DE3040080C1 - Einrichtung zur signaltechnisch sicheren Datenuebertragung zwischen einer Trasse und auf dieser gefuehrten Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Einrichtungen werden z. B. zur Steuerung von Zügen auf mit Linienleiter ausgerüsteten Strecken eingesetzt. Die hierbei einzuhaltenden Vorschriften, auch hinsichtlich des für die Sicherung der Datenübertragung zu verwendenden zyklischen Codes sind im Pflichtenheft zum Arbeitsergebnis Nr. 6A des Ausschusses A46 des Forschungs- und Versuchsamtes ORE der Internationalen Eisenbahnvereinigung UIC enthalten und damit der Fachwelt bekannt (Siehe dort z. B. Seite 17, Punkt 7).

Bei der Linienzugbeeinflussung werden alle auf einem längeren Streckenabschnitt befindlichen Fahrzeuge von einer Zentrale aus gesteuert. Die Datenübertragung erfolgt dabei über eine ständig vorhandene Verbindung in beiden Richtungen. Fällt eine Sendeeinrichtung oder eine Empfangseinrichtung aus, so wird dies sofort am Ausbleiben bestimmter Datentelegramme oder darin enthaltener Informationen bemerkt und der jeweiligen Gegenstelle, Zentrale oder Fahrzeug, mitgeteilt.

Da die Ausrüstung einer Strecke mit Linienleiter sehr aufwendig ist, kommt sie vorerst nur für besonders ausgebaute und für Schnellfahrten geeignete Hauptstrecken in Frage.

Auf anderen Strecken erfolgt eine Datenübertragung bisher nur punktförmig und in beschränktem Maße, etwa zur Übertragung von Signalbegriffen bei der Induktiven Zugsicherung (Indusi) oder in Anlagen zur Wagennummernerkennung (siehe hierzu: Aufsatz von H. Götz, »Systeme zum automatischen Lesen von Eisenbahnwagennummern«, Siemens-Zeitschrift 43 (1969), Heft 7). Es wäre sinnvoll, den Fahrzeugen mittels punktförmiger Übertragungseinrichtungen noch weitere Informationen z. B. Streckenneigungen, Signalentfernungen und Streckenhöchstgeschwindigkeiten zukommen zu lassen. Informationen die örtlich, an der Strecke, gespeichert sein könnten und keine teuere Datenverbindung zu einer Zentrale erfordern würden.

Problematisch ist hierbei jedoch die Sicherung der zu übertragenden Daten und, wegen des Fehlens einer ständigen Verbindung, vor allem das Erkennen von Ausfällen in den in unregelmäßigen Abständen an der Strecke angeordneten streckenseitigen Teile der Übertragungseinrichtungen.

Die Erfindung stellt nun eine punktförmige Datenübertragungseinrichtung zur Verfügung, die sowohl die signaltechnisch sichere Übertragung in ihr gespeicherter Information als auch eine Funktionsüberwachung von der Empfängerseite aus ermöglicht. Sie ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich an beliebigen Punkten an einer Strecke unabhängig von einer Verbindung zu einer Steuerzentrale einsetzen. Als Sendeantenne kann z. B. eine Induktionsschleife oder auch ein Gleismagnet verwendet werden. Die Überwachung der übertragenen Daten auf Übertragungsfehler und die Überwachung des sendeseitigen Teils der Einrichtung auf Bauelementefehler geschieht empfangsseitig durch entsprechende Auswertung der empfangenen Datentelegramme. Durch vollkommen getrennte Erarbeitung des Informationsteils und des Redundanzteils jedes Datentelegramms und durch zweimalige voneinander unabhängige Speicherung der zur Telegrammerstellung erforderlichen Daten ist sichergestellt, daß jeder Fehler bei der Auswertung im Empfänger erkannt wird und die Verwertung der übertragenen Information im Fehlerfalle unterbleibt. Um auch Totalausfälle von im Folgenden als Gleisgerät bezeichneten streckenseitigen Teilen von Übertragungseinrichtungen zu erkennen, kann z. B. in bekannter Weise die Entfernung zum jeweils nächsten Gleisgerät mitübertragen und auf dem Fahrzeug mit einer Wegmeßeinrichtung überwacht werden, ob nach Zurücklegen der angegebenen Wegstrecke Signale des nächsten Gleisgerätes empfangen werden. Bei Einsatz von Gleismagneten lassen sich deren Positionen auch zusätzlich induktiv

ORIGINAL INSPECTED

feststellen. Ein Ausfall eines Gleisgerätes liegt dann vor, wenn von einem durch Auswertung der induktiven Rückwirkung auf einen Fahrzeugmagneten georteten Gleismagneten kein Patentelegramm empfangen wird.

