DE3935809A1 - Einrichtung zur uebertragung von steuerungsinformation auf ein schienenfahrzeug - Google Patents
Einrichtung zur uebertragung von steuerungsinformation auf ein schienenfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Einrichtungen sind seit vielen Jahren in
europäischen Eisenbahnanlagen im Einsatz. In einem
Aufsatz von W. Schmitz in "Europa-Verkehr" 10. Jahrgang,
Heft 2, Seiten 50 bis 63 sind, insbesondere in den
Abschnitten 7.4 und 7.5, mögliche Varianten einer
Einrichtung zur Informationsübertragung für die
Führerstandssignalisierung und Bremsüberwachung
beschrieben.
Wird zur Übertragung von Daten auf das Fahrzeug eine
Linienleiterschleife verwendet, so erfolgt die Sicherung
der übertragenen Daten gegen Übertragungsfehler wie bei
der Linienzugbeeinflussung durch am Ende eines
Datentelegrammes angefügte Redundanzbits und Quittieren
des fehlerfreien Empfanges des Datentelegrammes durch
das Fahrzeug. Diese Art der Datenübertragung setzt
streckenseitig eine relativ aufwendige, intelligente
Einrichtung voraus.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Übertragung von
Steuerungsinformation einschließlich wechselnder
Signalbegriffe auf ein Schienenfahrzeug mit einer
möglichst einfachen Einrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die doppelte Vorspeicherung der zu übertragenden
Steuerungsdatensätze in Festwertspeichern entfällt bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung ein großer Teil der
Datentelegrammerstellung. Es werden lediglich die dem
jeweils gültigen Signalbegriff entsprechenden Datensätze
einschließlich Telegrammkopf und Redundanzteil aus den
Festwertspeichern abgerufen und übertragen. Auf eine
Datenübertragung in Gegenrichtung, vom Fahrzeug zur
Strecke und die hierfür erforderlichen Einrichtungen
kann gänzlich verzichtet werden. Die Sicherheitsprüfung
der übertragenen Daten erfolgt im Fahrzeug durch
Identitätsvergleich der aus verschiedenen
Festwertspeichern stammenden Steuerungsdatensätze und
Überprüfung ihrer Herkunft anhand der Speicherkennungen.
Totalausfall der Datenübertragung kann durch einfache
zusätzliche, für sich bekannte Maßnahmen erkennbar
gemacht werden.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
So sieht der Gegenstand des Anspruchs 2 insgesamt vier
Festwertspeicher vor, deren Steuerungsdatensätze in
vorgegebener Reihenfolge auf das Fahrzeug übertragen
werden.
Da das Bordsteuergerät in der Lage ist, von vier jeweils
paarweise gleichen Steuerungsdatensätzen diejenigen, die
die einschränkendere gleiche Information enthalten, zu
erkennen und nur diese weiterzuverwerten, ergibt sich,
wie in Anspruch 3 beschrieben, die Möglichkeit, zur
Einrichtung vorübergehender Langsamfahrstellen zwei der
vier Festwertspeicher durch zwei andere, die
entsprechend den Bedingungen der Langsamfahrstelle
vorprogrammiert sind, auszutauschen und so komplizierte
Programmierarbeiten an der Strecke zur Einrichtung der
Langsamfahrstelle zu vermeiden. Zwei der
Festwertspeicher können hierzu z. B. auf einer separat
steckbaren Baugruppe angeordnet sein.
Es können auch, wie in Anspruch 4 beschrieben, Bereiche
der als erste Festwertspeicher verwendeten
Speicherbauelemente, - sofern diese genügend
Speicherplatz aufweisen - als weitere Festwertspeicher
verwendet und nur der Zugriff zu diesen weiteren
Festwertspeichern über eine steckbare Baugruppe geführt
werden. Zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle kann
dann diese speicherlose Baugruppe durch eine Baugruppe
mit Speicherbauelementen, die der Langsamfahrstelle
zugeordnete Datensätze enthalten, ersetzt werden. Damit
wird eine bessere Ausnutzung der verwendeten
Speicherbauelemente ermöglicht, ohne auf die Vorteile,
Programmierarbeiten an der Strecke zu vermeiden und die
ständige Überprüfung des Baugruppensteckplatzes,
verzichten zu müssen.
