DE4444517A1 - Einrichtung zum Synchronisieren eines fahrzeugseitigen Wegzählers - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der linienförmigen Beein­ flussung des schienengebunden Verkehrs und betrifft eine Ein­ richtung zum Synchronisieren eines fahrzeugseitigen Wegzäh­ lers, der den zurückgelegten Weg in bezug auf einen gleis­ streckenseitigen Bezugspunkt ermittelt.

Zur automatischen Zugsicherung (ATP) und Zugsteuerung (ATO) sind linienförmige Zugbeeinflussungssysteme bekannt ("LZB 700 - Die moderne Zugbeeinflussung", SIGNAL + DRAHT, 84 (1992), 6, S. 158-164), die mit ferngespeisten, codierten Tonfrequenz- Gleisstromkreisen (FTGS) zur Ortung der Züge auf der Gleisstrecke und zur Datenübermittlung arbeiten. Die Gleis­ strecke ist durch Trennstöße zur Einspeisung gleisab­ schnittsindividueller Gleisströme in aufeinanderfolgende Gleisabschnitte unterteilt. Die Trennstöße enthalten zumin­ dest einen im wesentlichen quer zu den Gleisen verlaufenden elektrischen Leiterabschnitt. Sobald ein Gleisabschnitt be­ legt ist, wird ein von einem FTGS-Sender über einen Trennstoß in den Gleisabschnitt entgegen der Fahrtrichtung eingespei­ ster Gleisstrom von einem entgegen der Fahrtrichtung vorge­ ordneten, an einen weiteren Trennstoß angeschlossenen FTGS- Empfänger infolge des Achskurzschlusses nicht mehr detek­ tiert. Ein entsprechendes Empfängersignal führt dazu, daß dieser Gleisstromkreis während der Belegung mit Telegrammen zur Datenübertragung von der Strecke zum Fahrzeug beauf­ schlagt wird.

Das Fahrzeug ist mit einem Wegzähler ausgerüstet, der Radsi­ gnale von an den Achsen angeordneten Wegimpulsgebern auswer­ tet und damit fahrzeugseitig einen aktuellen Wert für den bisher zurückgelegten Weg bzw. den Abstand zwischen der aktu­ ellen Fahrzeugposition und einem streckenseitigen Bezugspunkt bereitstellt. Durch Gleiten und Schleudern der Räder können Fehler entstehen, die ein regelmäßiges Synchronisieren des Wegzählers erfordern.

Grundsätzlich kann der streckenseitige Bezugspunkt zum Syn­ chronisieren des Wegzählers beim Gleisabschnittswechsel (d. h. beim Einfahren in den nächsten Gleisabschnitt) aus der eintretenden Gleisstromänderung gewonnen werden. Kennzeich­ nend für einen Gleisabschnittswechsel ist nämlich das Absin­ ken des vom FTGS-Empfänger detektierten Pegels des Gleis­ stroms unter einen Schwellwert, wenn das Fahrzeug den Trenn­ stoß passiert. Bei Schwellwertunterschreitung kann über den vor dem Fahrzeug liegenden Gleisstromkreis eine fahrzeugsei­ tig detektierbare Umschaltkennung als Auslöser zur fahr­ zeugseitigen Wegsynchronisation gesendet werden. Der Wegzäh­ ler wird dann unter Berücksichtigung der geometrischen Ver­ hältnisse und der Übermittlungszeit für die Kennung zurück­ gesetzt. Da die Schnellwertunterschreitung des Pegels beim Passieren des Trennstoßes auch von den (beispielsweise wit­ terungsabhängigen) elektrischen Eigenschaften des dortigen Gleisbereichs und des Trennstoßes bestimmt ist, ergeben sich Synchronisationstoleranzen von einigen Metern, so daß der Wegzähler z. B. zur zielgenauen Bremsung nicht ohne weiteres verwendbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung ei­ ner Einrichtung zum Synchronisieren eines fahrzeugseitigen Wegzählers, die Toleranzen bzw. Abweichungen des Wegzählers wesentlich verringert.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine fahrzeugseitige Empfangseinheit, die auf die jeweiligen gleisabschnittsspe­ zifischen Gleisströme einstellbar und auf den Empfang von Pe­ geln ausgerichtet ist, die quer zu den Gleisen verlaufende Leiter bei Stromdurchfluß aussenden, und eine Auswerteein­ heit, die den Pegel des Querleiters detektiert und den Ort des Pegelempfangs als aktualisierten Bezugspunkt definiert.