Eine Ausgestaltung der Übertragungseinrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Parallel/Serien-Wandler durch Bauelemente mit unterschiedlichen Arbeitsweisen verwirklicht sind. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit unbemerkten Auftretens von Bauelementefehlern herabgesetzt, unter anderem deshalb, weil verschiedenartige Bauelemente, die ja nicht aus derselben Serie stammen können, keine gleichen herstellungsbedingten Schwachstellen aufweisen.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung ist in Anspruch 3 beschrieben und ermöglicht bei im Empfänger festgestellten Fehlern zu erkennen, ob diese durch Verfälschung von Daten während der Übertragung entstanden oder ob sie auf Bauelementeausfall in der Übertragungseinrichtung zurückzuführen sind.

Eine in Anspruch 4 beschriebene Ausgestaltung der erfindunsgemäßen Einrichtung sieht getrennte Datenleitungen zu einem Stellwerk oder einer Zentrale vor. Damit können zusätzlich zu den in den Eingabespeiehern fest codierten Daten auch variable Daten, z. B. Signalbegriffe oder Geschwindigkeitsempfehlungen übertragen werden.

Eine Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung ist in Anspruch 5 beschrieben und ermöglicht die Einsparung einer besonderen Stromversorgung für den Fall, daß das Gleisgerät auf freier Strecke weitab von einem Netzanschluß angebracht ist.

Anhand einer Figur soll nun ein Ausführungsbeispiel des Datensendeteils der Übertragungseinrichtung nach der Erfindung ausführlich beschrieben und seine Funktion erklärt werden.

In der Figur sind dargestellt zwei Eingabespeicher ESX, ES2 die die zu übertragenden Daten in zwei identischen Datensätzen enthalten. Diese Datensätze bestehen aus fest codierten Daten, die z. B. Streckengegebenheiten kennzeichnen, und variablen Daten, welche über Datenverbindungen 14, 15 von einem Stellwerk aus in die Speicher eingegeben werden können. Über den Ausgang 10 eines ersten Parallel/Serien-Wandler PSW, der von einem Schieberegister gebildet wird, gelangen die Daten des ersten Eingabespeichers ES 1 in serieller Form zu einem Telegrammsender TS, welcher eine mit den Daten modulierte Frequenz Fl über einen Ausgang A auf eine in der Figur nicht dargestellte, zur Abstrahlung dieser Frequenz geeignete Antenne, z. B. einen Gleismagneten, ausgibt.

Der Arbeitstakt der Übertragungseinrichtung wird von einem Taktgeber Γ erzeugt, der auf ein über seinen Eingang E eingegebenes Startsignal hin mit der Taktausgabe beginn;, und sowohl den Parallel/Serien-Wandler PSWaIs auch alle anderen synchron mit der Telegrammausgabe arbeitenden Bauelemente über einen Taktausgang 1 mit dem Arbeitstakt versorgt.

Mit Hilfe von Zählerketten Z1 und Z 2, von denen die eo erste Zi, als Bitzähler, die zweite, Z2 als Wortzähler arbeitet, und eine nachgeschaltete Steuerlogik SL wird der Aufbau der Datentelegramme hinsichtlich Bitzahl und Worteinteilung festgelegt, wobei ein zwischen den Wortzähler Z2 und die Steuerlogik SL geschalteter Wortdekoder die Lage eines Kopfwortes und eines Prüfwortes bestimmt, welches Beginn und Ende eines Datentelegrammes kennzeichnen.

Die in der Figur dargestellte Einrichtung enthält einen weiteren Parallel/Serien-Wandler, der nach einem anderen Prinzip als der erste Parallel/Serien-Wandler PSW arbeitet. Er wandelt die Daten des zweiten Eingabespeichers £"52 in einen seriellen Datenstrom um und wird von einem Datenselektor DS (Multiplexer) gebildet. Die vom Datenselektor über einen Ausgang 11 seriell ausgegebenen Daten werden einem rückgekoppelten Schieberegister RS zur Bildung eines für jedes Datentelegramm charakteristischen Redundanzwortes zugeführt. Das Redundanzwort wird anschließend an die dem ersten Parallel/Serien-Wandler PSW entnommenen Daten über einen Ausgang 13 an den Telegrammsender ausgegeben und bildet, zusammen mit zwei Antivalenzbits, ein Prüfwort für die zuvor gesendeten Daten, welche dadurch mit der Hammingdistanz H=A gesichert werden. Die Antivalenzbits stammen aus einem Antivalenzdetektor AD, dem die aas dem ersten Parallel/Serien-Wandler PSW und die aus dem Datenselektor DS ausgegebenen Daten zum Vergleich zugeführt werden. Der Antivalenzdetektor erkennt unzulässige Antivalenzen zwischen den verglichenen Daten und liefert das Ergebnis in Form zweier zueinander antivalenter Bit an das Schieberegister RS, wo diese vor Ausgabe zum Telegrammsender TS sämtliche Stellen des Schieberegisters durchlaufen müssen.