Anspruch 5 betrifft eine Ausgestaltung der Einrichtung
für den Einsatz an in beiden Richtungen befahrenen
Gleisen.
Anspruch 6 betrifft eine Möglichkeit für das Fahrzeug,
seine Fahrrichtung und den Ort des Beginns der
Linienleiterschleife zu ermitteln. Damit kann das
Fahrzeug, selbst bei teilweise gestörter
Datenübertragung, überprüfen, ob die aktivgeschaltete
Linienleiterschleife und die empfangenen Steuerungsdaten
seiner Fahrrichtung zugeordnet sind.
Anspruch 7 betrifft den signaltechnisch sicheren Abgriff
des Signalbegriffes durch das Streckengerät insbesondere
für den Fall, daß die Zahl der zwischen Signaleinsatz
und Streckengerät vorhandenen Verbindungsadern zur
individuellen Übertragung aller vorkommenden
Signalbegriffe nicht ausreicht.
Anhand von vier Figuren soll nun ein Ausführungsbeispiel
der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben und seine
Funktion erklärt werden:
Fig. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen
Einrichtung an einem Blockschaltbild,
Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach der Erfindung mit
verdoppelten Speicherbaugruppen und
asymmetrischer Linienleiterschleife,
Fig. 3 zeigt den Aufbau von Datentelegrammen,
Fig. 4 zeigt vom Fahrzeug einzuhaltende Bremsvorgaben
im Weg/Geschwindigkeitsdiagramm.
In Fig. 1 ist schematisch ein Gleis GL mit einem darauf
befindlichen Fahrzeug FZ dargestellt. Das Fahrzeug
besitzt ein signaltechnisch sicher ausgelegtes
Bordsteuergerät BS, welches über einen seriellen
Datenbus mit dem Führerstand des Fahrzeuges FZ verbunden
ist und außerdem nicht dargestellte Aggregate einer
automatischen Fahr- und Bremssteuerung (AFB) beeinflußt.
Über Antennen A1 und A2 und einen Empfänger E ist das
Bordsteuergerät des Fahrzeuges induktiv mit einer im
Gleis verlegten Linienleiterschleife LL verbunden, die
von einem Streckengerät SG über ein Fernspeisegerät FSG
gespeist wird. Das Streckengerät ist vorzugsweise in der
Nähe eines Signales S angeordnet und hat die Aufgabe,
Streckeninformation und eingestellte Signalbegriffe
signaltechnisch sicher auf das Fahrzeug zu übertragen.
Zur Übernahme des Signalbegriffs durch das Streckengerät
SG ist dem Signaleinsatz SE ein Signalbegriffscodierer
SC zugeordnet, der über eine Stellwerksleitung ST
eingegebene Signalbegriffe oder am Signal S tatsächlich
wirksame Signalzustände detektiert und in
charakteristische Codeworte umsetzt. Diese Codeworte
werden zweifach, parallel, z. B. als 6 Bit-Datenworte an
das Streckengerät ausgegeben.
Das Streckengerät besitzt zwei Festwertspeicher SP1,
SP2, von denen jeder sämtliche möglichen, zur Ausgabe an
das Fahrzeug infragekommenden Steuerungsdatensätze
gespeichert enthält. Jedem vom Signalbegriffscodierer
erstellten Codewort, d. h. jedem Signalbegriff, ist ein
Datensatz in jedem Speicher zugeordnet. Das
Streckengerät liest aus jedem Speicher den dem
anliegenden Codewort entsprechenden, bereits in der zu
übertragenden Form, d. h. mit einem Telegrammkopf, einem
eine Datensicherung mit Hamming-Distanz 4 zulassenden
Redundanzteil und einer Speicherkennung versehen,
vorliegenden Datensatz aus und überträgt ihn seriell an
das am Gleis angeordnete Fernspeisegerät, welches im
Rhythmus der einlaufenden Bit die Frequenz eines durch
die Linienleiterschleife fließenden Stromes moduliert.