Die Erfindung basiert auf der Maßnahme, die in den Trennstö­ ßen quer zu den Schienen fließenden Ströme (Querströme) der Gleisstromkreise durch die auf Querströme ausgerichtete und abgestimmte Empfangseinheit mit hoher Ortsauflösung zu de­ tektieren und zur Synchronisation des Wegzählers zu verwen­ den. Dabei können Querströme eines Trennstoßes detektiert und ausgewertet werden, über den von einem in Fahrtrichtung nach­ geordneten FTGS-Sender eingespeiste Gleisströme ausgekoppelt und dem in Fahrtrichtung vorgeordneten (näherliegenden) FTGS- Empfänger zugeführt werden. Bei entsprechender Abstimmung der Empfangseinheit können aber auch Querströme detektiert und ausgewertet werden, die am Trennstoß bei der Einspeisung von Gleisströmen zur Datenübertragung (Telegramme) entstehen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine qualitativ erheblich verbesserte Wegzählersynchronisation mit vergleichsweise wenigen zusätzlichen Bauelementen möglich ist. Die Realisierung der Erfindung erfordert nämlich nur fahrzeugseitig eine Mehrausstattung in Form der Empfangs­ einheit mit einer auf Querströme ausgerichteten Antenne und der vergleichsweise einfachen Auswerteeinheit, während streckenseitig keine Modifikationen notwendig sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich bei Trennstößen, die als S-Verbinder mit drei quer zu dem Gleis verlaufenden Leiterabschnitten ausgebildet sind, gegenüber Störpegeln, die z. B. in einem Weichenbereich auftreten könnten, dadurch be­ sonders unempfindlich ausgestalten, daß die Auswerteeinrich­ tung in Kenntnis der Abstände der Leiterabschnitte prüft, ob diese Abstände den Abständen zwischen den Orten der Pe­ gelaussendung entsprechen. Im Hinblick auf die zur Zugsiche­ rung und Zugsteuerung übermittelten Daten ist es in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn der Ort des mittle­ ren Leiterabschnitts den aktuellen Bezugspunkt bildet.

Um den Störpegeleinfluß weiter zu vermindern und den Verar­ beitungsaufwand zu reduzieren, sieht eine vorteilhafte Ausge­ staltung der Erfindung vor, daß ein Empfang und/oder eine Auswertung von Pegeln nur während Auswertezeitfenstern er­ folgt, deren Lage und Breite durch die jeweilige Gleisab­ schnittslänge und die Trennstoßgeometrie bestimmt ist.

Für den Fall, daß in einem Gleisabschnitt die Wegzählersyn­ chronisation z. B. infolge von Empfangsstörungen nicht gelin­ gen sollte, sieht eine vorteilhafte Fortbildung der Erfindung vor, daß sich die Empfangseinheit nach ergebnislosem Ablauf des Auswertezeitfensters auf den gleisabschnittsspezifischen Gleisstrom des nachfolgenden Gleisabschnitts einstellt. Die Kenntnis über den gleisabschnittsspezifischen Gleisstrom und die erforderliche Lage der Auswertezeitfenster erhält die Einrichtung aus den übermittelten Telegrammen, die Angaben über die Gleisabschnittslängen zukünftig zu befahrender Gleisabschnitte enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung bei­ spielhaft weiter erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine in Gleisabschnitte unterteilte Gleisstrecke,

Fig. 2 schematisch die erfindungsgemäße Einrichtung,

Fig. 3 fahrzeugseitig empfangene Signalpegel,

Fig. 4 einen Synchronisationsvorgang und

Fig. 5 einen alternativen Trennstoß.

