CN103097226A - 用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据的设备以及数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可多方面地且灵活地使用的、且同时可相对廉价地实现的、用于从和/或向轨道交通的线路元件（10）传输数据的设备。在此根据本发明，该设备具有如下的设计：该设备除线路元件（10）之外还包括布置在电力牵引电流导线（310）的区域内的供电装置（100）；设置了通信技术上连接在线路元件（10）上的用于向和/或从供电装置（100）无线传输数据的传输装置（20）；并且供电装置（100）被设计为从和/或向线路元件（10）无线传输数据，以及向电力牵引电流导线（310）输入数据和/或从电力牵引电流导线（310）输出数据。另外，本发明涉及一种用于在轨道交通的线路元件（10）和中央控制装置之间传输数据的方法。

Description

用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据的设备以及数据传输方法

技术领域

本发明涉及用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据的设备。

背景技术

轨道交通的线路元件（对其例如可能涉及车轮传感器、计轴器、道岔或信号）是沿线路、即例如沿轨道车辆的铁轨设施所布置的区域元件。在此，取决于线路元件的各功能，经常要求将数据从各线路元件传输到例如是以中央控制装置的形式的另外的部件，或附加地或替代地将数据从相应的另外的部件传输到各线路元件。在线路元件是以道岔形式的情况下，这例如可能意味着从道岔或其道岔控制器接收具有位置指令形式的数据，而另一方面将例如是以该道岔位置的识别信息的形式的、另外的数据从该道岔传输到例如是以切换台（Stellwerk）形式的中央控制装置或中央监控装置。

在本说明书的范围内，“数据”一般地表示通过相应的、取决于各自传输媒介的信号被传送的或可被传送的所有类型的消息和信息。

在其它类型的轨道车辆***中，即例如在使用带有橡胶车轮的轨道车辆的此***中，也通常沿线路或在线路的区域内布置线路元件，所述线路元件在通信技术或信号技术上能够连接在控制装置或评估装置上。如前所述，在此，数据的传输能够取决于各实际情况以及线路元件的各类型而单向地或双向地进行。

与轨道车辆***的类型以及各线路元件的类型无关，为从和/或向轨道交通的线路元件传输数据通常要求进行所涉及的线路元件的相应的电缆铺设。但是，该电缆铺设在实践中具有如下缺点，即由于为此在线路的区域内所需要的工作而导致相对高的费用，并且另外也可能在布置或安装位置方面限制线路元件的使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，给出一种用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据的设备，其能够多方面地且灵活地使用，并且同时能够相对廉价地实现。

根据本发明，该技术问题通过一种用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据的设备得以解决，其中：该设备除线路元件之外包括布置在电力牵引电流导线的区域内的供电装置；设置了通信技术上连接在该线路元件上的用于向和/或从该供电装置无线传输数据的传输装置；并且该供电装置被设计为从和/或向线路元件无线传输数据以及向该电力牵引电流导线输入数据和/或从其输出数据。

因此，根据本发明的设备的特征在于，所述线路元件通过供电装置通信技术上连接在电力牵引电流导线上，即例如连接在架空线上。通过通信技术上在该线路元件上连接的传输装置，在此实现了数据在线路元件和供电装置之间的无线传输，即特别是基于无线电的传输。在此，因为优选地仅需要在传输装置和供电装置之间克服相对短的距离，所以在此有利地使得低发射功率足以应对。在此，则特别是具有如下优点，在线路元件方面因此需要相对低的能耗，而在另一方面，在基于无线电的传输的情况中，无线电辐射被限制在相对小的空间区域内。以此，关于可能的干扰影响（即例如关于电磁兼容性），其也可具有优点。

供电装置一方面被设计为用于从和/或向线路元件无线传输数据；而另一方面，该供电装置用于将数据输入到电力牵引电流导线和/或从电力牵引电流导线中输出数据。通过该供电装置，因此有利地实现了将电力牵引电流导线用于数据的远程传输。通过电力牵引电流导线的数据或信号的这类传输作为用于车辆和位置固定的指挥部门之间通信的传输，从德国专利文献DE19909243C1以及公开的德国专利申请DE19909244A1中已知。与其的根本区别在于，现在根据本发明的设备有利地实现了将也称为“Power LineCommunication（PLC），电力线通信”的相应的数据传输也用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据。

根据本发明的设备是有利的，因为其以相对简单的方式实现了线路元件的通信技术的连接。有利地，在此避免了用于各线路元件的有线通信技术上的连接的费用和成本。以此，也实现了关于线路元件的使用灵活性的基本上的优点。在此，根据本发明的设备被设计为既能用于从线路元件或向线路元件的单向数据传输也能用于从和向线路元件的双向数据传输。

