DE3787383T2

DE3787383T2 - Automatischer Eisenbahn-Fahrzeugbetrieb.

Info

Publication number: DE3787383T2
Application number: DE87300788T
Authority: DE
Inventors: Michael John Beasley; David Anthony Collins; Karl Adrian Peter Dodsworth; Ralph Harding; Clifford Arthur Leslie Parry
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2007-01-30
Also published as: JPS62254607A; KR940008239B1; KR870007797A; HK105591A; AU6814287A; DE3787383D1; EP0233017B1; GB8602509D0; NZ219066A; ATE94490T1; EP0233017A3; AU599073B2; ES2042546T3; GB2186725B; EP0233017A2; GB2186725A; GB8702287D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein System zum automatischen Betreiben von Eisenbahnfahrzeugen.
Automatische Züge ohne Fahrer werden unter Anwendung der gleichen Grundprinzipien der Signalgebung betrieben, wie sie für manuell gesteuerte Züge angewendet werden, das heißt der Zug wird gesteuert, als ob er eine freie Strecke vor sich hätte, bis er den Mindestsicherheitsabstand zum Ende eines anderen Zuges verletzt, worauf die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und er schließlich angehalten werden kann.
Zusätzlich zu den herkömmlichen Sicherheitssignalen für die Zugfolge, optischen oder elektrischen, kann ein automatischer Zug Signale empfangen, die eine absolute Höchstgeschwindigkeitsgrenze und eine Zielgeschwindigkeitsgrenze repräsentieren. Der Zug wird dann so angetrieben, daß versucht wird, die Zielgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ohne die Höchstgeschwindigkeit zu überschreiten. Wenn er beginnt, sich dem Mindestabstand zu einem vor ihm befindlichen Zug anzunähern, wird folglich die Zielgeschwindigkeit verringert und die Bremsen des Zuges werden sofort betätigt, um den Zug auf seine Zielgeschwindigkeit zu verlangsamen. Die Zugsteuereinrichtung ist mit wenigstens einem Betriebsbremsprofil und ebenso mit wenigstens einem Betriebsbeschleunigungsprofil ausgestattet. Die Zielgeschwindigkeiten werden von einer zentralen Verkehrsregeleinrichtung berechnet, die für die Steuerung des Betriebs eines vollständigen Netzwerks oder eines vollständigen Abschnittes des Netzwerks verantwortlich ist, was die sich gefährdenden Bewegungen vieler Züge über viele Strecken einschließt.
US 3 805 056 beschreibt ein Eisenbahnfahrzeugsteuersystem, bei dem eine Serie von Transpondern entlang einer Eisenbahnstrecke angeordnet sind, von denen jeder ein Signal übertragen kann, um sich selbst zu identifizieren. Ein Fahrzeug, das sich entlang dieser Strecke bewegt, ist mit einer Aufzeichnung darüber versehen, in welcher Reihenfolge die Transponder angetroffen werden sollten, und die Bremsen des Fahrzeugs können automatisch angezogen werden, wenn erkannt wird, daß ein Transponder nicht in Ordnung ist. Jeder Transponder überträgt keine andere Information als die, die ihn identifiziert, und es gibt keine im wesentlichen kontinuierliche Kommunikation mit dem Fahrzeug und daher keine Steuereinrichtung, die als Reaktion auf die periodisch gelieferte oder auf im wesentlichen kontinuierlich gelieferte Information wirksam ist.
GB 2 159 311 beschreibt ein Eisenbahnfahrzeugsteuersystem, bei dem ein Fahrzeug mit einer Einrichtung zum Empfangen von im wesentlichen kontinuierlicher Kommunikation von Gleisstromkreissignalen und einer Einrichtung zum Überprüfen der Reihenfolge der empfangenen Frequenzen, während das Fahrzeug von Gleisabschnitt zu Gleisabschnitt fährt, versehen ist. Die Bremsen des Fahrzeugs werden automatisch angezogen, wenn eine falsche Frequenzreihenfolge empfangen wird, und die Gleisstromkreissignale können Information umfassen, die z. B. Geschwindigkeitsgrenzen betreffen. Es wird keine periodische Kommunikation mit dem Zug offenbart, und daher wird keine Steuereinrichtung, die als Reaktion auf im wesentlichen kontinuierliche und auf periodisch gelieferte Information wirksam ist, offenbart.
