DE4413114A1 - Einrichtung zur internen Zugschlußkontrolle - Google Patents
Einrichtung zur internen ZugschlußkontrolleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur internen
Zugschlußkontrolle für einen lokbespannten Eisenbahnzug,
insbesondere Güterzug, mit variabler Wagenzusammenstellung.
Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Schienenstrecken
ist bereits das "Fahren auf elektrische Sicht (FES) im
Bremswegabstand" vorgeschlagen worden (W. Ernst "Fahren auf
elektrische Sicht", Signal + Draht, 81 (1989)3, Seiten 39
bis 44). Dabei wird auf der freien Strecke ständig der
Abstand bis zum Schluß des vorfahrenden Zuges ermittelt und
mit dem Bremsweg, der dem Bremsverhalten des Zuges, den
Neigungsverhältnissen der Strecke und der im Augenblick
gefahrenen Geschwindigkeit entspricht, verglichen. Das
Ergebnis dieser Auswertung wird permanent dem
Fahrzeugführer durch Führerraumsignale angezeigt. Beträgt
der Abstand bis zum vorfahrenden Zug nur noch dem der
Geschwindigkeit entsprechenden Bremsweg zuzüglich eines
Sicherheitsabstandes, dann muß der Lokführer oder eine
automatische Abstandsregelung eine
Geschwindigkeitsreduzierung vornehmen. Unterbleibt ein
diesbezüglicher korrigierender Eingriff, wird automatisch
eine Zwangsbremsung ausgelöst.
Bei dieser Betriebsweise wird auf ortsfeste Signale und
"Gleis frei"-Meldeanlagen verzichtet, und die Züge werden
mit Fahrerraumsignalisierung und einer internen
Zugschlußkontrolle zur ständigen Überprüfung der
Vollständigkeit des Zuges ausgerüstet. Die
Führerraumsignalisierung wird von örtlichen Zentralen
durchgeführt, die fortlaufend aus der Standortbestimmung
der Züge und der augenblicklich gefahrenen Geschwindigkeit
den Bremsweg entsprechend den Bremsverhältnissen des Zuges
und den Streckenverhältnissen ermittelt. Aus Gründen der
Betriebssicherheit ist es dabei unerläßlich, daß jeder Zug
intern seine Vollständigkeit überprüft und zumindest in
sicherheitsrelevanten Zeitabständen an die örtlichen
Zentralen meldet.
Bei schnell fahrenden Ganzzügen, wie sie durch die ICE-
Triebzüge der Deutschen Bundesbahn repräsentiert werden,
läßt sich das Problem der Zugschlußkontrolle infolge einer
durchgängigen elektrischen Signalverkabelung des Ganzzuges
leicht lösen. Bei lokbespannten Reise- und Güterzügen
hingegen, bei welchen die Wagen einem ständigen Austausch
und Wechsel in der Zusammenstellung unterliegen, stößt eine
solche Zugschlußüberwachung auf Schwierigkeiten, so daß man
für diese Züge vorschlägt, auf die interne
Zugschlußkontrolle zu verzichten und trotz des hohen
Kostenaufwandes für "Gleis frei"-Meldeanlagen wiederum
Signale für Gleisabschnitte aufzustellen und durch
Achszählung den Frei- oder Besetztzustand der
Gleisabschnitte zwischen den Signalen zu überwachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technisch
einfache und zuverlässige Einrichtung zur internen
Zugschlußkontrolle von lokbespannten Eisenbahnzügen mit
variabler Wagenzusammenstellung zu schaffen, so daß auch
diese Züge ohne "Gleis frei"-Meldeanlagen an Strecken oder
Streckenabschnitten betrieben und ohne Sicherheitsrisiko in
der Betriebsweise "Fahren auf elektrische Sicht" gefahren
werden können.
Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch
die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur internen
Zugschlußkontrolle hat den Vorteil, in Zügen beliebiger
Konfiguration eingesetzt werden zu können. Im Startbahnhof
wird das Zugschlußgerät in einfacher Weise am Schlußwagen
des Zuges befestigt und eingeschaltet, am Zielbahnhof
wieder abgeschaltet und vom Schlußwagen entfernt sowie ggf.
wieder für den Schlußwagen eines anderen Zuges genutzt.
