System zur Zug- und Streckensicherung bei Eisenbahnanlagen Die Erfindung betrifft ein System zur Zug- und Streckensicherung bei Eisenbahnanlagen, in denen die mit Sende- und Empfangseinrichtungen ausgerüsteten Züge ihren Fahrort in der in Streckenabschnitte unter teilten Strecke durch Zählen von Fahrortimpulsen ermitteln, die beim Vorbeifahren an elektrisch mar kanten Punkten einer längs der Strecke verlegten Lei tung erzeugt werden, über welche ein der Strecke zugeordnetes Streckengerät die<I>Züge</I> periodisch nach einander zum Senden der zur Zug- und Streckensiche rung erforderlichen Informationen auffordert. Diese Informationen können bekanntlich nach den anderen Zügen elektrisch übertragen und dort zusammen mit Informationen über deren Fahrort,
Geschwindigkeit und Bremsvermögen zur Abstandshaltung vom voraus fahrenden Zuge verarbeitet werden. Die Züge fahren dann auf elektrische Sicht anstatt auf optische Sicht oder in einem durch ortsfeste Signale vorgegebenen Raumabstand.
Es ist ein Zugsicherungssystem bekannt, bei dem diese Informationen durch kombiniertes Frequenz Zeit-Multiplexsystem übertragen werden. Hierbei ist es erforderlich, jedem in eine Strecke einfahrenden Zuge eine andere Sendefrequenz zuzuordnen und das der Strecke zugeordnete Streckengerät mit einer ent sprechenden Anzahl von Empfängern auszurüsten.
Ferner ist ein Zugmeldesystem bekannt, bei dem ein Zentralsender in zyklischer Folge Abfragesignale sendet, die entweder den einzelnen Zügen oder den einzelnen Abschnitten der Strecke zugeordnet sind. Dabei ist für jeden Zug oder Abschnitt ein anderes Codewort erforderlich.
Der Erfindung liegt die Angabe zugrunde, die zur Zug- und Streckensicherung erforderlichen Informa tionen mit möglichst einfachen Mitteln zu übertragen und zu verarbeiten. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass für diese Sicherungsaufgabe jeder Zug jede Information, die für andere Züge oder für Warnanlagen an Wegübergängen von sicherungstech nischer Bedeutung sein kann, durch Kennzeichen eines bestimmten Punktes oder Abschnitts der Strecke mel den kann. Ein erfindungsgemässes System ist so auf gebaut,
dass das der Strecke zugeordnete Streckengerät periodisch Serien von mindestens so viel Abfrageimpul sen sendet, wie Streckenabschnitte vorhanden sind und jeder Zug mit einem Fahrzeuggerät ausgerüstet ist, das ständig die Summe der seit Serienbeginn empfan genen Abfrageimpulse mit mindestens einem Zahlen wert vergleicht, den es aus den Fahrortimpulsen ermit telt und der einem bestimmten Streckenabschnitt zu geordnet ist, und das Fahrzeuggerät ferner bei zahlen- mässiger Übereinstimmung von Abfrageimpulssumme und Zahlenwert einen Antwortimpuls sendet, bei des sen Empfang die anderen Züge prüfen, ob der bezeich nete Streckenabschnitt für sie von sicherungstechnischer Bedeutung ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Systems zur Zug- und Streckensicherung ist nach stehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Eisenbahnstrecke E mit einem Signal S, einer Weiche A und einer Warnanlage W für einen schienengleichen Wegüber gang. Auf der Strecke sind zwei Züge Z1 und Z2 angedeutet. Längs der Strecke ist zwischen oder neben den Gleisen eine Doppelleitung L verlegt, die von dem der Strecke E zugeordneten Streckengerät EG mit einem Dauerstrom der Trägerfrequenz ft gespeist wird. An die Doppelleitung sind ferner den ortsfesten Streckensicherungsanlagen A, S und W zugeordnete Streckengeräte AG, SG und WG angeschlossen.
