einer maximal zu erwartenden Empfangspegelabschwächung As ergab sich eine Empfangspegelschwelle Pm von -56,1 dBm, woraus eine maximale Distanz von 20,2 m zwischen Sender und Sender nächstem Emp- fänger resultiert. Wird hier ein Sender auf einem sich bewegenden Schienenfahrzeug verwendet und besitzt die Antenne des Senders eine ausgeprägte Richtcharakteristik in Fahrtrichtung, dann kann relativ dicht vor der Entfernung von 20,2 m zu einem Empfänger ein vorgelagerter Empfänger angeordnet sein, ohne dass eine gleichzeitige Beeinflussung beider Empfänger eintreten kann.
Je geringer also die maximale Distanz dmax ist, desto mehr unabhängig voneinander ansprechbare Empfänger können an einer Strecke installiert werden. Die maximale Distanz dmax kann verringert werden, indem die minimale Distanz dmin möglichst klein gewählt wird und die maximal zu erwartenden Empfangspe- gelabschwächungen As möglichst gering gehalten werden.
Fig. 2 zeigt eine Schienenverkehrsanlage in Gestalt eines Bahnübergangs 1 mit einer Lichtsignalanlage mit zwei Lichtsignalen 2 und 3, zwischen denen hindurch ein Gleis 4 einer ansonsten nicht weiter dargestellten Strecke eine Straße 5 quert . Die Lichtsignale 2 und 3 sind an eine Steuerungseinrichtung 6 der Lichtsignalanlage angeschlossen. Mit der
Steuerungseinrichtung 6 ist auch ein Empfänger 7a verbunden, der im dargestellten Ausführungsbeispiel Teil eines Transcei- ver 7 ist.
Wie der Fig. 2 ferner zu entnehmen ist, nähert sich der
Lichtsignalanlage ein sich in Richtung eines Pfeiles 8 bewegendes Schienenfahrzeug 10, das mit einem Steuergerät 11 ausgerüstet ist. An das Steuergerät 11 ist ein Sender 12a angeschlossen, der mittels eines Transceivers 12 verwirklicht ist.
Vor seiner Annäherung an die Lichtsignalanlage sendet das Schienenfahrzeug 10 bzw. dessen Sender 12a zyklisch ein Datentelegramm aus, das eine Information über die Schienenfahr- zeug- Identität enthält. Das Schienenfahrzeug 10 ist nicht in Reichweite bzw. der maximalen Distanz dmax des Empfängers 7a des Transceivers 7, so dass die Lichtsignale 2 und 3 auf Grün stehen . Gelangt das Schienenfahrzeug 10 in die Reichweite des Empfängers 7a des Transceivers 7 bzw. ist die Entfernung des Schienenfahrzeugs 10 vom Empfänger 7a kleiner als die maximale Distanz dmax, dann wird die (erste) Empfangspegelschwelle Pm (vgl. Fig. 1) zum Zeitpunkt Tl (siehe Fig. 3) das erste Mal überschritten; die Steuerungseinrichtung 7 wird vom Empfänger 7a des Transceivers 7 beaufschlagt und erzeugt eine Information „Fahrzeug rückt an". Die Lichtsignale 2 und 3 bleiben grün.
Hat sich das Schienenfahrzeug 10 der Lichtsignalanlage soweit genähert, dass eine zweite höhere Empfangspegelschwelle Panr überschritten wird, dann wird zu diesem Zeitpunkt T2 (vgl. Fig. 3) ein Anrück-Signal Sanr erzeugt, das mittels der
Steuerungseinrichtung 6 zu einer Umschaltung der Lichtsignale 2 und 3 auf Rot führt .
Befindet sich das Schienenfahrzeug 10 im Bereich der Licht- Signalanlage, dann wird ständig überprüft, ob eine zwischen der ersten Empfangspegelschwelle Pm und der zweiten Empfangspegelschwelle Panr liegende mittlere Empfangspegel - schwelle Pabr für eine längere Zeitspanne als eine vorgegebenen Abrückerkennungs-Zeitspanne tabre unterschritten wird. Ist dies der Fall - vorliegend zum Zeitpunkt T3 -, dann wechseln die Lichtsignale 2 und 3 auf grün.