Eine zusätzliche Verkabelung im Schlußwagen oder gar eine
durchgehende Verkabelung des Zuges entfällt. Das
Kontrollgerät im Führerraum der Lokomotive (hier kurz Lok
genannt) kann teilweise auf bereits vorhandene
elektronische und signaltechnische Komponenten im
Führerraum zurückgreifen, die aufgrund der
Führerraumsignalisierung in Verbindung mit der
Betriebsweise "Fahren auf elektrische Sicht" vorhanden
sind. So ist bereits ein Rechner für die Erfassung und
Vorrichtung des Zugstandortes und Verarbeitung der
Sendedaten aus den örtlichen Zentralen sowie eine drahtlose
Kommunikationsverbindung zu den örtlichen Zentralen
vorhanden, die beide problemlos für die weiteren Aufgaben
des Geschwindigkeitsvergleichs und der Auswertung der
Geschwindigkeitsdifferenz sowie zur Kommunikation mit dem
Zugschlußkontrollgerät herangezogen werden können. Die
Lokgeschwindigkeit wird ohnehin erfaßt und steht per se dem
Kontrollgerät zur Verfügung.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Einrichtung mit vorteilhaften Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind
die Sendevorrichtung im Zugschlußgerät und die
Empfangsvorrichtung im Kontrollgerät Teil einer
Kommunikationsverbindung zwischen Zugschlußgerät und
Kontrollgerät, die zur wechselseitigen Datenübertragung
jeweils mit einer Sende- und Empfangsvorrichtung
ausgestattet sind. Zusätzlich ist im Zugschlußgerät eine
Vergleichseinheit zum Bestimmen der Differenz zwischen
Schlußwagen- und Lokgeschwindigkeit und eine
Auswerteeinheit vorgesehen, die ein Steuersignal zur
Warnsignalaussendung erzeugt, wenn die
Geschwindigkeitsdifferenz einen in Abhängigkeit von evtl.
Brems- und Beschleunigungsvorgängen der Lok vorgegebenen
Betrag überschreitet. Ist die Kommunikationsverbindung als
Funkverbindung ausgebildet, so ist damit das Zugschlußgerät
in der Lage, bei Abtrennung des Schlußwagens oder eines mit
dem Schlußwagen verbundenen Wagenabschnitts vom Restzug
sofort eine Warnmeldung über Funk an die Umgebung
abzugeben, so daß ein nachfolgender Zug aufgrund dieses
Warnsignals entsprechende Bremsmanöver einleiten kann. Das
Zugschlußgerät arbeitet damit zusätzlich autonom und gibt
- unabhängig von dem Kontrollgerät in dem Führerraum der
Lok - sicherheitsrelevante Informationen an den
nachfolgenden Zug.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
weist die Meßvorrichtung zur Messung der
Schlußwagengeschwindigkeit einen Inertialsensor mit
Beschleunigungsmessern und Kreiseln zur Erfassung der
translatorischen und rotatorischen Bewegung des
Schlußwagens in drei orthogonalen Körperachsen, bezogen auf
ein raumfestes Koordinatensystem, und einen Rechner zur
Berechnung der Schlußwagengeschwindigkeit aus den
Ausgangsdaten des Inertialsensors auf. Alternativ kann
anstelle eines Inertialsensors auch eine Empfangseinheit
für das GNSS (Global Navigation Satellite System)
eingesetzt werden, welches fortlaufend den Ort des
Schlußwagens bestimmt, woraus der Rechner die
Momentangeschwindigkeit des Schlußwagens berechnen kann. In
Verbindung mit einer als Batterie oder Solarzellen
ausgebildeten Stromversorgung für die Komponenten des
Zugschlußgerätes ist letztere eine komplette, eigenständige
Baueinheit, die ausschließlich mechanisch an dem
Schlußwagen zu befestigen ist. Jegliche elektrische
Verbindung oder sonstige zusätzliche Sensoren entfallen, so
daß die Rüstzeiten zum Befestigen des Zugschlußgerätes an
dem Schlußwagen bzw. zu dessen Lösen vom Schlußwagen extrem
gering sind. Durch die starre Befestigung des
Zugschlußgerätes an dem Schlußwagen ist die Übertragung der
Bewegung des Schlußwagens auf den Inertialsensor ohne
Einbußen an Dynamik gewährleistet.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird
das Zugschlußgerät am Puffer des Schlußwagens befestigt und
weist hierzu einen Halter auf, der um den Puffer gelegt
und, beispielsweise mittels eines Schnellverschlusses, an
dem Puffer undrehbar befestigt wird.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird
als Kommunikationsverbindung zwischen Kontrollgerät und
Zugschlußgerät eine selektive Funkverbindung gewählt, wobei
diese alternierend oder gleichzeitig direkt zwischen den
beteiligten Einheiten oder indirekt über ortsfeste
Funkstationen eines Mobilfunknetzes hergestellt werden
kann. Mit den für die Funkverbindung erforderlichen
Sendevorrichtungen können dann ebenfalls die Warnsignale
bei Schlußwagentrennung unselektiv an nachfolgende Züge
übermittelt werden.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur
internen Zugschlußkontrolle,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines
Zugschlußgerätes der Einrichtung in Fig. 1.