Jeder Zug ist mit einem Fahrzeuggerät ausgerüstet, das mit tels einer Sende- und Empfangsspule induktiv an die Doppelleitung L angekoppelt ist. Die Leiter der Dop pelleitung sind in gleichbleibenden Abständen gekreuzt. Hierdurch entstehen elektrisch markante Leitungspunk te, an denen in den vorbeifahrenden Fahrzeuggeräten infolge Amplituden- und Phasenänderung der Span nung, die vom Strom der Frequenz ft in den Fahrzeug geräten induziert wird, Fahrortimpulse erzeugt werden. Durch diese elektrisch markanten Punkte ist die Strecke in zwanzig Streckenabschnitte e1 bis e20 unterteilt.
Durch Zählen der seit Einfahrt in die Strecke empfan genen Fahrortimpulse kann jedes Fahrzeuggerät den Streckenabschnitt, in dem der betreffende Zug sich befindet, also seinen Fahrort, ermitteln. Alle an die Doppelleitung angeschlossenen bzw. angekoppelten Geräte sind mit Sende- und Empfangseinrichtungen für mindestens eine andere Trägerfrequenz ausgerüstet, die sie nach den anderen Geräten senden bzw. von diesen empfangen sollen. Das Streckengerät EG ent hält einen Sender für die Frequenz fi. Alle anderen Geräte sind mit einem Empfänger für diese Frequenz fi und einem Sender für die Frequenz fo ausgerüstet.
Ausserdem kann es zweckmässig sein, die Fahrzeugge räte mit je einem Sender für die Frequenzen fb und fw sowie einem Empfänger für die Frequenz fb und das Streckengerät WG mit einem Empfänger für die Fre quenz fw auszurüsten.
Wie in Fig. 2 angedeutet ist, sendet das Streckenge rät EG mit der Trägerfrequenz fi nach allen anderen Geräten periodisch Serien J1, J2, Jx, Jy von Abfra geimpulsen. Jede Impulsserie umfasst mindestens so viel Abfrageimpulse, wie die Strecke Abschnitte um- fasst, also zwanzig Impulse il bis i20. Alle Geräte ermitteln in jeder Impulsserie die Summen dieser seit Serienbeginn empfangenen Impulse und vergleichen diese Summen mit Zahlenwerten, die von den Fahr zeuggeräten ständig neu ermittelt werden, dagegen in den ortsfesten Geräten fest eingestellt sind.
Die Fahr zeuggeräte ermitteln ständig den Zahlenwert des vom betreffenden Zuge besetzten Streckenabschnitts durch einen Fahrortimpulszähler, der die seit Einfahrt in die Strecke empfangenen Fahrortimpulse zählt. Bei den aus Fig. 1 ersichtlichen Fahrorten der Züge Z1 und Z2 im Abschnitt e2 bzw. e9 hat das zugehörige Fahrzeuggerät durch diesen Zähler den Zahlenwert 2 bzw. 9 ermittelt. Ferner ermittelt jedes Fahrzeugge rät den Zahlenwert für das Ende seines Bremsweges, also für denjenigen Streckenabschnitt, in dem der Zug bei maximal möglicher Bremsung aus der jeweiligen Geschwindigkeit bis zum Stillstand halten würde. Der Bremsweg ist von der Fahrgeschwindigkeit und vom Bremsvermögen der einzelnen Züge abhängig und für den Zug Z1 durch den Pfeil B1 und für den Zug Z2 durch den Pfeil B2 angedeutet.
Das Fahrzeuggerät addiert die für den Bremsweg des zugehörigen Zuges erforderliche Anzahl von vier Streckenabschnitten für den Zug Z1 bzw. von drei Streckenabschnitten für den Zug Z2 zu der vom Fahrortimpulszähler ermittelten Summe von Fahrortimpulsen. Hierdurch ergibt sich für den im Abschnitt i2 fahrenden Zug Z1 der Zahlenwert 6 des Streckenabschnittes e6 und für den im Abschnitt e9 fahrenden Zug Z2 der Zahlenwert 12 des Strecken abschnittes e12. Bei Steuerung von Warnanlagen für Wegübergänge und Arbeitsrotten durch die Züge ermittelt jedes Fahrzeuggerät ausserdem den Zahlen wert desjenigen Streckenabschnittes, in dem der Zug bei gleichbleibender Geschwindigkeit nach einer vorge gebenen Zeit, z.B. von 30 Sekunden, fahren würde.
