DE4436996C1 - Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Zuglänge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der aktu­ ellen Zuglänge eines von einer oder mehreren Fahrzeugeinhei­ ten gebildeten Zuges, der eine in einzelne Gleisabschnitte unterteilte Strecke befährt. Zur Anpassung der Transportkapa­ zitäten an den aktuellen Bedarf werden insbesondere bei städ­ tischen Verkehrsbetrieben (Stadtbahnen U-Bahnen) Fahrzeug­ einheiten an den bzw. von dem jeweiligen Zug an- bzw. abge­ kuppelt. Beispielsweise können zwei aus jeweils drei Wagen bestehende Fahrzeugeinheiten auf diese Weise einen 6-Wagenzug oder zwei 3-Wagenzüge bilden. Zur automatischen Zugsteuerung ist es notwendig, die jeweils aktuelle Zuglänge zu kennen, um z. B. Bremsankündigungen und Haltepunktsignalisierungen richtig ausführen zu können. Aus sicherheitstechnischen Grün­ den können die fahrzeugintern vorhandenen Daten nicht verwendet werden. Es muß vielmehr auf datentechnisch sichere streckenseitige Informationen zurückgegriffen werden.

Aus der DE 28 30 672 C3 ist ein Verfahren zum Ermitteln der Zuglänge bekannt, bei dem ein isolierter Gleisabschnitt mit einem Gleisfreimelder vorgesehen ist. Bei besetztem Gleis löst das fahrzeugseitige Erreichen einer am Ende des Gleis­ abschnitts liegenden Kreuzungsstelle eines zum Telegramm­ austausch zwischen Strecke und Fahrzeug vorgesehenen Doppel­ linienleiters einen Zählvorgang aus, der beim Verlassen des Gleisabschnitts beendet wird. Das Zählergebnis ist ein aus­ wertbares Maß für die Fahrzeuglänge.

Die DE 31 46 563 C2 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen der Trennung zweier oder mehrerer zu einem Zug gekuppelter Fahrzeuge, das auf einer durch den Zug über elektrische Kon­ takte der Wagenkupplungen geführten elektrischen Sicherheits­ schleife basiert. Ein Unterbrechen der Sicherheitsschleife aktiviert eine Druckluftbremse.