Die in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte Einrichtung
zur internen Zugschlußkontrolle für einen lokbespannten
Eisenbahnzug mit variabler Wagenzusammenstellung,
beispielsweise für einen Güter- oder einen Reisezug, weist
ein Zugschlußgerät 11 und ein Kontrollgerät 12 auf. Das
Zugschlußgerät 11 stellt eine separate Baueinheit dar und
ist in einem Gehäuse 13 untergebracht, das am Schlußwagen
eines Zugs starr, aber lösbar befestigt wird. Wie aus
Fig. 2 ersichtlich ist, wird das Zugschlußgerät 11 auf
einen Puffer 10 des Schlußwagens aufgesetzt und mittels
eines den Puffer 10 umgreifenden Halters 14 mit diesem
starr verbunden, beispielsweise durch eine mit 15
angedeutete Schraubverbindung. Bevorzugt wird dabei die
Schraubverbindung 15 mit einem hier nicht zu sehenden
Schnellschließhebel ausgerüstet, so daß das Aufsetzen und
Abnehmen des Zugschlußgerätes 11 auf den Puffer 10 bzw. vom
Puffer 10 des Schlußwagens zeitsparend durchgeführt werden
kann. Durch ein zusätzliches Schloß kann das unbefugte
Abnehmen des Halters 14 vom Puffer 10 verhindert werden.
Das Kontrollgerät 12 ist im Fahrerhaus der Lokomotive (kurz
Lok genannt) installiert.
Das Zugschlußgerät 11 weist eine Meßvorrichtung 16 zur
Messung der Fahrgeschwindigkeit des Schlußwagens auf. Diese
Meßvorrichtung 16 besteht aus einem Inertialsensor 17 mit
drei Beschleunigungsmessern zur Erfassung der
translatorischen Beschleunigung und drei Kreiseln zur
Erfassung der rotatorischen oder Drehwinkel-Geschwindigkeit
des Schlußwagens in drei rechtwinklig aufeinanderstehenden
Achsen sowie aus einem Mikroprozessor 18 zur Berechnung der
Schlußwagengeschwindigkeit aus den Ausgangsdaten des
Inertialsensors 17. Aufbau und Wirkungsweise eines solchen
Inertialsensors ist bekannt und beispielsweise in [1] oder
[2] beschrieben. Weiterhin verfügt das Zugschlußgerät 11
über eine Sendevorrichtung 19 und eine Empfangsvorrichtung
20, über welche per Funk eine selektive
Kommunikationsverbindung zu dem Kontrollgerät 12 zwecks
wechselweiser Datenübertragung aufgebaut werden kann. Um
die Datenübertragung ausschließlich zwischen
Zugschlußgerät 11 und Kontrollgerät 12 sicherzustellen,
verfügen beide über ein Codiergerät zur selektiven
Adressierung, in welches einfach die Zugnummer eingegeben
wird. Weiterhin enthält das Zugschlußgerät 11 eine
Vergleichseinheit 21, eine Auswerteeinheit 22 und einen
weiteren Mikroprozessor 23, auf die im folgenden noch näher
eingegangen wird. Alle Komponenten des Zugschlußgerätes 11
werden von einer aufladbaren Batterie 24 gespeist.
Zusätzlich können noch Solarzellen vorgesehen sein. Eine
aus dem Gehäuse 13 des Zugschlußgeräts 11 hervorstehende
Antenne 25 dient zur Herstellung der Funkverbindung zum
Kontrollgerät 12, das eine entsprechende Sende- und
Empfangsantenne 26 aufweist. Die beiden Mikroprozessoren 18
und 23 sowie die Vergleichs- und Auswerteeinheiten 21, 22
sind in einem Computer oder Rechner 27 zusammengefaßt.