Diese Zeit von 30 Sekunden sei gleich der sogenannten Vorwarnzeit, um welche die Warnsignale der Warnan lage W vor dem Befahren des Wegübergangs durch einen Zug eingeschaltet werden sollen. Die von den Zügen Z1 und Z2 innerhalb dieser Zeit durchfahrene Streckenlänge, die sogenannte Warnstrecke, ist durch die Pfeile WI und W2 angedeutet. Durch Addition der Anzahl der gezählten Fahrortimpulse und der auf die Warnstrecke entfallenden Anzahl von drei bzw. vier Abschnitten ergibt sich für den Zug Z1 der Zahlen wert 5 des Streckenabschnittes e5 und für den Zug Z2 der Zahlenwert 11 des Streckenabschnittes ell.
Die Fahrzeuggeräte sind mit einer Vergleichsein richtung ausgerüstet, die in jeder Serie von Abfra geimpulsen die für den betreffenden Zug ermittelten Zahlenwerte mit der Summe der seit Serienbeginn empfangenen Abfrageimpulse vergleicht und bei Über einstimmung das Senden eines Antwortimpulses aus löst.
Bei dem in Fig. 1 angedeuteten Fahrort des Zuges Z1 im Abschnitt e2 sendet dessen Fahrzeuggerät in der Impulsserie J1 beim Abfrageimpuls i2 einen diesen Abschnitt kennzeichnenden Antwortimpuls z1 mit der Trägerfrequenz fo und ausserdem beim Afrageimpuls i5 einen Antwortimpuls wl mit der Trägerfrequenz fw sowie beim Abfrageimpuls i6 einen Antwortimpuls b1 mit der Trägerfrequenz fb. Durch die Antwortimpulse z1 und wl meldet der Zug Z1, dass das Ende seiner Warnstrecke im Abschnitt e5 und das Ende seines Bremsweges im Abschnitt e6 liegt.
In entsprechender Weise sendet der im Abschnitt e9 fahrende Zug Z2 in der Impulsserie J 1 bei den Abfrageimpulsen i9, i 11 bzw. i12 je einen Antwortimpuls z2, w2 bzw. b2, durch welchen die Abschnitte e9 (Fahrort), ell (Ende der Warnstrecke) und e12 (Bremswegende) bezeichnet werden. Bei der Impulsserie J2 ist angenommen, dass der Zug Z1 inzwischen mit unverminderter Geschwin digkeit im Abschnitt e3 fährt und daher je einen Ant wortimpuls bei den Abfrageimpulsen i3, i6 und i7 sendet.
Im Streckengerät SG des Signals S ist der Zahlen wert 13 für den Streckenabschnitt e13 eingestellt, in dem das Signal S angeordnet ist. Sinngemäss ist im Gerät AG der Weiche A der Zahlenwert 16 für den Streckenabschnitt e16 und im Gerät WG der Warnan lage W der Zahlenwert 19 für den Streckenabschnitt e19 fest eingestellt.
Diese Geräte vergleichen in jeder Impulsserie den eingestellten Zahlenwert mit der Summe der von ihnen seit Serienbeginn gezählten Abfrageimpulse und senden bei Übereinstimmung einen Antwortimpuls mit der Trägerfrequenz fo, wenn der zugehörige Streckenabschnitt bei dem bestehenden Zustand der Sicherungsanlage von einem sich nähern den Zuge nicht befahren werden darf. Beispielsweise sendet das Gerät SG beim Abfrageimpuls i13 einen Antwortimpuls s, wenn das Signal S den Haltsignal begriff zeigt. Das Gerät AG sendet beim Abfrage impuls i16 einen Antwortimpuls a, wenn die Weiche A nicht in einer der beiden Endlagen verschlossen ist, und das Gerät WG sendet beim. Abfrageimpuls i19 einen Antwortimpuls w, wenn die Warnanlage nicht eingeschaltet ist.
Auf diese Weise werden alle in der Strecke ver kehrenden Züge und alle ortsfesten Streckensicherungs einrichtungen gemäss ihrer Reihenfolge in der Strecke in jeder Impulsserie erneut zeitlich nacheinander zum Senden von Antwortimpulsen aufgerufen, durch die bestimmte Streckenabschnitte gekennzeichnet werden. Hierdurch erhalten die anderen an die Dopelleitung L angeschlossenen oder angekoppelten Geräte die zur Zug- und Streckensicherung notwendigen Informatio nen. Sie können nun prüfen, ob der durch einen Ant wortimpuls eines anderen Gerätes gekennzeichnete Streckenabschnitt für sie von sicherungstechnischer Bedeutung ist.