Unter der Bezeichnung LZB700 ist ein linienförmiges Zugbeein­ flussungssystem bekannt (SIGNAL + DRAHT, 84 (1992) 6, S. 158 ff.), bei dem die Gleisstrecke durch sog. S-Verbinder in ein­ zelne individuell überwachbare Gleisabschnitte unterteilt wird. Zur Ortung der Züge auf der Strecke und zum bedarfs­ weisen telegrammartigen Datenaustausch zwischen Strecke und Zug über das Gleis bzw. eine an der Zugspitze angeordnete An­ tenne sind an die S-Verbinder jeweils ein Sender bzw. Emp­ fänger ferngespeister, codierter Tonfrequenz-Gleisstromkreise (FTGS) angeschlossen. Jedem Gleisabschnitt ist zur Freimeldung ein Gleisstromkreis mit einer abschnittsspezifi­ schen Frequenz (Überwachungssignal) zugeordnet. Bei freiem Gleisabschnitt werden die von dem jeweiligen Sender in die Schienen entgegen der Fahrtrichtung eingespeisten Überwa­ chungssignale von dem korrespondierenden Empfänger empfangen und bewirken über eine Auswerteschaltung ein Freisignal. Bei besetztem Gleisabschnitt schließen die Fahrzeugachsen die Schienen kurz, so daß allenfalls ein stark gedämpftes Überwa­ chungssignal empfangen und ein Besetztsignal ausgegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zugbeein­ flussungssystem der vorstehend beschriebenen Art bei einer durch S-Verbinder in einzelne Gleisabschnitte unterteilten Strecke ohne schaltungstechnischen Mehraufwand und daten­ technisch sicher die aktuelle oder wenigstens eine maximale Zuglänge bestimmen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Zuglänge eines von einer oder mehreren Fahrzeugeinheiten gebildeten Zuges, der eine in ein­ zelne Gleisabschnitte unterteilte Gleisstrecke befährt, bei dem die Gleisabschnitte zur Gleisfreimeldung jeweils mit ei­ nem abschnittsspezifischen Überwachungssignal beaufschlagt werden, bei dem das Überwachungssignal für den zurückliegen­ den Gleisabschnitt auch in den in Fahrtrichtung folgenden Gleisabschnitt eingespeist wird, bei dem zumindest die in Fahrtrichtung erste Fahrzeugeinheit mit einer frontseitigen Einrichtung zum Datentelegrammaustausch mit dem aktuell be­ setzten Gleisabschnitt und mit einer endseitigen Empfangs­ einrichtung ausgestattet wird, bei dem die endseitige Emp­ fangseinrichtung für eine Auswertezeit auf das Überwa­ chungssignal des zurückliegenden Gleisabschnitts abgestimmt und empfangsbereit geschaltet wird, wenn die erste Fahrzeug­ einheit den zurückliegenden Gleisabschnitt verlassen hat, bei dem als Zuglänge die Länge der ersten Fahrzeugeinheit bestimmt wird, wenn von der Empfangseinrichtung das Überwa­ chungssignal des zurückliegenden Gleisabschnitts empfangen wird, und bei dem als Zuglänge eine maximale Länge bestimmt wird, wenn von der Empfangseinrichtung das Überwachungssignal des zurück­ liegenden Gleisabschnitts nicht empfangen wird. Bevorzugt kann als Zuglänge eine vorgegebene Maximal­ länge angenommen werden, wenn während der Auswertezeit kein Überwachungssignal des zurückliegenden Gleisabschnitts emp­ fangen wird.

Die Erfindung macht sich vorteilhafterweise die Erkenntnis zunutze, daß bei durch S-Verbinder unterteilten Gleisstrecken das abschnittsspezifische Überwachungssignal jeweils nur zu einem (überwiegenden) Teil entgegen der Fahrtrichtung in den zurückliegenden Gleisabschnitt eingespeist wird, während ein (kleinerer) vagabundierender Teil sich in Fahrtrichtung in den anschließenden Gleisabschnitt als detektierbares Signal ausbreitet. Die endseitige Empfangseinrichtung eines Zuges oder einer Fahrzeugeinheit kann daher infolge des vagabundie­ renden Überwachungssignals einen rückwärtigen Sendepegel de­ tektieren, wenn das Schlußfahrzeug des Zuges bzw. der letzten Fahrzeugeinheit den folgenden Gleisabschnitt befährt. Bei vorhandenem Sendepegel wird als Zuglänge die Länge der ersten Fahrzeugeinheit bestimmt, weil bei einer an die erste Fahr­ zeugeinheit angekuppelten weiteren Fahrzeugeinheit durch de­ ren Radachsen ein den Sendepegel dämpfender Kurzschluß ent­ stehen würde. In diesem Fall kann die endseitige Empfangs­ einrichtung das Überwachungssignal des zurückliegenden Gleisabschnitts nicht mehr empfangen. Die Auswertezeit be­ ginnt, wenn die erste Fahrzeugeinheit den zurückliegenden Gleisabschnitt verlassen hat, und ist damit so gewählt, daß eine Dämpfung des vagabundierenden Signals durch die Radach­ sen der ersten Fahrzeugeinheit ausgeschlossen ist. Wird während der Auswertezeit kein Signal detektiert, kann bevorzugt eine entsprechende Meldung abgegeben und/oder als Zuglänge eine vorgegebene Maximallänge angenommen werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch gezieltes Ausnutzen der Eigenschaften der S- Verbinder im Zusammenwirken mit den abschnittsindividuellen FTGS-Sendern ohne zusätzlichen Aufwand (die Fahrzeugeinheiten sind üblicherweise beidendig mit Empfangseinrichtungen aus­ gerüstet) die aktuelle Fahrzeuglänge bestimmt und damit z. B. eine korrekte Haltepunktsignalisierung und ein angepaßter Bremsvorgang ermöglicht werden. Die Pegelmessung erfolgt zwi­ schen den Haltestationen vorzugsweise während der Fahrt (nach entsprechender Ankündigung durch die Datentelegramme) und in­ nerhalb der Stationen unmittelbar nach der Ausfahrt.

