DE2618078A1

DE2618078A1 - Verfahren zur lokalisierung von schienenfahrzeugen mit hilfe des linienleiters

Info

Publication number: DE2618078A1
Application number: DE19762618078
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Affolter; Max Dr Gautschi
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1976-04-24
Publication date: 1977-09-22
Also published as: CH596023A5

Description

Verfahren zur Lokalisierung von Schienenfahrzeugen mit
Hilfe des Linienleiters.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung von Schienenfahrzeugen mit Hilfe des Linienleiters.
Mit der Einfflhrung des Linienleitersystems bei Eisenbahnen (dessen letzte Konsequenz der vollautomatisch gesteuerte und überwachte Verkehrsfluss ist) steigen die Anforderungen an die Positionsbestimmungen der Züge. So sollte die Leitstelle jederzeit die genaue Position eines Zuges ermitteln können.
Insbesondere für Zielbremsungen ist die Kenntnis dieser genauen Position von Wichtigkeit. Bei den zur Positionsbestimmung bei linienleitergesteuerten Zügen bisher angewendeten Verfahren wurde eine Positionsbestimmung vom Triebfahrzeug aus angestrebt. Hierzu wurde die Zuggeschwindigkeit mit verschiedenen Mitteln gemessen (z.B. Achsumdrehung, Dopplervelocimeter, elektrooptische Verfahren). Die Integration der Geschwindigkeit liefert hierbei den zurückgelegten Weg. Infolge der unvermeidlichen Messfehler ist bei dieser Methode jedoch eine Nullstellung der Distanzmesseinrichtung unumgänglich. Diese erfolgt z.B. durch eine Phasenumkehr des vom Linienleiter abgestrahlten Signals. Die im Fahrzeug ermittelte Distanz wird in der Form eines Pulstelegramms mit einer Hochfrequenzeinrichtung auf den Linienleiter übertragen; sodann gelangt die Information über einen stationären Empfänger in die Leiststelle.
Die beschriebene Distanzmesseinrichtung hat vor allem auch den Nachteil, dass sie auf der Lokomotive sitzt. Ungenauigkeiten wie z.B. Schlupf der Räder täuschen eine falsche Distanz vor. Infolgedessen müssen, um die Fehler nicht aufzusummieren, in bestimmten Streckendistanzen Eichmarken (Phasenänderung des Linienleitersignals) angebracht werden, die zum Rückstellen der Einrichtung dienen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der bekannten Verfahren und Einrichtungen zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass von einem auf dem Triebfahrzeug befindlichen Sender ein Signal ausgesandt wird und sich im Linienleiter nach beiden Richtungen fortpflanzt, dass zwei ortsfeste Empfänger vorgesehen sind, die vom Linienleiter Signale empfangen und dass aus der Zeitdifferenz zwischen der Ankunft des Signals in beiden Empfängern mittels entsprechender Recheneinheiten die Position des Trieb fahrzeuges relativ zu den Empfängern bestimmt wird.
Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren 1 bis 4 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schema einer Positionsmessung mit einfachem Linienleiter und zwei Empfänger an verschiedenen Standorten, Fig. 2 ein Spannungs-Zeit-Diagramm für die beiden Em-Empfänger in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch den gemäss Fig. 4 verwendeten komplizierten Linienleiter, Fig. II das Schema einer Positionsmessung mit Linienleiter gemäss Fig. 3 und beiden Empfängern am gleichen Standort.
In Fig. 1 befinden sich die beiden Empfänger El und E2 bei x = 0 und x = d. Das Triebfahrzeug mit dem Sender S befinde sich auf der Strecke zwischen E1 und E2 bei x = e. Le sei als einfacher Linienleiter angenommen. Zur Zeit t = 0 sende das Triebfahrzeug ein Pulstelegramm aus. Sofern der Linienleiter LC auf der ganzen Strecke eine konstante Signalausbreitungsgeschwindigkeit c hat, wird das Telegramm im Em-Empfänger El zum Zeitpunkt T1 = l/c und im Empfänger E2 zum Zeitpunkt T2 = (d-egreintreffen (s. Fig. 2). Aus dem Laufzeitunterschied T1 - T2 = (2g -d)/c kann mittels entsprechender Recheneinheiten die Triebwagen-Position 6 bestimmt werden:

g= 2 c(T1 - T2)+d

Fig. 3 zeigt einen komplizierten Linienleiter, wie er im Beispiel eems Fig. II Verwendung findet. Unten in der kreiszylindersegmentförmigen Isolationshtille ist ein einzelner massiver Leiter L1 (hier Rechteckquerschnitt) eingelassen.
Ueber ihn befindet sich ein Koaxialkabel mit der Abschirmung L2 und dem Innenleiter L3. Der Wellenwiderstand des Koaxialkabels und derjenige des Lecherleitungssystems L1 - L2 seien gleich gross und mögen einen Wert von 120 a haben. Ebenso beilsweise sei die Ausbreitungskonstante k = 2t des des Lecherleiters gleich.
Am einen Streckenende, bei x = d (Fig. 4), sei der Innenleiter L3 des Koaxialkabels mit dem Rechteckleiter L1 verbunden. Die Abschirmung L2 bleibe offen. Am anderen Streckenende, bei x = 0, seien zwei Empfänger El und E2 derart angeordnet, dass der eine die Spannung zwischen L1 und L2, der andere die Spannung zwischen L2 und L3 misst. Die Eingangsimpedanzen der Em-Empfänger seien 120 #, die Leistungen sind also reflexionsfrei abgeschlossen. Das vom Triebfahrzeug bei x = l ausgesandte Signal induziere zwischen der Leitung L1 und L2 eine Spannung U 1 cosWt. Dabei ist Co die Kreisfrequenz des Senders auf dem 0 Triebfahrzeug. Die Hochfrequenzwelle, die sich im Lecherleitungssystem L1 und L2 nach rechts und links ausbreitet, habe die Ausbreitungskonstante k = 2 #/# (Verluste werden einfachheitshalber ausser Betracht gelassen).
Bei x = 0 erreicht den Empfänger E2 eine verzögerte Spannung der Form U2 ~ cos(#t - kl) Die Spannung zwischen L1 und L2 bei x = d ist analog Ud ~ cos (#t - k(d - l)) Da die Lecherleitung und das Koaxialkabel die gleiche Impedanz haben, wird die zwischen L1 und L2 eintreffende Spannung reflexionsfrei im Koaxialkabel L2 - L3 zum Empfänger El geleitet. Dort trifft Sie um kd verzögert ein. Der Empfänger El erhält damit eine Spannung U1 ~ cos (#t - k(d-l) - kd = cos(#t - 2kd + kl) Die Phasendifferenz zwischen beiden Spannungen U1 und U2 ist # = - 2kd + 2kl = 2k (l - d) Da k und d konstante Grössen sind, kann aus der Phasendifferenz # direkt auf die Position e des Triebfahrzeugs geschlossen werden: l = #+ d 2 k Diese Position wird durch entsprechende Recheneinheiten ermittelt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche sS Verfahren zur Lokalisierung von Schienenfahrzeugen mit Hilfe des Linienleiters, dadurch gekennzeichnet, dass von einem auf dem Triebfahrzeug (S) befindlichen Sender ein Signal ausgesandt wird und sich im Linienleiter (Le; L1, L2, L3) nach beiden Richtungen fortpflanzt, dass zwei ortsfeste Empfänger (E1, E2) vorgesehen sind, die vom Linienleiter Signale empfangen und dass aus der Zeitdifferenz (T1 - T2) zwischen der Ankunft des Signals in beiden Empfängern (E1, E2) mittels entsprechender Recheneinheiten die Position des Triebfahrzeugs (S) relativ zu den Empfängern bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einfacher Linienleiter (Lt) verwendet wird, dass die Empfänger (E1, E2) an verschiedenen Standorten (x = 0, x = d, Fig. 1) angeordnet sind und dass das Triebfahrzeug (S) in bestimmten Zeitintervallen ein Pulstelegramm aussendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Linienleiter (L) auf der ganzen Strecke eine konstante Signalausbreitungsgeschwindigkeit (c) hat und die Position des Triebwagens (S) gemäss der Beziehung 2 ? C (T1 - T2)+d

bestimmt wird, wo e die gesuchte Position des Triebfahrzeugs (S) gemessen vom Standort (x = 0) des ersten Empfängers (E1) T1 die Laufzeit des Telegramms vom Trieb fahrzeug (S) bis zum ersten Empfänger (E1, x = 0) T2 die Laufzeit des Telegramms vom Triebfahrzeug (S) bis zum zweiten Empfänger bedeuten.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfesten Empfänger (E1, E2) am gleichen Standort (x = O, Fig. 4) angeordnet sind, dass der Linienleiter (Le) aus einem einzelnen Massivleiter (L1) und einem Koaxialkabel (L2, L3) mit einem Innenleiter (L3) und einer Abschirmung (L2) besteht, so dass der Massivleiter (L1) und die Abschirmung (L2) zusammen ein Lechersystem bilden, dass der Wellenwiderstand des Koaxialkabels (L2, L3) und derjenige des besagten Lecherleitungssystems (L1, L2) gleich gross sind, dass an dem den Empfängern (, E2) abgewandten Streckenende (x = d, Fig. 4) der Innenleiter (L3) des Koaxialkabels mit dem Rechteckleiter (L1) verbunden ist, während die Abschirmung (L2) offenbleibt, dass am Standort der Empfänger (E1, E2, x = 0) die Spannung zwischen Rechteckleiter (L1) und Abschirmung (L2) durch den einen Empfänger (E2) und die Spannung zwischen Abschirmung (L2) und Innenleiter (L3) des Koaxialkabels durch den anderen Empfänger (E1) gemessen wird, dass die Eingangsimpedanzen der Empfänger (E1, E2) gleich dem Wellenwiderstand der Leitungen gewählt sind, dass der auf dem Triebfahrzeug (S) befindliche Sender ein sinusförmiges Signal der Kreisfrequenz G) erzeugt, das im Lecherleitungssystem (L1, L2) eine entsprechende Spannung (UO NJ cos( t)) induziert und dass die Phasendifferenz zwischen den an den Empfängern (E1 bzw. E2) erscheinenden Spannungen U1 ~ cos (#t - 2kd + kl) U2 ~ cos (#t - kl) bestimmt wird, welche Phasendifferenz : = 2k ( e - d) beträgt, wo k = 2 #/# die Ausbreitungskonstante d die Gesamtlänge der Messtrecke die gesuchte Entfernung des Triebfahrzeugs vom Empfänger-Standort bedeuten, woraus dann durch entsprechende Recheneinheiten die Position des Triebfahrzeugs l = # + d 2 k ermittelt wird.