DE 2 819 317 beschreibt ein Fahrzeugsteuersystem, bei dem Information periodisch an ein Fahrzeug geliefert wird und ersetzt werden kann. Es gibt keine im wesentlichen kontinuierliche Kommunikation mit dem Fahrzeug, keine Steuereinrichtung, die als Reaktion auf die periodisch gelieferte und auf im wesentlichen kontinuierlich gelieferte Information wirksam ist, und es wird kein Hinweis auf das Übertragen von Daten gegeben, die zum Beispiel die Längen von Streckenabschnitten betreffen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen automatischen Zug mit einem Grad an "Intelligenz" bereitzustellen, so daß er seine eigenen Beschleunigungs-, Brems- und Geschwindigkeitsprofile errechnen kann, wobei er detailliertere Information über die unmittelbare zu durchfahrende Strecke berücksichtigt.
Erfindungsgemäß wird ein automatisches Antriebssystem für ein Eisenbahnfahrzeug bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Vorzugsweise ist an einer Station eine Einrichtung zum Übertragen der statischen Information auf das Fahrzeug vorgesehen, wobei diese Information auf das Fahrzeug übertragen wird, während es an der Station steht, und in der Speichereinrichtung auf dem Fahrzeug gespeichert wird. Die gespeicherte statische Information, die an einer Station empfangen wurde, kann durch eine neue statische Information ersetzt werden, die an der nächsten Station, an der das Fahrzeug hält, empfangen wird.
Die Erfindung wird nun, nur beispielhaft, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer von einem Zug getragenen Steuereinrichtung ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der automatischen Zugsteuerungseinrichtung der Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der feststehenden Einrichtung an einer Station ist;
Fig. 4 schematisch eine Anordnung eines Stationsbodenschleife für eine genaue Zughaltsteuerung zeigt; und
Fig. 5 vergleichende Zuggeschwindigkeitsprofile mit und ohne die Erfindung zeigt.
Zunächst mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt die dargestellte Einrichtung eine automatische Zugsicherungs(ATP)einrichtung 1, die so verbunden ist, daß sie eine erste Eingabe von einem Aufnehmer 2 empfängt. Dieser Aufnehmer 2 kann eine induktive Schleifenantenne umfassen, die unter dem Zug, tief unten an der Vorderseite des Vorderdrehgestells, vor der Leitachse und sehr nahe bei einer der Gleisschienen 3 angebracht ist.
Elektrische Ströme, die in den Gleisschienen 3 in Form von Gleisstromkreissignalen induziert werden, werden von dem Aufnehmer 2 wahrgenommen. Die Signale werden erstens von einer Gleisstromkreiseinrichtung (nicht gezeigt) benutzt, um die Anwesenheit eines Zuges in dem Gleisabschnitt zwischen dem Sender und der Empfangsvorrichtung der Einrichtung wahrzunehmen. Dies ist in der Technik bekannt und an anderer Stelle beschrieben. Da es, soweit die vorliegende Erfindung betroffen ist, nur Hintergrundbedeutung hat, wird angenommen, daß der Leser mit der Technologie vertraut ist.
Der Aufnehmer 2 ist doppelt vorhanden. Der zweite Aufnehmer ist mit dem ersten identisch, er ist jedoch nahe der anderen Schiene angebracht. Beide Aufnehmer sind so verbunden, daß sie eine Gleisstromkreissignaleinspeisung an die ATP-Einrichtung 1 liefern.
Die beschriebene Vorrichtung macht von wechselstromcodierten Signalen Gebrauch, die benutzt werden, um zu Zwecken der Zugsteuerung die Trägerfrequenz des Gleisstromkreisgrundsignals zu modulieren. Die dem Gleisstromkreisträgersignal aufgedrückten codierten Signale übermitteln Höchstgeschwindigkeits- und Zielgeschwindigkeitsinformation an einen Zug. Diese Geschwindigkeitsinformation ersetzt im wesentlichen die Information, die einem menschlichen Fahrer mittels der herkömmlichen Signalanlage mit farbigem Licht gegeben wird. Kurz gesagt arbeitet sie wie folgt. Dem Zug wird eine Höchstgeschwindigkeit gegeben, welche er nicht überschreiten darf, und eine Zielgeschwindigkeit, von der erwartet werden kann, daß sie seine Höchstgeschwindigkeit im nächsten Abschnitt ist. Zielgeschwindigkeiten können allmählich stufenweise in auf einanderfolgenden Abschnitten bis auf Null verringert werden. Gleiche Höchst- und Zielgeschwindigkeiten sind äquivalent zu einem herkömmlichen Grünlicht; eine Zielgeschwindigkeit, die geringer als die Höchstgeschwindigkeit ist, ist äquivalent zu einem warnenden Gelblicht; und eine Zielgeschwindigkeit von Null ist das gleiche wie ein rotes Haltsignal.