Das Streckengerät arbeitet kontinuierlich und gibt die
mit den aus den verschiedenen Speichern stammenden
Datensätzen erstellten Telegramme in vorgegebener
Reihenfolge aus.
Damit wird das Bordsteuergerät des Fahrzeuges in die
Lage versetzt, die aus einzelnen Speichern stammenden
Datensätze ihrer Herkunft nach zu identifizieren und
ihren Inhalt auf Identität zu prüfen. Sind zwei aus
verschiedenen Speichern stammende, aufeinanderfolgend
empfangene Datensätze identisch, so wird die enthaltene
Information als signaltechnisch sicher angesehen und zur
Steuerung einer Anzeige im Führerstand oder zur
Beeinflussung der automatischen Fahr- und Bremssteuerung
freigegeben. Eine Bestätigung des einwandfreien
Empfanges durch in Gegenrichtung übertragene
Datentelegramme wie bei der Linienzugbeeinflussung
findet nicht statt und hierzu notwendige Einrichtungen
sind nicht vorgesehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist in der Lage,
eine große Menge verschiedener Information in
Telegrammform bereitzuhalten, so daß es keine
Schwierigkeiten bereitet, sämtliche zur Berechnung von
Bremsvorgaben durch das Bordsteuergerät benötigten Werte
wie Zielentfernung, Höchstgeschwindigkeit, zulässige
Geschwindigkeit in einer vorausliegenden
Langsamfahrstelle, Abstand zu dieser Langsamfahrstelle,
Länge der Langsamfahrstelle, Geschwindigkeit nach der
Langsamfahrstelle auf das Fahrzeug zu übertragen. Falls,
wie in Fig. 4 schematisch wiedergegeben, vor einem
vorgegebenen Haltepunkt HP, an dem das Fahrzeug zum
Stillstand kommen soll, noch ein Durchrutschweg DW bis
zur eigentlichen Gefahrenstelle eingerichtet ist, so
kann auch die Länge dieses Durchrutschweges auf das
Fahrzeug übertragen werden. Dieses wird dadurch in die
Lage versetzt, eine weniger einschränkende, am Ende des
Durchrutschweges beginnende Zwangsbremskurve zu
errechnen. Ein versehentliches Auslösen der Zwangsbremse
wird dadurch unwahrscheinlicher und das Fahrzeug kann
schneller an den vorgegebenen Haltepunkt heranfahren.
Fig. 4 zeigt hierzu vier verschiedene Kurven im
Weg/Geschwindigkeits-Diagramm. So erreicht ein in Fig. 4
entlang einer Fahrkurve FK mit einer Geschwindigkeit V1
von rechts kommendes Fahrzeug am Wegpunkt S1 eine
Bremsankündigungskurve BAN. Bei Erreichen dieser Kurve
wird z. B. ein Führerstandssignal gesetzt, das den
Fahrzeugführer auf eine bevorstehende Abbremsung
aufmerksam macht. Eine folgende Bremseinsatzkurve BE
löst am Wegpunkt S2 den Einsatz der Betriebsbremse aus
oder zeigt die Notwendigkeit dazu im Führerstand an. Am
Wegpunkt S3 ist die Betriebsbrems-Ablaufkurve BA
erreicht, entlang deren die eigentliche Betriebsbremsung
bis zum Haltepunkt HP erfolgt. Wurde die Betriebsbremse
nicht betätigt, erreicht das Fahrzeug schließlich die
Zwangsbremskurve, entlang deren es in jedem Fall und mit
höchstmöglicher Bremsverzögerung bis zum Ende des
Durchrutschweges zum Stillstand abgebremst wird.