Da die beiden Bit bei ordungsgemäßer Funktion aller Bauelemente zueinander antivalent bleiben müssen, können sie im Datenempfänger zur Prüfung auf Bauelementefehler im Antivalenzdetektor, im rückgekoppelten Schieberegister oder im Telegrammsender verwendet werden. Fehler in der Datenverarbeitung werden unabhängig davon durch den im Fehlerfalle nicht zum Datentelegramm passenden Redundanzteil des Prüfwortes erkannt.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung läßt sich an folgendem Einsatzbeispiel erklären: Der Datensendeteil der Einrichtung nach der Erfindung sei an einer Eisenbahnstrecke als Gleisgerät unmittelbar in Gleisnähe angebracht, wobei die Sendeantenne von einem Gleismagneten, bestehend aus einem Ferritstab mit einer auf die Sendefrequenz Fi abgestimmten und einer weiteren, auf eine erheblich niedrigere Frequenz F2 abgestimmten Wicklung gebildet wird. Die zum Datenempfang eingerichteten Fahrzeuge enthalten neben Einrichtungen zum Empfang und zur Auswertung der zu übertragenden Datentelegramme einen Sender zur Erzeugung eines mit der niedrigen Frequenz F2 schwingenden elektromagnetischen Feldes.

Die auf dem Gleismagneten befindliche, auf die Frequenz F2 abgestimmte Spule wirkt dann wie die Sekundärspule eines Übertragers und gibt eine Wechselspannung der Frequenz F2 ab, wenn ein Fahrzeug mit eingeschaltetem Sender in ihre Nähe kommt. Diese induzierte Wechselspannung wird als Anwesenheitskriterium für ein Fahrzeug ausgewertet Ein in der Figur nicht dargestellter Schwellwertschalter schaltet dann abhängig von der Höhe der induzierten Spannung, den Taktgeber ein bzw. aus. Liegt das Gleisgerät weitab von einer Stromversorgungsleitung, so kann sein gesamter Bedarf an elektrischer Energie vom Fahrzeug aus induktiv übertragen werden. Die induzierte Wechselspannung wird hierzu gleichgerichtet und auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Sie steht dann als Versorgungsspannung zur Verfügung.

Zur Überwachung der an der Strecke befindlichen

Gleisgeräte auf Ausfall kann bei Verwendung von Gleismagneten die Rückwirkung auf die Fahrzeug-Sendeantenne nach dem bei der Induktiven Zugsicherung benutzten Verfahren ausgewertet werden. Wird ein Gleismagnet auf diese Weise geortet und gleichzeitig kein Datentelegramm empfangen, so gilt der Gleismagnet als gestört und das Fahrzeug muß die Strecke zum nächsten nicht gestörten Gleismagneten mit Hilfe eines anderen Signalsystems oder mit stark verminderter Geschwindigkeit zurücklegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur signaltechnisch sicheren Datenübertragung zwischen einer Trasse und auf dieser geführten Fahrzeugen mit einem Datensende- und einem Datenempfangsteil bei der die zu übertragenden Daten bitseriell in Form von Datentelegrammen ausgesendet werden und eine Sicherung dieser Telegramme durch Redundanzbiidung mittels eines zyklischen Codes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander unabhängige Eingabespeicher (ES 1, ES2) zur Aufnahme zweier identischer Datensätze vorgesehen sind, von denen einer über einen ersten Parallel/Serien-Wandler (PSW), der andere über einen zweiten Parallel/Serien-Wandler (Datenselektor DS) und ein rückgekoppeltes Schieberegister (RS) mit einem Telegrammsender (TS) verbunden ist und daß weiterhin eine Steuerlogik (SL) vorhanden ist, welche die Ausgabe der Daten aus dem ersten Parallel/Serien-Wandler und aus dem rückgekoppelten Schieberegister zeitlich so steuert, daß die dem Telegrammsender zugeführten Daten sich zu einem Datentelegramm mit Informationsteil und Redundanzteil zusammensetzen, wobei der Informationsteil dem ersten Serien/Parallel-Wandler und der Redundanzteil dem rückgekoppelten Schieberegister entnommen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Parallel/Serien-Wandler durch Bauelemente mit unterschiedlichen Arbeitsweisen verwirklicht sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Datenvergleichsschaltung (Antivalenzdetektor AD) vorgesehen ist, welche die von den Parallel/Serien-Wandlern ausgegebenen Daten bitweise miteinander vergleicht, und jede Nichtübereinstimmung feststellt und speichert und daß das Ergebnis des Datenvergleichs zusammen mit dem Redundanzteil des Datentelegramms dem Telegrammsender (TS) zugeführt wird.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Datenverbindungen (14, 15) zu einem Stellwerk oder einer Steuerzentrale bestehen, über die zusätzliche, variable Daten in die Eingabespeicher (ES \,ES2) eingegeben werden können.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zusätzlichen Antennenkreis aufweist, über den die zur Datenübertragung notwendige elektrische Leistung durch induktive Einstrahlung von einem mit dem Datenempfangsteil verbundenen Sender aus zugeführt wird.