Die vom Zug getragene ATP-Einrichtung 1 könnte von einer in der Technik bekannten Art sein - siehe zum Beispiel die britischen Patentbeschreibungen Nr. 2 159 311 und 2 017 991. Die codierten Signale der Höchst- und Zielgeschwindigkeit sind in einem codemodulierten Gleisstromkreissignal enthalten, das durch die Gleisschienen 3 übertragen und über Aufnehmer 2 empfangen wird. Dieses Signal wird von der Einrichtung 1 decodiert, um die Information über die Geschwindigkeitsgrenzen zu gewinnen. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Zuges wird von einem Tachometer 4 gemessen, der ein elektrisches Ausgangssignal proportional zur Geschwindigkeit des Zuges erzeugt. Dieses Geschwindigkeitsausgangssignal ist mit einem zweiten Eingang der ATP-Einrichtung 1 verbunden.
Die ATP-Einrichtung wirkt so, daß sie das Signal der gemessenen Zuggeschwindigkeit vom Tachometer 4 mit dem Signal der Höchstgeschwindigkeitsgrenze vergleicht, das aus dem über Aufnehmer 2 empfangenen modulierten Gleisstromkreissignal decodiert wird. Wenn die gemessene Geschwindigkeit die Höchstgeschwindigkeitsgrenze überschreitet, werden die Bremsen automatisch durch die ATP-Einrichtung 1 angezogen. Die Einrichtung 1 besitzt einen Notbremsensteuerungsausgang 5, der mit dem Bremssystem verbunden ist. Wenn das Notbremssignal am Ausgang 5 auftritt, werden die Bremsen des Zuges automatisch bis zum Notbremsgrad angezogen. Die ATP-Einrichtung 1 besitzt zwei weitere Ausgänge 6 und 7, die das Zielgeschwindigkeitssignal bzw. die Gleisstromkreisfrequenz tragen.
Die automatische Zugsteuer(ATO)einrichtung wird durch Block 8 in Fig. 1 dargestellt. Diese umfaßt ein Mikroprozessorsystem, das unten detaillierter beschrieben wird. Die ATO-Einrichtung 8 besitzt zwei Steuerausgänge 9 und 10, die wirksam verbunden sind, so daß sie die Motorsteuerung bzw. die Bremssysteme des Zuges steuern. Die Ausgänge 6 und 7 für das Zielgeschwindigkeitssignal und das Gleisstromkreisfrequenzsignal der ATP-Einrichtung 1 sind mit Eingängen 11 bzw. 12 der ATO-Einrichtung 8 verbunden. Ein weiterer ATO-Eingang 13 ist mit einer weiteren doppelten (duplicated) induktiven Schleifenantennen-Empfangsanordnung verbunden, die mit der Bezugszahl 14 bezeichnet ist.
Die ATO-Einrichtung 8 besitzt auch eine Ausgangsleitung 15, die mit einer doppelten Sende-Schleifenantennenanordnung verbunden ist, die mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist. Die Antennenanordnungen 14 und 16 sind unter dem Fahrzeug, das die ATO-Einrichtung enthält, angebracht, so daß sie induktiv mit den Schleifen koppeln, die in dem Gleisbett sehr nahe bei den Gleisschienen 3 liegen, und sie sind weiter hinten an dem Fahrzeug befestigt als die Aufnehmer 2, auf die oben Bezug genommen wurde. Das Signal der gemessenen Geschwindigkeit von Tachometer 4 ist mit einem Eingang 17 mit der ATO-Einrichtung 8 verbunden.
Fig. 2 zeigt die ATO-Einrichtung detaillierter, wobei Teile, die auch in Fig. 1 gezeigt sind, die gleichen Bezugszeichen haben. Der Hauptteil der ATO-Einrichtung ist ein Mikroprozessor 18. Der Betrieb des Prozessors 18 wird von Datenbefehlen gesteuert, d. h. Betriebsprogrammen, die in einem programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 19 gespeichert sind, der einen Steuerdatenspeicher umfaßt, der mit dem Prozessor verbunden ist. Ebenfalls mit dem Prozessor 18 ist ein weiterer Speicher 20 verbunden, der als Speicher für geographische Daten dient.
Der Prozessor 18 besitzt einen Eingang 21 und einen Ausgang 22, die durch einen Hochfrequenzträger-Modulator/Demodulatorblock 23 mit den doppelten Empfänger- und Sendeantennen 14 und 16 verbunden sind. Das Signal für die Sendeantennen wird von einem Verstärker 24 verstärkt. Empfangene und gesendete Signale sind modulierte Hochfrequenzträgersignale, wobei die Ausgabe der doppelten Antennen 14 über einen Trägerpegeldetektor 25 auf den Block 23 gegeben werden. Der Block 23 umfaßt einen entsprechenden Hochfrequenzsignalgenerator und auch Schaltungen, die ein Trägersignal mit der Prozessorausgabe 22 zur Sendung modulieren, und die das empfangene modulierte Trägersignal demodulieren und das Modulationssignal an den Prozessoreingang 21 geben.