Um die Auswertezeit sicher dann erst zu starten, wenn die er­ ste Fahrzeugeinheit den zurückliegenden Gleisabschnitt voll­ ständig verlassen hat, und um die Auswertezeit - die den Da­ tentelegrammaustausch beeinträchtigen kann - möglichst kurz zu halten, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens vor, daß beim Einfahren in den fol­ genden Gleisabschnitt ein fahrzeugseitiger Wegzähler gestar­ tet wird und daß beim Erreichen eines vorgebbaren Zählerstan­ des, der zumindest der Länge der ersten Fahrzeugeinheit ent­ spricht, die Auswertezeit gestartet wird.

Im Hinblick auf Toleranzen des Wegzählers sieht eine vorteil­ hafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß der vorgebbare Zählerstand der Länge der ersten Fahrzeugein­ heit und einem Toleranzzuschlag entspricht.

Um hinsichtlich der Bremsvorgaben auf der sicheren Seite zu liegen, wird vorteilhafterweise anfänglich als Zuglänge die vorgebbare Maximallänge angenommen.

In vorteilhafter Weise kann der reguläre Datentelegrammaus­ tausch im Rahmen der linienförmigen Zugbeeinflussung auch da­ zu genutzt werden, dem Zug den für die nächste Zuglängenbe­ stimmung vorgesehenen Gleisabschnitt mitzuteilen. Die Wahl dieses Gleisabschnitts hängt auch davon ab, ob der Gleisab­ schnitt eine zumindest der Länge der ersten Fahrzeugeinheit (ggf. incl. Toleranzzuschlag) entsprechende Länge aufweist.

Das Aktivieren der endseitigen Empfangseinrichtung während der Auswertezeit kann - zumindest ohne zusätzlichen schal­ tungstechnischen Aufwand - den kontinuierlichen Datentele­ grammaustausch unterbrechen. Nach einer vorteilhaften Aus­ bildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Auswerte­ zeit erst begonnen, wenn von der frontseitigen Einrichtung der aktuelle Austausch bzw. Empfang eines Datentelegrammes abgeschlossen worden ist. Da die Auswertezeit deutlich unter der Telegramm-Empfangszeit liegt, wird anschließend nur ein gesendetes Telegramm nicht empfangen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 und 2 die Verhältnisse bei einem aus nur einer bzw. aus zwei Fahrzeugeinheiten gebildeten Zug und

Fig. 3 wesentliche Schritte des Verfahrens.

Gleiche Elemente der nachfolgend beschriebenen Fig. 1 und 2 sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Gemäß Fig. 1 befährt ein Zug ZUG in Fahrtrichtung A eine Gleisstrecke GL mit zwei Schienen S1, S2. Der Zug ist von einer einzigen Fahrzeugeinheit FZE1 gebildet, die drei einzelne Wagen W1, W2, W3 umfaßt. Die Fahrzeugeinheit FZE1 (und damit der Zug) hat eine aktuelle Zuglänge ZL1. Die Gleisstrecke GL ist in individuelle Gleisabschnitte G_n, G_n+1, G_n+2 unterteilt. Zwi­ schen den Gleisabschnitten befinden sich an sich bekannte (SIGNAL + DRAHT, 84 (1992) 6, S. 159) sogenannte S-Verbinder SV1, SV2, SV3, über die die Gleisabschnitte jeweils mit einem abschnittsspezifischen Überwachungssignal beaufschlagt wer­ den. Dazu ist jedem Gleisabschnitt ein ferngespeister, co­ dierter Tonfrequenz-Gleisstromkreis FTGS zugeordnet, dessen Sender S über ein Gleisanschlußgerät GAG mit dem S-Verbinder (z. B. SV2) verbunden ist. Der Aufbau der Gleisstromkreise ist explizit nur anhand des Gleisstromkreises FTGS1 darge­ stellt. Der Sender S speist als abschnittsspezifisches Über­ wachungssignal f_n ein von einem Bitmustergenerator BE erzeug­ tes Bit-Muster mit einer Frequenz f_n in den Gleisabschnitt G_n ein. Dieses wird von einem Empfänger E des Gleisstromkreises FTGS1 empfangen, der über ein Gleisanschlußgerät GAG an den zurückliegenden S-Verbinder SV1 angeschlossen ist.