Mit dem Beginn der Abrückerkennungs-Zeitspanne tabre wird eine Abrück-Zeitspanne tabr gestartet und dafür gesorgt, dass der Empfänger 7a des Transceivers 7 die ggf. immer noch empfangenen Datentelegramme des Senders 12a am Schienenfahrzeug 10 mit der Schienenfahrzeug- Identität ignoriert, so dass die Lichtsignale 2 und 3 in erwünschter Weise auf Grün gestellt bleiben .
Das dargestellte Ausführungsbeispiel mit zwei Transceivern 7 und 12 bietet die Möglichkeit, die Sendeeinrichtung 7b des Transceivers 7 und die Empfangseinrichtung 12b des Transcei- vers 12 in das Übertragungssystem mit einzubeziehen, indem die Sendeeinrichtung 7b des Transceivers 7 das Abrück-Signal Sabr des Empfängers 7a dieses Transceivers 7 empfängt und daraufhin ein Identifikator-Signal erzeugt. Dieses Signal ist für die gerade verlassene Lichtsignal -Anlage typisch und wird zur Empfangseinrichtung 12b des Transceivers 12 gesendet. Damit wird der Sender 12a dieses Transceivers so gesteuert, dass er Signale mit einer Markierung aussendet, die vom Empfänger 7a des Transceivers 7 als Ignorier-Befehle gewertet werden. Die Lichtsignale 2 und 3 bleiben dann weiterhin grün.

Claims

Patentansprüche
1. Informationsubertragungssystem für den Schienenverkehr mit einer Kommunikation zwischen Strecke (4) und Schienenfahrzeug (10) , bei dem
ein Sender (12a) mit einer bekannten Sendeleistung vorgesehen ist und
ein Empfänger (7a) mit mindestens einer ersten einstellbaren Empfangspegelschwelle (Pm) vorhanden ist, mit der im jeweili- gen Einsatzfall eine maximale Distanz (dmax) zwischen Sender (12a) und Empfänger (7a) festlegbar ist, innerhalb der eine Empfangsmöglichkeit des Empfängers (7a) in Bezug auf den Sender (12a) besteht.
2. Informationsübertragungssystem 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
bei Vorgabe einer einen sicheren Empfang gewährleistenden minimalen Distanz (dmin) zwischen Sender (12a) und Empfänger (7a) die maximale Distanz (dmax) gegeben ist durch die Bezie- hung
dmax = dmin*2Λ (A/6 dB),
in der A die zusätzlich zur Freiraumdämpfung maximal zu erwartende Empfangspegelabschwächung in dB auf der minimalen Distanz (dmin) bezeichnet.
3. Informationsübertragungssystem 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
der Sender an der Strecke positioniert ist und der Empfänger am Schienenfahrzeug angebracht ist.
4. Informationsübertragungssystem nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Empfänger mit einer Richtungs- und/oder Zielanzeigeeinrichtung auf dem Schienenfahrzeug verbunden ist.
5. Informationsübertragungssystem 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 der Empfänger (7a) an der Strecke (4) angeordnet ist und der Sender (12a) am Schienenfahrzeug (10) gehalten ist.
6. Informationsübertragungssystem nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Empfänger (7a) einer Steuerungseinrichtung (6) für mindestens eine stationäre Schienenverkehrsanlage (1) benachbart zugeordnet ist.
7. Informationsübertragungssystem nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Schienenverkehrsanlage eine Signalisierungsanlage, eine Weiche oder ein Bahnübergang (1) ist.
8. Informationsübertragungssystem 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 Antenne des Senders und/oder des Empfängers eine von der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs abhängige Richtcharakte- ristik hat.
9. Informationsübertragungssystem 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
der Empfänger (7a) derart ausgebildet ist, dass er bei einem Überschreiten der ersten Empfangspegelschwelle (Pm) ein Ankündigungssignal abgibt und beim Überschreiten einer zweiten höheren Empfangspegelschwelle (Panr) ein Anrück-Signal erzeugt .
10. Informationsübertragungssystem nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Empfänger (7a) derart ausgebildet ist, dass er beim Unterschreiten einer zwischen der ersten (Pm) und der zweiten Empfangspegelschwelle (Panr) liegenden mittleren Empfangspegelschwelle (Pabr) für eine längere Zeitspanne (tabr) als eine vorgegebene Abrückerkennungs-Zeitspanne (tabre) ein
Abrück-Signal abgibt.
11. Informationsübertragungssystem nach Anspruch 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
der Empfänger (7a) derart ausgebildet ist, dass er während einer mit Beginn der Abrückerkennungs-Zeitspanne (Pabre) beginnenden und länger als diese Zeitspanne währenden Abrück- Zeitspanne (tabr) Empfangssignale vom Sender (12a) ignoriert.