Der Prozessor 18 ist außerdem mit einem Systemdatenbus 26 für eine Zwei-Wege-Kommunikation mit einem Dateneingabeblock 27, einem Datenausgabeblock 28 und einer Entfernungs/Geschwindigkeits-Meßeinheit 29 verbunden. Die Eingabe- und Ausgabeblöcke 27 und 28 tragen die Steuersignale des Zugsteuerungssystems. Der Prozessor 18 ist in einer demontierbaren Einheit untergebracht und ist durch eine Schnittstelle 30 in die normalen Zugsteuerschaltkreise geschaltet. Die Steuerausgaben 9 und 10 für die Motoren und Bremsen verlassen den Prozessor 18 durch die Schnittstelle 30 und die Zielgeschwindigkeits- und Gleisstromkreisfrequenzsignale auf den Eingängen 11 und 12 gehen durch die Schnittstelle 30 in den Prozessor 18 hinein.
Der Tachometer 4 ist mit der Entfernungs/Geschwindigkeits-Meßeinheit 29 verbunden, wobei diese Einheit eine weitere auf einem Mikroprozessor basierende Einheit umfaßt, die unabhängig von dem Hauptprozessor 18 arbeitet. Der Tachometer 4 kann einen Wechselstromgenerator umfassen, der ein analoges Signal erzeugt, dessen Frequenz direkt proportional zur Rotationsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder und daher zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Die Einheit 29 umfaßt eine Quadrierschaltung (squaring unit), die ein digitales logisch kompatibles Signal aus der analogen Ausgabe des Tachometers erzeugt. Der Mikroprozessor ist so programmiert, daß er dieses Signal verarbeitet, um durch Zählen der Anzahl der generierten Pulse eine Entfernungsmessung zu liefern, das heißt der Entfernung, die von dem Zug von einem Ausgangspunkt aus zurückgelegt wurde, um eine Geschwindigkeitsmessung durch Bestimmen der Rate der Änderungen (rate of change) mit der Zeit der Entfernungsbewegung zu liefern, und um eine Angabe einer Rückwärtsbewegung (Zurücklaufen) zu liefern.
Die Meßeinheit 29 liefert ihre Ausgabe in einem digitalen Format, das mit dem Eingabewortformat des Prozessors 18 kompatibel ist. Der Ausgang der Einheit 29 ist mit dem Datenbus 26 verbunden.
Fig. 3 stellt in Blockdiagrammform den festen Einrichtungsteil des Systems dar, der an einer Stationshaltestelle installiert ist. Ein Stationsbahnsteig ist im Umriß bei 31 gezeigt, und diesem Bahnsteig benachbart ist ein Bahngleis (nicht gezeigt), in dessen Körper mehrere Schleifenantennen 32, 33, 34 und 35 zweier Typen angebracht sind. Die Schleifen 32 und 35 des ersten Typs sind etwa 100 Meter voneinander entfernt bei den entgegengesetzten Enden des Bahnsteigs angeordnet. Ihr Aufbau ist detaillierter in Fig. 4 gezeigt. Insbesondere ihre elektrische Konfiguration, die in Fig. 4(b) gezeichnet ist, ist von besonderer Bedeutung, und auf sie wird unten ausführlicher Bezug genommen.
Die Schleifen 33 und 34, die vom zweiten Typ sind, sind zwischen den Positionen der Schleifen 32 und 35 angebracht. Die Schleife 33 ist durch gestrichelte Linien dargestellt, um zu zeigen, daß sie eine wahlweise Zusatzeinrichtung ist. In der Praxis benutzt die Ausführungsform nur drei der vier Schleifen gleichzeitig, wie es durch die Bewegungsrichtung eines Zuges diktiert wird. In Fig. 3 wird angenommen, daß sich ein Zug in der Ebene der Seite von links nach rechts bewegt, so daß er die Schleifen 32, 34 und 35 benutzt. Die Schleifen 34 und 35 sind angemessen nahe beieinander und an der Halteposition an der Spitze des Zuges angeordnet. Für einen Zug, der sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt, benutzt die Ausführungsform die Schleifen 32, 33, 35, wobei die Schleifen 32 und 33 angemessen nahe beieinander und an der Spitze des Zuges angeordnet sind.
Die Schleifen 32 und 35 der ersten Art werden benutzt, um Daten auf einen Zug zu übertragen. Ein sich von links nach rechts bewegender Zug wird so angehalten, daß seine Empfangsantennen 14 genau über dem Abschnitt der Schleife 35, der in Fig. 4 mit A bezeichnet ist, positioniert sind. Ein sich in die entgegengesetzte Richtung bewegender Zug wird mit den Empfangsantennen 14 über dem Abschnitt A der Schleife 32 angehalten.