根据一种特别优选的扩展方式，根据本发明的设备被构造为，设置了中央控制装置，并且该设备被设计为，使得在供电装置和中央控制装置之间的数据传输至少部分地通过电力牵引电流导线进行。这是有利的，因为以此能够特别简单且灵活地实现线路元件在例如以中央控制计算机或控制中心（Leitstelle）形式的中央控制装置上的通常所需要的通信技术上的连接。在此，措辞“至少部分地通过电力牵引电流导线进行”应理解为，也能够考虑这样的设备，其中，供电装置和另外的部件之间的数据传输通过电力牵引电流导线进行，而另外的部件和中央控制装置之间的数据传输另外地进行，即例如通过通常的电缆传输或也无线电传输。

数据向电力牵引电流导线的输入和/或从电力牵引电流导线的输出能够原则上以已知的任意的方式进行。

根据按照本发明的设备的另外的一种特别优选的实施形式，供电装置被设计为以电感方式向电力牵引电流导线输入和/或从电力牵引电流导线输出数据。考虑到通常相对高的电力牵引电流导线的供电电压，这是有利的，因为数据的以及传送此数据的信号的电感式的输入和/或输出避免了供电装置和电力牵引电流导线之间的直接接触。

原则上可以考虑，将通信技术上在线路元件上连接的传输装置作为单独的部件实施，并且如需要将其在空间上远离线路元件布置。在此情况中，传输装置在通信技术上与线路元件的连接既可以是有线的，也可以是无线的，特别是基于无线电的。但通常线路元件和传输装置之间的距离在此相对小，即例如处在数米的量级上。在线路元件和通信技术上被连接在线路元件上的传输装置之间的无线数据传输的情况中，所述传输装置因此用于将数据从线路元件传递到供电装置上，或从供电装置传递到线路元件上，即特别地用于相应的信号的放大和传递。

根据按照本发明的设备的另一种特别优选的扩展方式，传输装置是线路元件的组成部分。这是有利的，因为以此实现了特别简单和紧凑的设备。在此情况中，传输装置因此通信技术上这样被连接在线路元件上，使得传输装置自身属于该线路元件的组成部分，并且因此例如连接在该线路元件的控制装置或评估装置上。

根据按照本发明的设备的另一种特别优选的实施方式，设置了供能装置用于线路元件与导线无关的、自给自足的供电。在此，供能装置是与导线无关的且自给自足的，其优选是不通过导线或电缆连接到中央供能装置。取而代之的是，供能装置自身能够不依赖于其它的部件而向线路元件供给其运行所需的电能。这提供了基本上的优点，即关于线路元件供电方面也能够省去线路侧的电缆铺设。优选地，供能装置在此被设计为线路元件的组成部分或布置在线路元件近旁，即例如布置在距其数米远处。在此，各具体的实现方式在个别情况下取决于线路元件的类型、各实际情况以及取决于该供能装置是相对于现有的线路元件而补装的，还是已经在该线路元件的制造中预定的。

优选地，根据按照本发明的设备也可以这样的被构造，使得供能装置被设计为用于无线地接收从电力牵引电流导线中所耦合出的电感式传输的能量。这是有利的，因为在此情况中，线路元件的运行所需的电能也电感式地从电力牵引电流导线中耦合出。从现有技术中已知，优选是以磁共振实现的、相应的无线能量传输在数米的距离内具有可接受的效率。

此外替代地或补充地，根据按照本发明的设备优选地也能够被扩展为，使得供能装置被设计为从驶过的轨道车辆的运动中产生电能。这是有利的，因为从驶过的轨道车辆的运动中产生电能以相对低的成本且费用廉价地可实现。在此，电能的产生例如以电感方式或压电方式进行。

作为前述两个优选扩展方式的补充或替代，根据按照本发明的设备也能够被构造为，使得供能装置具有能量转换器以用于从周围环境中产生电能。从周围环境中通过通常被称为“Energy Harvesting，能量收集器”的能量转换器相应地产生电能，能够例如通过太阳能电池或风能发电机进行。相应的能量转换器的使用是有利的，因为所述能量转换器被广泛地传播，并且因此能够相对廉价地且实施稳定地被使用。