Soll das in Fig. 1 dargestellte Gleis in beiden
Richtungen befahren werden können und soll für beide
Richtungen Steuerinformation übertragen werden können,
so können zwei Linienleiterschleifen vorgesehen sein,
von denen jeweils diejenige aktiv geschaltet ist, die
der Richtung der bevorstehenden Zugfahrt zugeordnet ist.
Dem Streckengerät müssen in diesem Falle die für beide
Richtungen geltenden Signalbegriffe zugeführt werden und
die Speicher des Streckengerätes müssen Datensätze für
beide Fahrrichtungen enthalten. Selbstverständlich
können auch zwei voneinander unabhängige Streckengeräte
eingesetzt werden, von denen immer nur das für die
eingestellte Fahrrichtung zuständige aktiv geschaltet
ist.
In einem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
im Gleis GL eine mehrfach gekreuzte Linienleiterschleife
LL angeordnet. Die Kreuzungsstellen K1, ..., K4 lassen
eine genaue Ortung der Linienleiterschleife und,
aufgrund ihrer asymmetrischen Anordnung, eine Erkennung
der Fahrrichtung auf dem Fahrzeug zu. Aufgrund der
größeren Schleifenlänge läßt sich in der Zeit, in der
die induktive Kopplung zwischen Schleife und Fahrzeug
besteht, mehr Information auf das Fahrzeug übertragen
als mit der im allgemeinen kürzeren Schleife in Fig. 1.
Wegen der Möglichkeit der Richtungserkennung auf dem
Fahrzeug entfällt die Notwendigkeit einer zweiten
Schleife bei Zweirichtungsbetrieb der über das Gleis GL
führenden Strecke.
Die vorgesehene Richtung kann innerhalb der
Datentelegramme mitübertragen werden und das Fahrzeug
kann prüfen, ob die so vorgegebene Richtung seiner
eigenen Fahrrichtung entspricht und Datentelegramme, die
der anderen Richtung zugeordnet sind, ausscheiden.
Das Streckengerät SG in Fig. 2 enthält zwei Sätze von
Festwertspeichern SP1 und SP2 sowie SP3 und SP4, die auf
getrennten steckbaren Baugruppen BG1 und BG2 angeordnet
sind. Die in den Speichern SP1 und SP2 enthaltenen,
einander entsprechenden Datensätze sind jeweils bis auf
die Speicherkennung und den Redundanzteil miteinander
identisch. Ebenso die Datensätze in den Speichern SP3
und SP4. Zwischen den Datensätzen in den Speichern SP1
und SP2 und den Datensätzen in den Speichern SP3 und SP4
können jedoch Unterschiede bestehen. Die Speicher SP3
und SP4 können z. B. einschränkendere Information
enthalten als die Speicher SP1 und SP2.
Werden auf das Fahrzeug abwechselnd Datensätze aus allen
vier Speichern in vorgegebener Reihenfolge übertragen,
so erhält in diesem Falle das Bordsteuergerät insgesamt
zwei unterschiedliche, jedoch gültige Datensatzpaare,
von denen eines eine einschränkendere Information
enthält als das andere.
In dem Bordsteuergerät eines die in Fig. 2 dargestellte
Strecke befahrenden Fahrzeuges findet deshalb vor der
Weiterverarbeitung eines der Datensatzpaare ein
Vergleich der Inhalte der unterschiedlichen
Datensatzpaare statt und es wird das Datensatzpaar
weiterverarbeitet, das die einschränkendere
Steuerungsinformation enthält.