Die Sendeschleifen 32 und 35 sind mit einem Ausgang 38 einer "Bahnsteig-Zeichengebereinheit" ("Platform Communicator Unit") 39 über Leitungsspeiseeinheiten (line feed units) 36 bzw. 37 verbunden, und die Schleifen 33 und 34 sind mit der Einheit 39 über Leitungsanpassungseinheiten (line matching units) 40 bzw. 41 verbunden. Die Bahnsteig-Zeichengebereinheit 39 umfaßt: einen Speicher 42 für geographische Daten; auf einem Mikroprozessor basierende Scan- und Steuerschaltungen 43 zum Scannen des Speichers 42, so daß letzterer selektiv gelesen werden kann und seine Daten über die Schleife 35, wenn der Zug sich von links nach rechts bewegt, und über die Schleife 32, wenn der Zug sich in Fig. 3 von rechts nach links bewegt bewegt, an den Zug gegeben werden kann; Hochfrequenzträger-Modulations/ Demodulationsschaltungen 44, die über eine Zweirichtungs- Zwischenleitung (bi-directional link) 45 mit den Schaltungen 43 verbunden sind; Trägerpegeldetektorschaltungen 46 mit Eingängen, die mit Ausgängen der Leitungsanpassungseinheiten 40 und 41 verbunden sind, einem Ausgang, der mit einem Eingang der Schaltungen 44 verbunden ist, einem Eingang, der mit einem Ausgang der Schaltungen 44 verbunden ist und einem Ausgang, der über einen Leistungsverstärker 47 mit dem Ausgang 38 der Einheit 39 verbunden ist; Dateneingabeschaltungen 48, die über einen parallelen Schnittstellenbus 49 mit einer automatischen Zugüberwachungs(ATS)einrichtung in einem Zugüberwachungsbüro und über einen Datenbus 50 mit den Schaltungen 43 verbunden sind; Datenausgabeschaltungen 51, die über eine parallele Schnittstelle 52 mit der ATS-Einrichtung und über Datenbus 50 mit den Schaltungen 43 verbunden sind; und eine verdrillte bidirektionale Doppelzwischenleitung (twisted-pair bi-directional link) 54, die zwischen die Schaltungen 43 und die ATS-Einrichtung gekoppelt ist.
Die geographischen Daten in Speicher 42 beschreiben die nächste Gleisstrecke, die sich bis zur nächsten Stationshaltestelle erstreckt. Diese Daten umfassen Steigungsinformation, Verzweigungen und Kreuzungen beschreibende Daten, Gleisabschnittslängen, Gleisabschnitts-Trägersteuerungsfrequenzen, Höchstgeschwindigkeitsgrenzen, Zugfahrplaninformation u.ä., oder etwaige weitere Daten, die berücksichtigt werden müssen, um einen Zug höchst effizient zu betreiben. Über die Schnittstelle 49 an die Dateneingangsschaltungen 48 gesendete Daten und/oder über die Zwischenleitung 54 an die Schaltungen 43 gesendete Daten beinhalten digital codierte Information, die aktuelle Signalinformation beschreibt, d. h. vorübergehend auf erlegte Höchstgeschwindigkeitsgrenzen und aktuelle Zielgeschwindigkeitsgrenzen für jeden Gleisabschnitt entlang der Strecke zur nächsten Station. Diese Information wird von der ATS-Einrichtung geliefert. Diese Information hängt daher zum Beispiel von dem Vorhandensein eines weiteren Zugs auf demselben Gleis ab, um einen Mindestsicherheitsabstand einzuhalten.
Die festen geographischen Daten aus Speicher 42 und die von den Schaltungen 48 und/oder über die Zwischenleitung 54 empfangenen Momentansignaldaten werden zu einer Reihe digitaler Datentelegramme codiert, die den Schaltungen 44 unter Kontrolle der Schaltungen 43 über die Zwischenleitung 45 zugeführt werden. Ein von den Schaltungen 44 erzeugtes Hochfrequenzträgersignal wird in den Schaltungen 44 frequenzmoduliert, wobei die digitalen Telegramme als Modulationssignale benutzt werden. Das resultierende modulierte Signal wird dann über die Detektorschaltungen 46, den Leistungsverstärker 47, Ausgang 38 und Einheit 36 oder 37 in die Schleifen 32 oder 35 eingegeben. Das von dem Zug übertragene und von der Schleife 34 empfangene "Quittungsaustausch"-Signal wird durch die Leitungsanpassungseinheit 41 den Trägerpegeldetektorschaltungen 46 zugeführt. Die Schaltungen 46 speichern einen Wert, der den Maximalpegel des Signals darstellt, das empfangen wird, wenn der Zug zum ersten Mal die Schleife 32 oder 35 überfährt. Wenn anschließend das Signal im Pegel abnimmt, werden die den Schaltungen 43 über Leitung 45 übermittelten Daten ausgeschaltet, wenn der Pegel einen festen Prozentsatz des gespeicherten Maximalpegels erreicht.
Der Aufbau jeder der Schleifen 32 und 35 ist detaillierter in Fig. 4(b) gezeigt. Jede Schleife hat eine Gesamtlänge von 15 Metern und umfaßt mehrere Unterschleifen, die mit den Bezugsbuchstaben, A, B, C, D und E bezeichnet sind. Die Abteilungen zwischen den Unterschleifen B, C, D und E werden durch Überkreuzungen gebildet. Wenn ein Paar Zugantennen über diese Überkreuzungen hinweggehen, erfährt das von dem Zug empfangene Signal, wenn die Schleife stromführend ist, einen deutlichen Abfall im Pegel, gefolgt von einem Anstieg, wie in Fig. 4(c) gezeigt. Die Überkreuzungsabteilung zwischen den Unterschleifen B und C ist etwa 10 Meter vom geforderten Haltepunkt