Das Kontrollgerät 12 weist eine Empfangsvorrichtung 28 und
eine Sendevorrichtung 29 auf, die einerseits an die
Antenne 26 angeschlossen und andererseits von einem
Mikroprozessor 30 gesteuert sind. Im Kontrollgerät 12 ist
eine Vergleichsvorrichtung 31 und eine
Auswertevorrichtung 32 vorgesehen, die wiederum mit dem
Mikroprozessor 30 zu einem Computer oder Rechner 33
zusammengefaßt sind. Der Vergleichsvorrichtung 31 werden
eingangsseitig einerseits die von einem Tachometer 34 der
Lok abgenommenen Geschwindigkeitssignale und andererseits
über den Mikroprozessor 30 die aufbereiteten Meßdaten der
Geschwindigkeitsmeßvorrichtung 16 im Zugschlußgerät 11
zugeführt, die über die selektive Funkverbindung übertragen
und von der Empfangsvorrichtung 28 dem Mikroprozessor 30
zugeleitet werden. Die Vergleichsvorrichtung 31 ermittelt
die Differenz zwischen der Lokgeschwindigkeit und der
Schlußwagengeschwindigkeit und gibt diese an die
Auswertevorrichtung 32. Die Auswertevorrichtung 32 erzeugt
ein Steuersignal, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz einen
Betrag überschreitet, der in Abhängigkeit von Brems- und
Beschleunigungsvorgängen der Lok vorgegeben wird. Dieses
Steuersignal wird einerseits einer Anzeige 35 zugeführt,
die durch Aufleuchten dem Zugführer das erfolgte Trennen
des Schlußwagens vom Zug signalisiert, und andererseits dem
Mikroprozessor 30, der die Sendevorrichtung 29 veranlaßt,
über die Antenne 26 ein uncodiertes Warnsignal in die
Umgebung abzustrahlen. Dieses Warnsignal kann von einem
nachfolgenden Zug durch dessen Funkeinrichtung erfaßt
werden, so daß der Zugführer des nachfolgenden Zuges
rechtzeitig gewarnt wird und sich auf ein zu erwartendes
Hindernis auf der Strecke einstellen kann.
Die vom Tachometer 34 gemessene Lokgeschwindigkeit wird
zusätzlich über den Sender 29 dem Zugschlußgerät 11
mitgeteilt, und zwar wiederum über die zwischen beiden
bestehende selektive Funkverbindung. Die über die Antenne
25 des Zugschlußgeräts 11 hereinkommenden Sendedaten werden
vom Empfänger 20 aufgenommen, im Mikroprozessor 23
entsprechend verarbeitet und in der Vergleichseinheit 21
mit der Schlußwagengeschwindigkeit verglichen. Die
Differenz zwischen Lokgeschwindigkeit und
Schlußwagengeschwindigkeit wird der Auswerteeinheit 22
zugeführt. Die Auswerteeinheit 22 erzeugt ein Steuersignal,
wenn die Geschwindigkeitsdifferenz einen vorgegebenen
Betrag überschreitet, der außerhalb von durch Brems- und
Beschleunigungsvorgänge der Lok erzeugten Effekten liegt.
Das Steuersignal wird von dem Mikroprozessor 23 in ein
Aktivierungssignal für den Sender 19 umgesetzt, der über
die Antenne 25 ein uncodiertes Warnsignal in die Umgebung
des Schlußwagens aussendet. Dieses Funkwarnsignal wird über
die Funkausstattung eines nachfolgenden Zuges empfangen, so
daß dieser unabhängig von dem Kontrollgerät 12 in der Lok
zusätzlich von dem Zugschlußgerät 11 selbst gewarnt wird.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann im Kontrollgerät 12
die Lokgeschwindigkeit mittels eines gleichen
Inertialsensors ermittelt werden, wie er im Zugschlußgerät
eingesetzt wird. Die Verbindung des Kontrollgeräts 12 zum
Tachometer 24 entfällt dann. Mit dem Inertialsensor läßt
sich die Lokgeschwindigkeit sowie durch Brems- und
Beschleunigungsvorgänge der Lok erzeugte Effekte sehr viel
genauer erfassen als mit dem Tachometer 24.
Für die Geschwindigkeitserfassung des Schlußwagens kann
anstelle des Inertialsensors 17 im Zugschlußgerät 11 auch
eine Empfangseinheit für das bekannte GNSS (Global
Navigation Satellite System) eingesetzt werden. Aufgrund
der hohen Genauigkeit der von dem GNSS laufend
durchgeführten Ortsbestimmung kann die momentane
Geschwindigkeit des Schlußwagens ebenfalls hochgenau erfaßt
werden. Allerdings muß bei Tunneldurchfahrten und auf
Bergstraßen, wo es infolge steiler und hoher Bergwände zu
Abschattungen der Empfangseinrichtung kommen kann, der
Ausfall des GNSS in Kauf genommen werden. Abhilfe schafft
hier nur der zusätzliche Einsatz eines Inertialsensors.