12. Informationsübertragungssystem nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 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
dem Empfänger (7a) eine Sendeeinrichtung (7b) derart zugeordnet ist, dass sie das Abrück-Signal des Empfänger (7a) empfängt und daraufhin ein Identifikator-Signal aussendet, das für die jeweils gerade verlassene Schienenverkehrsanlage (1) charakteristisch ist, und
dem Sender (12a) eine Empfangseinrichtung (12b) derart zugeordnet ist, dass sie mit dem empfangenen Identifikator- Signal den Sender (12a) zur Abgabe von Signalen mit einer Markierung veranlasst, die vom Empfänger (7a) als Ignorier- Befehl gewertet wird.
13. Informationsübertragungsverfahren für den Schienenverkehr mit einer Kommunikation zwischen Strecke und Schienenfahr- zeug, bei dem
ein Sender (12a) mit einer bekannten Sendeleistung und ein Empfänger (7b) mit mindestens einer ersten einstellbaren Empfangspegelschwelle (Pm) verwendet wird und
durch Einstellung der Empfangspegelschwelle im jeweiligen Einsatzfall eine maximale Distanz (dmax) zwischen Sender
(12a) und Empfänger (7a) festgelegt wird, innerhalb der eine Empfangsmöglichkeit des Empfängers (7a) in Bezug auf den Sender (12a) besteht.
14. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine einen sicheren Empfang gewährleistende minimale Distanz (dmin) zwischen Sender (12a) und Empfänger (7a) vorgegeben wird und
die maximale Distanz (dmax) mittels der Beziehung
dmax = dmin*2^ (As/6 dB) errechnet wird,
in der As die zusätzlich zur Freiraumdämpfung maximal zu erwartende Empfangspegelabschwächung in dB auf der minimalen Distanz (dmin) bezeichnet.
15. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14 mit dem Sender an der Strecke und dem Empfänger am Schienenfahrzeug .
16. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Empfänger Informationen zu einer Richtungs- und/oder Zielanzeigeeinrichtung auf dem Schienenfahrzeug überträgt.
17. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14 mit dem Empfänger (7a) an der Strecke (4) und dem Sender (12a) am Schienenfahrzeug (10) .
18. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Empfänger (7a) Informationen zu einer benachbarten Steuerungseinrichtung (6) für mindestens eine stationäre Schienenverkehrsanlage (1) überträgt.
19. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
als Schienenverkehrsanlage eine Signalisierungsanlage , eine Weiche oder ein Bahnübergang (1) verwendet wird.
20. Informationsübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Antenne des Senders (12a) und/oder des Empfängers (7a) eine Antenne mit einer von der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (10) abhängigen Richtcharakteristik verwendet wird.
21. Informationsübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 oder einem der Ansprüche 17 bis 20,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
bei einem Überschreiten der ersten Empfangspegelschwelle (Pm) ein Ankündigungssignal und beim Überschreiten einer zweiten höheren Empfangspegelschwelle (Panr) ein Anrück-Signal erzeugt wird.
22. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
beim Unterschreiten einer zwischen der ersten (Pm) und der zweiten Empfangspegelschwelle (Panr) liegenden mittleren Empfangspegelschwelle (Pabr) für eine längere Zeitspanne als eine vorgegebene Abrückerkennungs-Zeitspanne (tabre) ein
Abrück-Signal erzeugt wird.
23. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
während einer nach Ablauf der Abrückerkennungs-Zeitspanne (tabre) beginnenden und länger als diese Zeitspanne (tabre) dauernden Abrück-Zeitspanne (tabr) Signale vom Sender (12a) unberücksichtigt bleiben.
24. Informationsübertragungsverfahren nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
eine dem Empfänger (7a) zugeordnete Sendeeinrichtung (7b) auf ein Abrück-Signal des Empfänger (7a) ein Identifikator-Signal aussendet, das für die jeweils gerade verlassene Schienenverkehrseinrichtung (1) charakteristisch ist, und
eine dem Sender (12a) zugeordnete Empfangseinrichtung (12b) auf das empfangene Identifikator-Signal hin den Sender (12a) zur Abgabe von Signalen mit einer Markierung veranlasst, die vom Empfänger (7a) als Ignorier-Befehl gewertet wird.
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