des Zuges entfernt angeordnet, welcher innerhalb der Unterschleife A festgesetzt ist. Die entsprechenden Pegelveränderungen im vom Zug empfangenen Signal können daher vom Bordprozessor 18 des Zuges als Entfernungskalibrierungspunkte und auch als Kontrollen der geringen Geschwindigkeit (low speed checks) benutzt werden. Dies ermöglicht, daß der Zug genau mit den Empfangsantennen 14 über der Unterschleife A der Schleife 35 und den Antennen 16 über der Schleife 34 angehalten wird, wenn der Zug sich von links nach rechts in Fig. 3 bewegt. Ein sich in entgegengesetzte Richtung bewegender Zug benutzt die Schleifen 32, 33 und 35 in derselben Weise, hält jedoch so, daß seine Antennen 14 und 16 über den Schleifen 32 bzw. 33 positioniert sind.
Die Folge der Ereignisse, wenn ein Zug sich der in Fig. 3 gezeigten Station von links nähert, ist wie folgt. Der Zug wurde bereits unter der Kontrolle durch die ATO-Einrichtung in Übereinstimmung mit den Höchst- und Zielgeschwindigkeitsgrenzen des Signalsystems gesteuert, und die Steuerungen der ATO-Einrichtung versuchen, den Zug mit seiner Spitze so nahe wie möglich beim Haltepunkt anzuhalten (siehe Fig. 3).
Die Bahnsteig-Zeichengebereinheit 39 ist in ihrem Bereitschaftsmodus, wobei sie ständig Synchronisationsdaten auf die Schleifen 32 und 35 überträgt. Diese Daten können ein Eintonsignal umfassen, umfassen jedoch vorzugsweise ein mit Frequenzverschiebung verschlüsseltes Signal (frequency shift keyed signal), das einen Stations-Identitätscode enthält. Wenn die Antennen 14 des Zuges über die Schleife 32 hinweggehen, werden die beiden induktiv gekoppelt, und der Prozessor 18 auf dem Zug empfängt eine entsprechende Eingabe. Der Pegel des gleichgerichteten Signals der Eingabe folgt der in Fig. 4(c) gezeigten Signalkurve, jedoch von rechts nach links gefolgt. Der zweite Überkreuzungspunkt, zwischen den Unterschleifen C und D in Fig. 4(a) und (b), wird als ein erster Synchronisationspunkt bezeichnet. Er ist etwa 100 Meter vom Haltepunkt entfernt. Am ersten Synchronisationspunkt bewirkt der Prozessor 18, daß die Entfernungs/Geschwindigkeits-Meßeinheit 29 synchronisiert wird, und wählt das geeignete Bremssteuersignal, das von dem zum Anhalten des Zuges an der geforderten Position benötigten Bremsprofil gefordert wird. Etwas später beginnt der Zug über die zweite Sendeschleife 35 hinwegzufahren. Wenn die Antennen 14 über die dritte Überkreuzung, das heißt zwischen den Unterschleifen C und B in Fig. 4(a) und (b), hinweggehen, und sich von links nach rechts bewegen, erkennt der Prozessor 18 einen zweiten Synchronisationspunkt. Dieser Punkt ist 10 Meter vom Haltepunkt entfernt und wird als letzte Kontrolle und, wenn nötig, Aktualisierung der Bremsanforderung verwendet.
Wenn der Zug angehalten hat, sind die Antennen 14 direkt über dem Bereich A der Schleife 35, und die Antennen 16 sind direkt über der Schleife 34. Die Einheit 29 gibt Geschwindigkeit Null an, und als Reaktion darauf löst der Prozessor 18 die Übertragung einer "Weck"-Nachricht und seines Identitätscodes über die Antennen 16 auf die Bahnsteig-Zeichengebereinheit 39 aus. Nachdem so eine Zwei-Wege-Kommunikation eingerichtet wurde, beginnt die Einheit 39, ihre vorbestimmten Datennachrichten zu übertragen.
Die erste solche Nachricht kann eine Anweisung sein, die Türen des Zuges zu öffnen. Außerdem werden, wenn der Bahnsteig Kanten-Schutztore (edge screen doors) besitzt, diese zur selben Zeit geöffnet. Im letzteren Fall ist es absolut wichtig, daß der Zug sehr genau mit den Zugtüren in Paßgenauigkeit mit den Schutztoren zum Stehen gebracht worden ist, und das oben beschriebene Vielfachpunkt -Synchronisationsmuster stellt dies sicher. Als nächstes überträgt die Einheit 39 die geographischen Daten und die Signaldaten auf den Zug.
Die neuen geographischen Daten werden in den Speicher 20 geladen, um die alten geographischen Daten zu ersetzten, welche nun gelöscht werden. Während dies stattfindet, überträgt der Zug vorzugsweise weiterhin seinen Identitätscode zur Einheit 39. Dies ist ein "ständiger Quittungsaustausch" und dauert während der ganzen Verweilzeit an der Station an. Am Ende dieser Periode stellt die Einheit 39 die Datenübertragungen ein, und die ATO-Einrichtung schließt die Türen wieder.