Fig. 1 dient zur grundsätzlichen Erläuterung einer linien­ förmigen Zugbeeinflussung mit ferngespeisten, codierten Ton­ frequenz-Gleisstromkreisen (FTGS), die in dem eingangs ge­ nannten Artikel in SIGNAL + DRAHT 84 (1992),6 erläutert ist. Eine Gleisstrecke GST umfaßt Schienen S1, S2, zwischen denen Trennstöße TS1, TS2 angeordnet sind. Die Trennstöße sind ge­ mäß einer Gleisabschnittslänge GAL beabstandet und begrenzen den Gleisabschnitt GA. An den Gleisabschnitt GA schließen sich ein in Fahrtrichtung A zurückliegender Gleisabschnitt GA′ und ein vorausliegender Gleisabschnitt GA′′ an, deren an­ derseitige Begrenzung jeweils von einem entsprechenden (in Fig. 1 nicht gezeigten) Trennstoß gebildet ist. Über ein Gleisanschlußgerät GAG ist ein FTGS-Sender mit dem Trennstoß TS1 verbunden und speist über diesen in die Schienen S1, S2 einen Gleisstrom GLS (FTGS-Bitmuster) mit einer gleisab­ schnittsspezifischen Frequenz ein. Während die linksseitige Schleife des Trennstoßes TS1 Bestandteil eines Parallel­ schwingkreises ist, gelangt der abschnittspezifische Gleisstrom GLS über die Schienen S1, S2 und den Trennstoß TS2 über ein weiteres Gleisanschlußgerät GAG zu einem FTGS- Empfänger. Solange dieser das gesendete Signal (FTGS-Bit­ muster) empfängt, gibt er eine Freimeldung an ein Stellwerk SW und die Information "Pegel vorhanden" an ein Streckengerät STRG und an einen Umschalter U, der dadurch in der Stellung 1 zur Ausgabe der FTGS-Bitmuster bleibt. Ist dagegen ein (in Fig. 1 nicht gezeigtes) Fahrzeug in den Gleisabschnitt GA eingefahren und sind durch seine Achsen die Schienen S1, S2 verbunden, gelangt das FTGS-Bitmuster nicht mehr zu dem FTGS- Empfänger. Demgemäß verschwindet das Signal "Pegel vorhanden" und das Streckengerät STRG sendet nunmehr gemäß stellwerkseitiger Daten DAT Telegramme TEL zur linienförmigen Zugbeeinflussung über den FTGS-Sender in den befahrenen Gleisabschnitt GA. Dazu schaltet beim Ausbleiben des "Pegeln vorhanden"-Signals der Umschalter U in die Position 2 (Besetztzustand).

Mit Fig. 2 wird - durch Andeuten einer einzelnen Achse ACH eines nicht näher gezeigten Fahrzeugs FZ - der Besetztzustand des Gleisabschnitts GA erläutert. Das Fahrzeug FZ hat in be­ kannter Weise angeordnete und beschaltete Antennen ANT1, ANT2 zum Empfang der über die Schienen S1, S2 ausgesendeten Tele­ gramme TEL zur Fahrzeugbeeinflussung. An diese Antennen ist über ein Vorfilter VF1 eine erste Auswerteeinheit AUSW1 ange­ schlossen, die ausgangsseitig aufbereitete Datentelegramme DTEL zur Weiterverarbeitung durch einen fahrzeugseitigen Rechner bereitstellt (Kanal 1).