Damit kann, z. B. bei Einrichtung einer
Langsamfahrstelle, eine mit den Daten der
Langsamfahrstelle vorprogrammierte Baugruppe anstelle
der Baugruppe BG2 in das Streckengerät eingesetzt
werden. Dies bewirkt, daß die Fahrzeuge die
einschränkendere Information der neuen Baugruppe
weiterverarbeiten. Ein Umprogrammieren der Speicher an
der Strecke mit dem damit verbundenen Fehlerrisiko wird
hiermit vermieden. Enthalten alle vier Speicher
identische Datensätze, so macht sich ein etwaiger
Ausfall eines Speichers, der zur Ungültigkeit der aus
einer der Baugruppen stammenden Datensätze führt, noch
nicht fahrteinschränkend bemerkbar.
In Fig. 3 ist schematisch der Aufbau der an die
Fahrzeuge übermittelten Datentelegramme wiedergegeben.
Entsprechend dem bei der Linienzugbeeinflussung
verwendeten Muster besteht jedes Datentelegramm aus
einem Telegrammkopf, der den Telegrammbeginn
signalisiert, einem Informationsteil, der hier die
Speicherkennung SK1, SK4 und einen aus dem durch die
Kennung bezeichneten Speicher ausgelesenen Datensatz
ISK1, ISK4 enthält, und einem Redundanzteil RT, der der
Sicherung der Daten vor Übertragungsstörungen dient und
z. B. mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters
erzeugt wird.
Zur Übertragung werden die einzelnen Speicher in
vorgegebener Reihenfolge ausgelesen.
Um Totalausfälle der Übertragung für die Fahrzeuge
erkennbar zu machen, kann in bekannter Weise eine
unabhängige zusätzliche Einrichtung, z. B. eine
punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtung am Ort der
Linienleiterschleife angeordnet werden, oder es kann mit
der übertragenen Steuerungsinformation die Entfernung
zur jeweils nächsten Linienleiterschleife mitübertragen
und mit Hilfe einer fahrzeugseitigen Wegmeßeinrichtung
gemessen werden. Werden am Ende der gemessenen
Wegstrecke oder - im ersteren Fall - bei Erkennen der
punktförmigen Zugbeeinflussungseinrichtung keine
Datentelegramme empfangen, so geht das Fahrzeug von
einem Totalausfall der Übertragung aus und signalisiert
diesen dem Fahrzeugführer. Bleibt dessen Reaktion, z. B.
die Betätigung einer Aufmerksamkeitstaste, aus, erfolgt
eine Zwangsbremsung.
Claims (7)
1. Einrichtung zur Übertragung von
Steuerungsinformation auf ein Schienenfahrzeug mit Hilfe
einer im Bereich eines vorgegebenen Streckenortes,
insbesondere Signalstandortes verlegten, mit einem
Bordsteuergerät des Fahrzeuges induktiv gekoppelten
Linienleiterschleife, die von einem Streckengerät
gespeist wird, welches verschiedenen möglichen
Signalbegriffen zugeordnete Steuerungsdatensätze, die
der Berechnung von Fahr- und Bremskurven durch das
Bordsteuergerät dienen, gespeichert enthält und jeweils
einen dem eingestellten Signalbegriff zugeordneten
Steuerungsdatensatz auf das Fahrzeug überträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Streckengerät (SG) zwei erste Festwertspeicher (SP1,
SP2) aufweist, die für jeden möglichen Signalbegriff
mindestens je einen Steuerungsdatensatz (ISK1, ...,
ISK4) gespeichert enthalten, daß die einem Signalbegriff
zugeordneten Steuerungsdatensätze in beiden
Festwertspeichern bis auf eine Speicherkennung (SK1,
..., SK4) miteinander identisch sind, daß das
Streckengerät die dem jeweils eingestellten
Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensätze
unabhängig voneinander auf das Fahrzeug (FZ) überträgt
und das Bordsteuergerät (BS) die empfangenen
Steuerungsdatensätze miteinander vergleicht und die
enthaltenen Steuerungsdaten nur weiterverarbeitet, wenn
die empfangenen Steuerungsdatensätze vorgegebene
verschiedene Speicherkennungen aufweisen und in ihren