Wenn die Zugtüren und die Kanten-Schutztore, sofern welche vorhanden sind, geschlossen sind, wird an die ATO-Einrichtung auf dem Zug in Vorbereitung zum Wiederbeginnen der Reise des Zuges ein Hinweis gegeben. Ein vollautomatischer Zug kann in Reaktion auf diesen Hinweis abfahren. Auf einem Zug mit einem menschlichen "Fahrer" oder Aufsicht führenden kann es nötig sein, daß er einen Startbefehl bestätigt, z. B. durch Drücken eines Startknopfes o. ä.
Während der Zug sich entlang des Gleises fortbewegt, empfangen die unter dem Vorderende des Zuges angebrachten Aufnehmer 2 codierte Gleisstromkreissignale von den Schienen 3, und die ATP-Einrichtung gibt Geschwindigkeitsinformation und Gleisstromkreisfrequenz an die ATO-Einrichtung 8. Der Tachometer 4 erzeugt Ausgangspulse, aus denen die Einheit 29 die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Entfernung an die ATO-Einrichtung 8 geben kann. Der Prozessor 18 erfüllt unter Kontrolle des in Speicher 19 gespeicherten Programms zwei Hauptaufgaben. Erstens bestimmt er durch Vergleichen der vom letzten Haltepunkt aus zurückgelegten Strecke und der Frequenz des Gleisstromkreisträgersignals mit den in Speicher 20 gespeicherten geographischen Daten, wo sich der Zug befindet. Diese Technik ist ausführlicher in der Parallelpatentanmeldung Nr. 86 310 164.8 mit dem Titel "Positive Route Identification" beschrieben. Nachdem er seinen gegenwärtigen Ort identifiziert hat, liest der Prozessor 18 aus dem Speicher 20 die geographischen Daten, die die vor dem Zug liegende Strecke oder den Schienenstrang beschreiben. Um die Geschwindigkeit, mit der der Zug sich bewegen sollte, und insbesondere einen augenblicklichen Beschleunigungsbetrag, Verzögerungsbetrag, oder ob der Zug im Leerlauf fahren sollte, zu berechnen, muß der Prozessor die Gleissteigung, die Gleis-Höchstgeschwindigkeitsgrenze und die Entfernung bis zur nächsten Geschwindigkeitsänderung, d. h. die Längen der Gleisabschnitte, berücksichtigen. Fig. 5 stellt eine Beziehung dar, bei der dies gestattet, einen Zug mit größerer Effizienz zu betreiben.
In Fig. 5 wird angenommen, daß sich ein Zug von links nach rechts bewegt, wobei die vertikalen gestrichelten Linien die Grenzen zwischen benachbarten Gleisabschnitten angeben. Die vertikale Skala an der linken Seite der Zeichnung gibt die Zuggeschwindigkeit in Kilometern pro Stunde (km/h) an, und auf der Abszisse sind die Geschwindigkeitscodes der Gleisabschnitte als Höchstgeschwindigkeit durch Zielgeschwindigkeit gezeigt, wobei die Zielgeschwindigkeit die zu erreichende Höchstgeschwindigkeit beim Einfahren in den nächsten Abschnitt ist. Wie gezeigt sind die Geschwindigkeitscodes, von links, 80/80, 80/65 und 65/65. Der Zug kommt von links mit etwa 80 km/h herein. Wenn er in den zweiten Abschnitt einfährt ist die Zielgeschwindigkeit auf 65 km/h verringert. Bei einem herkömmlichen System wurde diese Verringerung sofort die ATO-Einrichtung 8 veranlassen, die Bremsen anzuziehen, um die Geschwindigkeit knapp unter 65 km/h zu verringern, und dies ist durch die mit "ohne Erfindung" benannte Kurve dargestellt. Die vorliegend beschriebene Einrichtung kann länger ohne Bremsen fortfahren, da der Prozessor 18 die Länge des zweiten Gleisabschnittes aus dem Speicher für geographische Daten lesen kann. Dies macht es ihm möglich, den dem Ende des Abschnittes nächstgelegenen Punkt zu berechnen, an dem das Bremsen beginnen muß, wobei er nicht nur die Länge des Abschnitts, sondern auch die Gleissteigung berücksichtigt. Dies ist durch die mit "mit Erfindung" benannte Geschwindigkeitskurve dargestellt. Der Bremspunkt und die Fahrgeschwindigkeit können auch in Überinstimmung mit den mit den Fahrplanzeiten verglichenen Fahrzeiten gewählt werden. Wenn zum Beispiel ein Zug verglichen mit der Fahrplanzeit Zeit zur Verfügung hat, dann muß er nicht bis hinauf zur Höchstgeschwindigkeitsgrenze angetrieben werden, und das Bremsen kann in Übereinstimmung mit der verfügbaren Zeitdifferenz begonnen werden, oder ein Zug kann so angetrieben werden, daß er eine einige Abschnitte voraus befindliche und in den festen Daten aufgezeichnete Geschwindigkeitsbeschränkung einhält, auch wenn die Höchst- und Zielgeschwindigkeiten in den dazwischenliegenden Abschnitten höher sein können.