Eine fahrzeugseitige Empfangseinheit EE umfaßt eine weitere Antenne ANT3, die derart ausgerichtet ist, daß sie Pegel detektiert, die von quer zu den Schienen S1, S2 verlaufenden Strömen (Querströmen) erzeugt werden. Das von der Antenne ANT3 gelieferte Signal wird über ein Vorfilter VF2 einer zweiten Auswerteeinheit AUSW2 zugeführt, die mit einem Synchronisationseingang eines Wegzählers WZ verbunden ist (Kanal 2). Der Wegzähler WZ gibt ausgangsseitig den (von einem Bezugspunkt ausgehend) von dem Fahrzeug zurückgelegten Weg s an. Als absolute Werte für den zurückgelegten Weg er­ hält der Wegzähler WZ Radsignale X eines an der Achse ACH an­ geordneten Wegimpulsgebers. Um aus diesen Werten eine be­ züglich der Gleisstrecke relative Wegmessung abzuleiten, bedarf es der nachfolgend beschriebenen Bildung eines Be­ zugspunktes.

Der in Fig. 2 gezeigte Trennstoß TS1 ist als sogenannter S- Verbinder ausgeführt und weist drei quer zu den Schienen S1, S2 verlaufende Leiterabschnitte L1, L2, L3 (Querleiter) mit Abständen b1, b2 auf, in denen Querströme QS1, QS2, QS3 flie­ ßen. Wie nachfolgend erläutert, bildet vorzugsweise der Mit­ telpunkt des mittleren Querleiters L2 den Bezugspunkt BZ′ für die Wegzählung in dem nachfolgenden Gleisabschnitt GA′′.

Fig. 3 zeigt im oberen Bereich den Signalpegel (Kanal 1) der empfangenen Telegramme TEL. Gemäß der Einspeisung der Tele­ gramme entgegen der Fahrtrichtung A und der Kurzschlußwirkung der Achse ACH verschwindet dieser Signalpegel, wenn der S- Verbinder von den Antennen ANT1, ANT2 passiert wird. Im unteren Bereich der Fig. 3 ist der Pegelempfang über die Empfangseinheit EE (Kanal 2) mit der Antenne ANT3 darge­ stellt. Bei jedem Passieren eines quer zu den Gleisschienen S1, S2 verlaufenden elektrischen Leiterabschnitts (L1, L2, L3 gemäß Fig. 2) ist infolge der Querströme QS1, QS2, QS3 ein signifikanter Pegel P1, P2, P3 detektierbar. Die Empfangsbereitschaft besteht bzw. eine Auswertung erfolgt nur während eines Auswertefensters FEN. Dessen Lage und Dauer ist durch den aus den Datentelegrammen bekannten Erwartungs­ bereich für den nächsten Trennstoß (Gleisabschnittswechsel) bzw. die Abmessung des Trennstoßes bestimmbar. Die Pegel P1, P2, P3 werden von der Auswerteeinheit AUSW2 dahingehend über­ prüft, ob ihre Abstände a1, a2 mit den Abständen b1, b2 der Leiterabschnitte L1, L2, L3 korrespondieren. Die Geometrie des S-Verbinders ist z. B. aus den Datentelegrammen vorbe­ kannt. Jedem Pegel P1, P2, P3 wird unter Bezugnahme auf einen bisherigen Bezugspunkt (beispielsweise entsprechender Bezugs­ punkt des vorhergehenden S-Verbinders) der korrespondierende Wegzählerstand zugeordnet. Im vorliegenden Beispiel ist dem Pegel P1 ein Weg S₁ = 150 m, dem Pegel P2 ein Weg S₂ = 154 m und dem Pegel P3 ein Weg S₁ = 158 m - jeweils bezogen auf den Anfang des Gleisabschnitts GA - zugeordnet.