Beispielsweise kann das Fahrzeuggerät des Zuges Z1 prüfen, ob der Zug Z1 mit unverminde- ter Geschwindigkeit weiterfahren darf oder aber ge bremst werden muss, damit er noch vor dem Be fahren eines durch den vorausfahrenden Zug Z2 gekennzeichneten Abschnittes zum Stillstand kommt.
Bei einem Zugsicherungssystem für Eisenbahnan lagen, in denen die Züge auf der Strecke mindestens in einem vorgeschriebenen Raumabstand von beispiels weise acht Abschnitten hintereinander fahren sollen, prüft jeder Zug, ob sein jeweiliger Abstand vom vorausfahrenden Zuge grösser oder gleich bzw. kleiner als der vorgegebene Raumabstand ist. Zu diesem Zweck ermittelt beispielsweise das Fahrzeuggerät des Zuges Z1 in jeder Impulsserie durch einen Start-Stop- Zähler die Anzahl der Abfrageimpulse, die es nach Abgabe des eigenen Antwortimpulses z1 der Frequenz fo bis zum Eintreffen des vom vorausfahrenden Zug Z2 gesendeten Antwortimpulses der Frequenz fo empfängt und vergleicht diese Anzahl mit dem fest eingestellten Zahlenwert 8 für den vorgegebenen Raum abstand von acht Abschnitten.
Ist diese Anzahl der Abfrageimpulse grösser als der eingestellte Zahlenwert, so kann der Zug Z1 ungebremst weiterfahren. Ist diese Anzahl gleich oder kleiner, so wird die erforderliche Bremsung auf dem Zuge Z1 entweder automatisch ausgelöst oder durch ein Führerstandsignal angezeigt.
Beim Fahren der Züge im absoluten Bremsweg abstand muss der Zug Z1 vom vorausfahrenden Zuge Z2 mindestens einen dem jeweiligen Bremsweg B1 entsprechenden Abstand halten. Die für diesen Brems weg erforderlichen vorausliegenden Abschnitte können dann vom Zuge Z1 ohne Gefahr befahren werden. Bei einem derartigen Zugsicherungssystem vergleicht das Fahrzeuggerät des Zuges Z1 in jeder Impulsserie die Anzahl der für den Bremsweg B1 erforderlichen Streckenabschnitte mit der durch einen Start-Stop- Zähler ermittelten Anzahl der Abfrageimpulse, die es seit Abgabe des eigenen Antwortimpulses z1 der Fre quenz fo bis zum Eintreffen des Antwortimpulses des vorausfahrenden Zuges Z2 empfangen hat.
Ist diese Anzahl der Abfrageimpulse gleich oder kleiner als die Anzahl von Streckenabschnitten für den Bremsweg B1, so wird auf dem Zuge Z1 die erforderliche Brem sung angezeigt oder unmittelbar ausgelöst.
Beim Fahren der Züge im relativen Bremswegab stand muss der Abstand vom Zuge Z1 bis zum Streckenabschnitt, in dem der vorausfahrende Zug Z2 bei Abbremsung frühestens zum Halten kommen würde, mindestens gleich der Länge des jeweiligen Bremsweges des Zuges Z1 sein. In diesem Falle werden die Fahrzeuggeräte mit einem Sender und einem Empfänger für die Frequenz fb ausgerüstet. Das Fahrzeuggerät des Zuges Z1 ermittelt dann in jeder Impulsserie durch einen Start-Stop-Zähler die Anzahl der Abfrageimpulse, die es nach Abgabe des eigenen Antwortimpulses b1 der Frequenz fb bis zum Antwort impuls b2 des vorausfahrenden Zuges Z2 empfängt, und löst die Bremsung aus, wenn diese Anzahl null beträgt.