Claims

1. Automatisches Fahrsystem für ein Eisenbahnfahrzeug, welches umfaßt:

(a) in permanenter Weise eine Einrichtung, welche im wesentlichen kontinuierlich mit einem Fahrzeug kommuniziert, wobei sie Information signalisiert, die die Sicherheit der Bewegung betrifft;

(b) eine Einrichtung (32-35, 39), die ein Fahrzeug periodisch mit statischer Information versorgt, die die festen Parameter des Eisenbahnsystems betrifft, die für den effizienten Betrieb des Fahrzeugs von Bedeutung sind, wobei die statische Information Daten umfaßt, die die Längen der Gleisabschnitte beschreiben, welche das Fahrzeug durchfahren soll; und

(c) auf dem Fahrzeug:

(i) eine Einrichtung (1, 2), die die Signalinformation empfängt;

(ii) eine Einrichtung (14), die die statische Information empfängt und eine Einrichtung (20), die sie speichert;

(iii) eine Einrichtung (4, 29), die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Entfernung, die es zurückgelegt hat, mißt; und

(iv) eine Steuereinrichtung (8), die Steuerausgaben erzeugt, die die Bremsen und die Motoren in Übereinstimmung mit Eingaben, die in Reaktion auf die empfangene Signalinformation erzeugt werden, und Eingaben betätigt, die in Reaktion auf die gespeicherte statische Information erzeugt werden, die die Längen der Gleisabschnitte beschreibende genannte Daten umfaßt.

2. System nach Anspruch 1, worin die genannte Einrichtung (14, 20) auf jedem Fahrzeug, welches die statische Information empfängt und speichert, umfaßt:

(a) eine Antenneneinrichtung (14), die die statische Information empfängt; und

(b) eine Datenspeichereinrichtung (20), die die statische Information unter der Kontrolle eines Mikroprozessors (18) speichert, wobei die Steuereinrichtung (8) des Fahrzeugs den genannten Mikroprozessor enthält.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Einrichtung (32-35, 39), die ein Fahrzeug periodisch mit statischer Information versorgt, eine Einrichtung (32-35, 39) an einer Station umfaßt, die die statische Information auf das Fahrzeug überträgt, während das Fahrzeug an der Station steht, wobei die Information in der Speichereinrichtung (20) auf dem Fahrzeug gespeichert wird.

4. System nach Anspruch 3, worin die gespeicherte statische Information, die an einer Station empfangen wurde, durch neue statische Information ersetzt wird, die an der nächsten Station empfangen wird, an der das Fahrzeug hält.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, worin die genannte Einrichtung (32-35, 39) an einer Station umfaßt:

(a) eine Datenspeichereinrichtung (42), die statische Information speichert;

(b) eine Einrichtung (33, 34), die die Ankunft eines Fahrzeugs an der Station wahrnimmt; und

(c) eine Einrichtung (43), die bewirkt, daß die statische Information über eine Übertragungseinrichtung (32, 35) auf das Fahrzeug übertragen wird, während das letztere an der Station steht.

6. System nach Anspruch 5, worin die genannte Wahrnehmungseinrichtung (33, 34) eine Schleifeneinrichtung umfaßt, die induktiv die Ankunft eines Fahrzeugs an der Station wahrnimmt.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, worin die Einrichtung (32- 35, 39) an einer Station weiterhin eine Einrichtung (43) umfaßt, welche die genannte Datenspeichereinrichtung (42) an der Station scannt, so daß die Information in der Datenspeichereinrichtung selektiv auf das Fahrzeug an der Station übertragen wird.

8. System nach einem der Ansprüche 5, 6 und 7, worin die genannte Einrichtung (32-35, 39) an der Station weiterhin eine Einrichtung (48, 51) umfaßt, die mit einer entfernt aufgestellten Überwachungseinrichtung in Verbindung steht, um letzterer die Ankunft eines Fahrzeugs an der Station anzuzeigen.

9. System nach Anspruch 8, worin die genannte Einrichtung (32-35, 39) an der Station derart ist, daß Momentansignalinformation, die durch die genannte in Verbindung stehende Einrichtung (48, 51) von der genannten Überwachungseinrichtung empfangen wurde,über die Übertragungseinrichtung (32, 35) auf ein Fahrzeug übertragen wird, während letzteres in der Station steht.

10. System nach einem der Ansprüche 3 bis 9, worin die genannte Einrichtung (32-35, 39) an; einer Station eine Schleifeneinrichtung umfaßt, welche induktiv Information auf ein Fahrzeug überträgt.