Wie vorstehend erläutert und wie Fig. 4 schematisch zeigt, wird durch Differenzbildung der zugeordneten Wege bzw. durch Vergleich der Abstände a1, a2 (Fig. 3) zwischen den Pegeln P1, P2, P3 mit den Abständen b1, b2 (Fig. 2) geprüft, ob die empfangenen Pegel von den Querleitern eines S-Verbinders erzeugte Signale sein können. Im Beispiel ist angenommen, daß die Leiterabschnitte L1, L2, L3 (Fig. 2) des S-Verbinders jeweils 4 m beabstandet sind. Die entsprechende Plausibili­ tätsprüfung (S₃ - S₂ = 4 m; S₂ - S₁ = 4 m) ergibt damit, daß es sich tatsächlich um einen S-Verbinder handelt. Wenn die Antenne ANT3 den dritten Leiterabschnitt L3 passiert und des­ sen Pegel P3 erkennt, wird bei positiver Plausibilitätsprü­ fung der Wegzähler auf den Bezugspunkt BZ′ des mittleren Querleiters L2 (Fig. 2) gesetzt und beginnt seine Wegzählung dort mit dem Wert s′ = 0. Demgemäß ist der Wert des Weg­ zählers für das Passieren des dritten Leiterabschnitts L3 s′ = 4 m. Wie Fig. 4 weiter andeutet, wird bei negativer Plau­ sibilitätsprüfung der bisherige Bezugspunkt BZ beibehalten. Alternativ kann der Stand des Wegzählers auf einen durch die Datentelegramme vorab vorgegebenen, für den nachfolgenden Gleisabschnitt GA2′ geltenden Bezugswert festgesetzt werden.

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausbildungsmöglichkeit eines Trennstoßes, bei dem gemäß der Leiterführung quer zu den Schienen zwei ausgeprägte Pegel P1′, P2′ beim Passieren der Antenne ANT3 erkennbar sind. In diesem Fall dient die Ab­ standsermittlung zwischen den Pegeln P1′, P2′ zur Plausibi­ litätsprüfung im Hinblick auf die vorbekannte Geometrie des Trennstoßes TS3.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Synchronisieren eines fahrzeugseitigen Wegzählers (WZ), der den zurückgelegten Weg (s) in bezug auf einen gleisstreckenseitigen Bezugspunkt (BZ) ermittelt, wobei die Gleisstrecke (GST) durch Trennstöße (TS1, TS2) mit jeweils zumindest einem im wesentlichen quer zu dem Gleis (S1, S2) verlaufenden elektrischen Leiterabschnitt (L1, L2 , L3) (Querleiter) in aufeinanderfolgende Gleisabschnitte (GA, GA′, GA′′) unterteilt ist, in die über die Trennstöße (TS1, TS2) jeweils gleisabschnittsspezifische Gleisströme (GLS, TEL) eingespeist oder ausgekoppelt werden, gekennzeichnet durch

• - eine fahrzeugseitige Empfangseinheit (EE), die auf die jeweiligen gleisabschnittsspezifischen Gleisströme (GLS, TEL) einstellbar und auf den Empfang von Pegeln (P1, P2, P3) ausgerichtet ist, die quer zu den Gleisen verlaufende Leiter (L1, L2, L3) bei Stromdurchfluß aussenden, und
• - eine Auswerteeinheit (AUSW2), die den Pegel (P1, P2, P3) des Querleiters (L1, L2, L3) detektiert und den Ort des Pegelempfangs als aktualisierten Bezugspunkt (BZ′) defi­ niert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Trennstöße (TS1) als S-Verbinder mit drei quer zu dem Gleis verlaufenden Leiterabschnitten (L1, L2, L3) ausgebil­ det sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (AUSW2) in Kenntnis der Abstände (b1, b2) der Leiterabschnitte (L1, L2, L3) prüft, ob diese Abstände (b1, b2) den Abständen (a1, a2) zwischen den Orten der Pegelaussendung entsprechen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort des mittleren Leiterabschnitts (L2) den Bezugspunkt (BZ′) bildet.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfang und/oder eine Auswertung von Pegeln (P1, P2, P3) nur während Auswertefenstern (FEN) erfolgt, deren Lage und Breite durch die jeweilige Gleisabschnittslänge (GAL) und die Trennstoßgeometrie bestimmt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Empfangseinheit (EE) nach ergebnislosem Ablauf des Auswertefensters (FEN) auf den gleisabschnittsspezifischen Gleisstrom des nachfolgenden Gleisabschnitts (GA′′) einstellt.