Literaturhinweis von Seite 7:
[1] Russell, William T., "Theory of Inertial Navigation", University of California Engineering and Physical Sciences Extension Series, Inertial Guidance John Wiley and Sons, New York 1962
[2] Britting, K. "Inertial Navigation Systems Analysis" John Wiley and Sons, New York 1971.
[1] Russell, William T., "Theory of Inertial Navigation", University of California Engineering and Physical Sciences Extension Series, Inertial Guidance John Wiley and Sons, New York 1962
[2] Britting, K. "Inertial Navigation Systems Analysis" John Wiley and Sons, New York 1971.
Claims (8)
1. Einrichtung zur internen Zugschlußkontrolle für einen
lokbespannten Eisenbahnzug, insbesondere Güterzug, mit
variabler Wagenzusammenstellung, gekennzeichnet durch
ein Zugschlußgerät (11) zur lösbaren starren
Befestigung am Schlußwagen des Zuges, das eine
Meßvorrichtung (16) zur Messung der
Fahrgeschwindigkeit des Schlußwagens und eine
Sendevorrichtung (19) zum Ausgeben der Meßdaten
aufweist, und durch ein im Führerraum der Lok
installiertes Kontrollgerät (12), das eine
Empfangsvorrichtung (28) zum Aufnehmen der Meßdaten
vom Zugschlußgerät (11), eine Vergleichsvorrichtung
(31) zum Bestimmen der Differenz zwischen
Lokgeschwindigkeit und Schlußwagengeschwindigkeit und
eine Auswertevorrichtung (32) aufweist, die ein
Steuersignal für eine Warnanzeige (35) und/oder einen
Warnsignalsender (29) erzeugt, wenn die
Geschwindigkeitsdifferenz einen in Abhängigkeit von
evtl. Brems- und Beschleunigungsvorgängen der Lok
vorgegebenen Betrag überschreitet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendevorrichtung (19) im Zugschlußgerät (11)
und die Empfangsvorrichtung (28) im Kontrollgerät (12)
Teil einer jeweils Sender und Empfänger aufweisenden
Kommunikationsverbindung zwischen Zugschlußgerät (11)
und Kontrollgerät (12) zur wechselseitigen
Datenübermittlung sind und daß im Zugschlußgerät (11)
eine Vergleichseinheit (21) zum Bestimmen der
Differenz zwischen Schlußwagen- und Lokgeschwindigkeit
und eine Auswerteeinheit (22) vorgesehen sind, die ein
Steuersignal für einen Warnsignalsender (19) erzeugt,
wenn die Geschwindigkeitsdifferenz einen in
Abhängigkeit von evtl. Brems- und
Beschleunigungsvorgängen der Lok vorgegebenen Betrag
überschreitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Warnsignalsender von Kontrollgerät (12) und
Zugschlußgerät (11) jeweils von deren Sendevorrichtung
(29 bzw. 19) gebildet ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (16) zur
Messung der Schlußwagengeschwindigkeit einen
Inertialsensor (17) mit Beschleunigungsmessern und
Kreiseln zur Erfassung der translatorischen und
rotatorischen Bewegung des Schlußwagens in drei
rechtwinklig aufeinanderstehenden Achsen und einen
Mikroprozessor (18) zur Berechnung der
Schlußwagengeschwindigkeit aus den Ausgangsdaten des
Inertialsensors (17) aufweist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zugschlußgerät (11) einen
Halter (14) aufweist, der zur lösbaren Befestigung an
einem Puffer (10) eines Eisenbahnwagens ausgebildet
ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zugschlußgerät (11) zu seiner
Stromversorgung eine vorzugsweise aufladbare Batterie
(24) enthält.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zugschlußgerät (11) zu seiner
Stromversorgung Solarzellen aufweist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kommunikationsverbindung
zwischen Zugschlußgerät (11) und Kontrollgerät (12)
eine selektive Funkverbindung ist.
Priority Applications (2)
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DE19944413114 DE4413114A1 (de) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Einrichtung zur internen Zugschlußkontrolle |
EP95105689A EP0678437A3 (de) | 1994-04-15 | 1995-04-15 | Einrichtung zur internen Zugschlusskontrolle. |
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Publications (1)
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DE4413114A1 true DE4413114A1 (de) | 1995-10-19 |
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DE19944413114 Withdrawn DE4413114A1 (de) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Einrichtung zur internen Zugschlußkontrolle |
Country Status (2)
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EP (1) | EP0678437A3 (de) |
DE (1) | DE4413114A1 (de) |
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