Steuerungsdaten miteinander übereinstimmen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei weitere Festwertspeicher (SP3, SP4) mit den
einzelnen möglichen Signalbegriffen zugeordneten
Steuerungsdatensätzen vorgesehen sind, daß die in den
weiteren Festwertspeichern gespeicherten, den einzelnen
möglichen Signalbegriffen zugeordneten
Steuerungsdatensätze ebenfalls jeweils bis auf eine
Speicherkennung (SK3, SK4) miteinander identisch sind,
daß das Streckengerät (SG) für jeden zu übertragenden
Signalbegriff die in den ersten Festwertspeichern (SP1,
SP2) und die in den weiteren Festwertspeichern (SP3,
SP4) enthaltenen zugeordneten Steuerungsdatensätze in
vorgegebener Reihenfolge auf das Fahrzeug (FZ)
überträgt, daß das Bordsteuergerät sowohl die
Reihenfolge des Eintreffens der Steuerungsdatensätze
anhand der mitübertragenen Speicherkennungen als auch
die paarweise Identität der aus den ersten
Festwertspeichern und der aus den weiteren
Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten prüft und
diese nur weiterverarbeitet, wenn die vorgegebene
Reihenfolge eingehalten ist und die in den
Steuerungsdatensätzen enthaltenen Steuerungsdaten
paarweise miteinander identisch sind und daß im Falle,
daß sich die aus den ersten Festwertspeichern stammenden
Steuerungsdaten von den aus den weiteren
Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten
unterscheiden, das Bordsteuergerät diejenigen
Steuerungsdaten als gültig ansieht, die dem
einschränkenderen Signalbegriff zugeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Festwertspeicher (SP3, SP4) auf einer
steckbaren Baugruppe (BG2) im Streckengerät (SG)
angeordnet sind und zur Einrichtung einer
Langsamfahrstelle durch Festwertspeicher, die der
Langsamfahrstelle zugeordnete Steuerungsdatensätze
vorprogrammiert enthalten und auf einer anderen,
gleichartigen Baugruppe angeordnet sind, ersetzt werden
können.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als weitere Festwertspeicher Teile der ersten
Festwertspeicher dienen, daß der Zugriff auf die
weiteren Festwertspeicher über auf einer steckbaren
Baugruppe (BG2) im Streckengerät (SG) angeordnete
Leiterschleifen erfolgt und daß die steckbare Baugruppe
zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle durch eine
andere steckbare Baugruppe ersetzt werden kann, welche
anstelle der Leiterschleifen Festwertspeicher enthält,
die der Langsamfahrstelle zugeordnete
Steuerungsdatensätze vorprogrammiert enthalten.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine weitere
gleichartige Linienleiterschleife verlegt ist, daß jede
der Linienleiterschleifen einer Fahrrichtung zugeordnet
ist und vom Streckengerät nur aktiv geschaltet wird,
wenn eine Zugfahrt in der zugeordneten Fahrrichtung
erfolgen und Steuerungsinformation für diese
Fahrrichtung übertragen werden soll.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Linienleiterschleife
(LL) mehrfach und in unsymmetrischem Abstandsraster
gekreuzt ist, daß das Fahrzeug mit einer
Wegmeßeinrichtung und einer Einrichtung zur
Kreuzstellenerkennung ausgestattet ist, und das
Bordsteuergerät aus den Abständen der Kreuzungsstellen
(K1, ..., K4) voneinander die Fahrtrichtung und den Ort
des Schleifenbeginns ermittelt.
7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Strecke befindlichen
Signalen je ein Signalbegriffscodierer (SC) zugeordnet
ist, der eingestellte Signalbegriffe am Signaleinsatz
(SE) des jeweiligen Signals abgreift, codiert und
zweikanalig, signaltechnisch sicher dem Streckengerät
übergibt.
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