Wenn sich jedoch im Gleisabschnitt G_n ein Fahrzeug befindet und mit seinen Radachsen die Schienen S1, S2 kurzschließt, kann das abschnittsspezifische Überwachungssignal von dem Empfänger E nicht mehr oder nur noch stark gedämpft empfangen werden. Dies wird von einer Auswerteschaltung AW erkannt, die dann anstelle eines Freisignals "frei" ein Besetztsignal "belegt" ausgibt und/oder bedarfsweise an ein streckenseiti­ ges Gerät STG des Zugbeeinflussungssystems weiterleitet. Das streckenseitige Gerät STG erzeugt zur Zugbeeinflussung notwendige ATP-(Automatic Train Protection)-Datentelegramme, die bei besetztem Gleisabschnitt G_n über einen Umschalter U und den Sender S in den Gleisabschnitt G_n eingespeist werden.

Der Zug ZUG befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Si­ tuation in dem Gleisabschnitt G_n+1, der in entsprechender Weise von einem Tonfrequenz-Gleisstromkreis FTGS2 über die S- Verbinder gespeist bzw. überwacht wird. Entgegen der Fahrt­ richtung A werden über den S-Verbinder SV3 vom Gleis GL zu dem Zug ZUG Datentelegramme DTEL übertragen. An dem ersten Wagen W1 der ersten Fahrzeugeinheit FZE1 sind vorn Empfangs­ antennen VA angebracht.

Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 noch näher erläutert wird, werden hintere Antennen HA, die zur Auswertung mit einem fahrzeugseitigen Rechner FR verbunden sind, kurzzeitig wäh­ rend einer Auswertezeit von z. B. 50 ms empfangsbereit ge­ schaltet. Die Auswertezeit beginnt, wenn die Fahrzeugeinheit FZE1 mit ihrer Fahrzeuglänge ZL1 plus einem Toleranzzuschlag TZ in den Gleisabschnitt G_n+1 eingefahren ist und damit den zurückliegenden Gleisabschnitt G_n mit Sicherheit vollständig verlassen hat. Über den S-Verbinder SV2 sendet der Sender S des Tonfrequenz-Gleisstromkreises FTGS1 des zurückliegenden Gleisabschnittes G_n einen geringen vagabundierenden Teil f′_n des abschnittsspezifischen Überwachungssignals f_n auch in den Gleisabschnitt G_n+1. In dem Fahrzeugrechner FR wird die Fre­ quenz des Überwachungssignals des jeweils zurückliegenden Gleisabschnitts G_n gespeichert. Das vagabundierende Überwa­ chungssignal f′_n fließt über die Schiene S2, die hinterste Radachse HRA des Wagens W3 und die Schiene S1 und erzeugt da­ mit einen auf der gespeicherten Frequenz f_n detektierbaren Signalpegel.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 2 bei unveränderter Strecken­ konfiguration eine Situation, bei der an die erste Fahrzeug­ einheit FZE1 rückwärtig eine zweite Fahrzeugeinheit FZE2 mit Wagen W4, W5, W6 angekuppelt ist. In diesem Fall fließt das über den S-Verbinder SV2 von dem Gleisstromkreis FTGS1 in den nachfolgenden Gleisabschnitt G_n+1 vagabundierende Überwa­ chungssignal f′_n über die vorderste Radachse VRA des Wagens W4 der zweiten Fahrzeugeinheit FZE2 und die Schiene S1 und erfährt dadurch in bezug auf die endseitige Empfangseinrich­ tung (hintere Antenne) HA eine starke Dämpfung, so daß wäh­ rend der Auswertezeit kein Überwachungssignal f′_n detektiert wird. Der Fahrzeugrechner FR erkennt daraus, daß sich hinter der ersten Fahrzeugeinheit FZE1 zumindest eine weitere Fahr­ zeugeinheit FZE2 befinden muß. Deshalb wird von dem Fahrzeug­ rechner FR im Hinblick auf die Haltepunktsignalisierung und die Bremsvorgänge als Fahrzeuglänge eine vorgegebene maximale Länge L_MAX bestimmt. Wenn im Verkehrsbetrieb nur aus einer oder maximal zwei Fahrzeugeinheiten gebildete Züge eingesetzt werden, wird als maximale Länge L_MAX die Länge eines von zwei Fahrzeugeinheiten gebildeten Zuges vorgegeben.