根据按照本发明的设备的另一个特别有利的扩展方式，供能装置包括原电池。在此，相应的原电池可以一方面被设置成用于线路元件的唯一的供能。另外，替代地或补充地，也可以考虑，该原电池作为其它部件的补充，用于线路元件的与导线无关的自给自足的供电，并且例如仅在以下情况中用于线路元件的供能，如果例如由于技术故障，以别的方式不能保证对该线路元件充足的电能供应。

根据按照本发明的设备的另一种特别优选的实施形式，设置了储能装置。该储能装置特别有利的是能够将所产生的或接收的电能进行中间存储以用于随后使用，并且因此能够在这样的时间段内保证对该线路元件的电能供应，在该时间段内，以别的方式不提供或不能充足地提供电能。对于线路元件，在按照本发明的设备的范围内，原则上可以是任何类型的线路元件。

根据按照本发明的设备的另一种特别优选的实施形式，线路元件是车轮传感器、计轴器、道岔、信号、电键锁（Schlüsselsperre）或摄像机。这是有利的，因为在此这涉及广泛传播的、在轨道交通***中常用的线路元件，对其通常设置了或需要从和/或向例如以中央控制装置的形式的其它的部件的数据传输。

此外，本发明涉及一种用于在轨道交通的线路元件和中央控制装置之间传输数据的方法。关于该方法，本发明要解决的技术问题在于，给出一种特别灵活且可多方面地使用的以及能够相对简单地实现的方法，用于在轨道交通的线路元件和中央控制装置之间传输数据。

该技术问题将根据本发明通过用于在轨道交通的线路元件和中央控制装置之间传输数据的方法得以解决，其中，将该数据在轨道元件和布置在电力牵引电流导线的区域内的供电装置之间无线地传输，并且在供电装置和中央控制装置之间的该数据的传输至少部分地通过电力牵引电流导线进行。

根据本发明的方法的优点基本上与前述根据本发明的设备的优点相符合，因此对此参考相应的前述实施方式。

附图说明

在下文中，根据实施例详细解释本发明。为此，示出了：

图1在示意图中示出了根据本发明的设备的实施例。

具体实施方式

在附图中可见具有列车形式的轨道车辆200，其在线路或轨道300上运动。轨道车辆200通过集电器210从具有架空线的形式的电力牵引电流导线310获取为此所需的电能。作为架空线的替代，电力牵引电流导线310例如也可以作为布置在轨道内或轨道旁的导电轨被实施。

在由轨道车辆200行驶的线路300旁布置了线路元件10，所述线路元件10例如可以是车轮传感器、计轴器、道岔、信号、电键锁或用于监控路段的摄像机。线路元件10具有用于无线传输数据的传输装置20，所述数据从线路元件10传输或向线路元件10传输。在此，在所述的实施例的范围内，假设该传输装置20被设计为基于无线电传输数据。此外，替代地，例如也可考虑通过传输装置20光学地传输数据。

为基于无线电传输数据，传输装置20一方面连接在无线电天线25上，并且另一方面在通信技术上连接在线路元件10的评估装置30上。以此，线路元件10因此实现了：在传输装置20侧，将通过无线电天线25基于无线电接收的数据提供给评估装置30使用，或相反的在评估装置30侧，将所获取的或产生的数据通过无线电天线25基于无线电通过相应的无线电信号发出。

另外，在线路元件10的区域内布置了供能装置40，其电连接在线路元件10上。供能装置40具有能量转换器50，用于从供能装置40的周围环境中产生电能。在此，能量转换器50例如能够用于从机械振动、光、热或风中产生电能。作为相应的能量转换器的替代，也可考虑，部件50是用于无线地接收从电力牵引电流导线310中耦合出的、电感式传输的能量的设备。此外，部件50也可例如用于从驶过的轨道车辆200的运动中产生电能。此外，也可考虑，具有多个前述部件作为供能装置40的组成部分。

能量转换器50连接在储能装置60上，所述储能装置60例如可以包括蓄电池和/或双层电容器。

此外，供能装置40具有原电池70。在例如由于干扰或故障而通过储能装置60无法向线路元件10供应充足的电能的情况下，所述原电池70为线路元件10供电。在此情况中，通过开关80可将线路元件10的供能从储能装置60切换到原电池70。相应的切换优选地通过供能装置40的控制装置操纵，其中，在图中由于清晰性的原因而未图示的控制装置可以例如依靠储能装置60的充电状态而进行相应的切换。

根据附图中所示，可选择将线路元件10以及供能装置40作为一个结构单元实施，在此情况中，线路元件10最终也包括供能装置40。此外，取决于各情况和要求，然而也可以替代地考虑，将线路元件10和供能装置40作为单独的部件实施，并且例如布置在相互相距数米的距离内。