Fig. 3 zeigt chronologisch die im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erläuterten wesentlichen Verfahrensschritte. An­ fänglich wird vorzugsweise die Zuglänge L auf einen vorgeb­ baren Maximalwert L_MAX eingestellt (L = L_MAX). Dem Zug ZUG wird über den Datentelegrammaustausch DTEL rechtzeitig der zur Zuglängenmessung vorgesehene Gleisabschnitt G_n+1 durch eine entsprechende Kennung (ZLM = 1) in dem Datentelegramm DTEL mitgeteilt (Schritt (a)).

Durch die gleisabschnittsspezifischen Überwachungssignale erkennt der Zug das Einfahren in den nachfolgenden Gleisab­ schnitt G_n+1 und startet einen mit dem Fahrzeugrechner FR (Fig. 1) zusammenwirkenden Wegzähler (Schritt (b)). Dessen Zählerstand ZS wird mit einem vorgegebenen Zählerstand ZEND durch den Fahrzeugrechner FR verglichen, bis der vorgegebene Zählerstand erreicht ist (Schritte (c); (d)).

Der Zählerstand berücksichtigt neben der bekannten Länge ZL1 der Fahrzeugeinheit FZE1 durch den Toleranzzuschlag TZ auch Meßtoleranzen. Wenn der Zählerstand dem vorgegebenen Zähler­ stand entspricht (Schritt (d)), beginnt eine Auswertezeit t_m von 50 ms, während der die endseitige Empfangseinrichtung HA auf der gespeicherten Frequenz f_n das in Fahrtrichtung A in den nachfolgenden Gleisabschnitt G_n+1 vagabundierende Über­ wachungssignal f′_n des zurückliegenden Gleisabschnitts G_n empfängt (Schritt (e)). Der Fahrzeugrechner FR erkennt den Empfang des Überwachungssignals f′_n und nimmt als Länge L die Länge ZL1 der Fahrzeugeinheit FZE1 an. Erkennt der Fahrzeug­ rechner FR, daß kein Überwachungssignal empfangen worden ist, wird als Länge L die vorgegebene Maximallänge L_MAX angenommen (wenn zuvor eine andere Länge bestimmt worden ist, die sich infolge des Ankuppelns einer weiteren Fahrzeugeinheit FZE2 aktuell vergrößert hat) bzw. beibehalten.

Durch die Empfangsbereitschaft der Empfangseinrichtung HA wird die kontinuierliche Auswertung der Datentelegramme des jeweiligen Gleisabschnitts unterbrochen. Um die daraus resul­ tierende Störung möglichst gering zu halten, wird der voll­ ständige Empfang eines Telegramms zunächst abgewartet, bevor die Auswertezeit t_m begonnen wird.

Aus den realen Gegebenheiten ergibt sich mit folgenden Anmer­ kungen ein Weg s_m, der während der Messung zurückgelegt wird:

maximale Geschwindigkeit: V_MAX = 80 km/h
Telegramm-Empfangszeit: t_T = 342,5 ms
Auswertezeit: t_m = 50 ms
s_m = V_{MAX *} (t_T + t_m) = 8,73 m.

Daraus ergibt sich bei einer Länge ZL1 der Fahrzeugeinheit FZE1 von 52 m und einem Meßbereichszuschlag von 18 m insge­ samt eine notwendige Gleisabschnittslänge von ca. 80 m.

Bevorzugt wird bei einem Fahrtrichtungswechsel in einer Sta­ tion oder bei manueller Kehrfahrt in einem Kehrgleis die Zug­ länge auf die vorgebbare Maximallänge L_MAX eingestellt und keine automatische Zuglängenmessung ausgelöst, weil fahr­ zeugseitig die Tonfrequenz des rückwärtigen Gleisabschnittes nicht bekannt ist. In diesem Fall wird die Zuglängenmessung bevorzugt bei Ausfahrt aus der Station durchgeführt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Zuglänge (L) eines von einer (FZE1) oder mehreren (FZE1, FZE2) Fahrzeugeinheiten gebildeten Zuges (ZUG),
der eine in einzelne Gleisabschnitte (G_n; G_n+1; G_n+2) unterteilte Gleisstrecke (GL) befährt,

• - bei dem die Gleisabschnitte (G_n; G_n+1; G_n+2) zur Gleisfreimeldung jeweils mit einem abschnittsspezifischen Überwachungssignal (f_n) beaufschlagt werden,
• - bei dem das Überwachungssignal (f_n) für den zurückliegenden Gleisabschnitt (G_n) auch in den in Fahrtrichtung (A) folgenden Gleisabschnitt (G_n+1) eingespeist wird,
• - bei dem zumindest die in Fahrtrichtung (A) erste Fahrzeugeinheit (FZE1) mit einer frontseitigen Einrichtung (VA) zum Datentelegrammaustausch mit dem aktuell besetzten Gleisabschnitt (G_n+1) und mit einer endseitigen Empfangseinrichtung (HA) ausgestattet wird,
• - bei dem die endseitige Empfangseinrichtung (HA) für eine Auswertezeit (t_m) auf das Überwachungssignal (f′_n) des zurückliegenden Gleisabschnitts (G_n) abgestimmt und empfangsbereit geschaltet wird, wenn die erste Fahrzeugeinheit (FZE1) den zurückliegenden Gleisabschnitt (G_n) verlassen hat,
• - bei dem als Zuglänge (L) die Länge (ZL1) der ersten Fahrzeugeinheit (FZE1) bestimmt wird, wenn von der Empfangseinrichtung (HA) das Überwachungssignal (f′_n) des zurückliegenden Gleisabschnitts (g_n) empfangen wird, und
• - bei dem als Zuglänge (L) eine maximale Länge (L_MAX) bestimmt wird, wenn von der Empfangseinrichtung (HA) das Überwachungssignal (f′_n) des zurückliegenden Gleis­ abschnitts (G_n) nicht empfangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einfahren in den folgenden Gleisabschnitt (G_n+1) ein fahrzeugseitiger Wegzähler gestartet wird und daß beim Erreichen eines vorgebbaren Zählerstandes (ZEND), der zumindest der Länge (ZL1) der ersten Fahrzeugeinheit (FZE1) entspricht, die Auswertezeit (t_m) begonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Zählerendstand (ZEND) der Länge (ZL1) der ersten Fahrzeugeinheit (FZE1) und einem Toleranzzuschlag (TZ) entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anfänglich als Zuglänge (L) eine vorgebbare Maximallänge (L_MAX) angenommen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zug (ZUG) über den Datentelegrammaustausch der für die nächste Zuglängenbestimmung vorgesehene Gleisabschnitt (G_n+1) mitgeteilt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertezeit (t_m) erst begonnen wird, wenn von der frontseitigen Einrichtung (VA) der aktuelle Austausch bzw. Empfang eines Datentelegramms (DTEL) abgeschlossen worden ist.