除已描述的部件之外，在附图中可见供电装置100，其被布置在电力牵引电流导线310的区域内。供电装置100具有无线电天线110，以用于从和/或向线路元件10（即其无线电天线25）基于无线电的数据传输。此外，供电装置100用于向电力牵引电流导线310输入数据和/或从电力牵引电流导线310输出数据。这意味着，供电装置100是线路元件10和电力牵引电流导线310或另外的远离线路元件10布置的并且通信技术上连接在电力牵引电流导线310上的部件（例如，以中央控制装置的形式）之间的链接。在此，供电装置100和线路元件10之间的通信或数据传输基于无线电进行。在此，通常低发送功率的近场通信足以，因为仅需跨过相对短的距离。

在被设计成优选是以电感式向电力牵引电流导线310输入和/或从电力牵引电流导线310输出数据的供电装置100和中央控制装置之间通过电力牵引电流导线310进行数据传输，即以所谓的“Power Line Communication，电力线通信”的形式。这提供的优点是：对于远距离通信，使用通常总是存在的具有电力牵引电流导线310的形式的基础设施，并且因此可避免用于附加的电缆铺设的费用和成本。这特别地也适合于如下背景情况，即通过供能装置40也实现了线路元件10的与导线无关的、自给自足的供电。因此，在所述的实施例中，有利的是不需要从线路元件10到远离线路或轨道300布置的例如以中央控制装置的形式、以切换台或控制中心的形式或者以中央供能装置的形式的部件的电缆或导线。因此，以此明显降低了线路元件10的安装的成本和费用，并且同时在线路元件10的定位灵活性方面获得了优势。

在线路元件10和中央控制装置之间通过供电装置100的数据传输优选是被构造成可以进行双向数据传输。此外替代地，然而基本上也可考虑的是，取决于线路元件10的类型和功能，仅从线路元件10到供电装置100基于无线电进行数据传输，而从供电装置100继续到中央控制装置通过电力牵引电流导线310进行数据传输，或者仅在相反的方向上从中央控制装置到供电装置100通过电力牵引电流导线310传输数据，而从供电装置100到线路元件10基于无线电传输数据。

根据前述实施方式，所述的设备以及所属的方法能够多方面地且灵活地用于从和/或向轨道交通的线路元件传输数据。在此，特别是通过使用总是存在的以电力牵引电流导线310的形式的基础设施，另外能够在线路元件的供应费用和成本方面取得明显的优势。

Claims (12)

1.一种用于从和/或向轨道交通的线路元件（10）传输数据的设备，其特征在于，

-该设备除了所述线路元件（10）之外还包括布置在电力牵引电流导线（310）的区域内的供电装置（100）；

-设置了通信技术上连接在所述线路元件（10）上的用于向和/或从所述供电装置（100）无线传输数据的传输装置（20）；并且

-所述供电装置（100）被设计为：

-用于从和/或向所述线路元件（10）无线传输数据，以及

-用于向所述电力牵引电流导线（310）输入数据和/或从该电力牵引电流导线（310）输出数据。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：

-设置了中央控制装置；并且

-该设备被设计为，使得所述供电装置（100）和所述中央控制装置之间的数据传输至少部分地通过所述电力牵引电流导线（310）实现。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述供电装置（100）被设计为，用于电感式地向所述电力牵引电流导线（310）输入数据和/或从该电力牵引电流导线（310）输出数据。

4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述传输装置（20）是所述线路元件（10）的组成部分。

5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设置了供能装置（40），用于为所述线路元件（10）与导线无关地、自给自足地供给电能。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述供能装置（40）被设计为，用于无线接收从所述电力牵引电流导线（310）中所耦合出的电感式传输的能量。

7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述供能装置（40）被设计为，用于从驶过的轨道车辆（300）的运动中产生电能。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述供能装置（40）具有用于从周围环境中产生电能的能量转换器（50）。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述供能装置（40）包括原电池（70）。

10.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设置了储能装置（60）。

11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述线路元件（10）是车轮传感器、计轴器、道岔、信号、电键锁或摄像机。

12.一种用于在轨道交通的线路元件（10）和中央控制装置之间传输数据的方法，其特征在于，

-数据在线路元件（10）和布置在电力牵引电流导线（310）的区域内的供电装置（100）之间被无线传输；并且

-在所述供电装置（100）和所述中央控制装置之间的数据传输部分地通过电力牵引电流导线（310）实现。

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