Sind die Streckengeräte SG, AG und WG mit Empfangseinrichtungen für die Frequenz fi und Sen deeinrichtungen für die Frequenz fo ausgerüstet, so können ihre Antwortimpulse s, a und w .in das Siche rungssystem mit einbezogen werden. Diese Antwort impulse können dann von einem .sich nähernden Zuge in gleicher Weise berücksichtigt werden wie ein in dem betreffenden Abschnitt haltender Zug bzw. dessen Antwortimpulse. Beispielsweise ist in der Impulsserie Jx angenommen, dass die Züge Z1 und Z2 inzwischen in den Streckenabschnitt e4 bzw. e10 gelangt sind und einen Antwortimpuls z1 bzw. z2 beim Abfrageimpuls i4 bzw. i10 senden. Das Ende des Bremsweges B2 des Zuges Z2 liegt jetzt im Streckenabschnitt e13 mit dem Signal S, dem der Abfrageimpuls i13 zugeordnet ist.
Ferner ist angenommen, dass zwar die Weiche A im Streckenabschnitt e16 verschlossen worden ist und da her das Streckengerät AG beim Abfrageimpuls i16 keinen Antwortimpuls a mehr sendet, dass aber das Signal S noch Halt zeigt und daher das Streckengerät SG beim Abfrageimpuls i13 einen Antwortimpuls s sendet. Da die Anzahl der Abfrageimpulse vom Ant wortimpuls z2 des Zuges Z2 bis zum Antwortimpuls s genau so gross ist wie die Anzahl von Streckenab schnitten für den Bremsweg B2, wird auf dem Zuge Z2 die Bremsung ausgelöst. In der Impulsserie 7y ist angenommen, dass das Signal S inzwischen auf Fahrt gestellt worden ist, so dass das Streckengerät SG beim Abfrageimpuls i13 keinen Antwortimpuls mehr sendet.
Auf dem Zuge Z2 kann daher die Bremse gelöst werden.
Es ist auch möglich, mit begrenzter Geschwindig keit fahrende Züge (Phantomzüge) durch Antwort impulse eines Streckengerätes zu simulieren. Hierdurch können. beispielsweise in Strecken mit Langsamfahr- stellen die sich nähernden Züge zur gewünschten Ge schwindigkeitsverminderung gezwungen werden.
Zu diesem Zweck wird beispielsweise jeder Langsamfahr- stelle ein Streckengerät zugeordnet, das ebenso wie die Fahrzeuggeräte der Züge Empfänger für die Frequen- zen fi, fo und fb, einen Sender für die Frequenz fo, einen Fahrortimpulszähler, einen Zähler für die Abfra geimpulse und eine Einrichtung zum Vergleichen der Zählerstellungen dieser beiden Zähler enthält. Ferner wird das Streckengerät mit einem Impulsgenerator aus gerüstet, der für den Fahrortimpulszähler Fahrort impulse simuliert.
Die Folgefrequenz dieser Fahrort impulse ist vorgegeben durch den Abstand der elek trisch markanten Punkte für die einzelnen Abschnitte der Langsamfahrstelle und durch die dort zulässige Höchstgeschwindigkeit. Vor Annäherung eines Zuges an die Langsamfahrstelle sendet deren Streckengerät beim Abfrageimpuls für den Abschnitt, in dem die Langsamfahrstelle beginnt, einen Antwortimpuls mit der Frequenz fo, durch den ein in diesem Abschnitt stehender Zug simuliert wird. Empfängt das Strecken gerät bei diesem Abfrageimpuls von einem sich nähern den Zuge einen Antwortimpuls der Frequenz fb, so wird der Positionszähler durch die simulierten Fahrort impulse aus der dem Anfangsabschnitt der Langsam fahrstelle zugeordneten Stellung weitergeschaltet.
Die Vergleichseinrichtung des Streckengerätes vergleicht in jeder Impulsserie die Summe der seit Serienbeginn empfangenen Abfrageimpulse mit dem Zahlenwert für die jeweilige Stellung seines Positionszählers. Bei Übereinstimmung sendet das Streckengerät einen Ant wortimpuls mit der Frequenz fo. Die Antwortimpulse in den aufeinanderfolgenden Impulsserien simulieren auf diese Weise einen Zug, der die Langsamfahrstelle mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit durchfährt. Auf dem sich nähernden Zuge wird durch das Fahr zeuggerät der Abstand zu diesem Phantomzug überwacht und die Zuggeschwindigkeit so geregelt, dass sie vom Anfang bis zum Ende der Langsamfahr stelle nicht höher als die durch den Phantomzug vorge gebene Höchstgeschwindigkeit ist.
Ist der Zug in den hinter der Langsamfahrstelle liegenden Abschnitt ein gefahren, so wird der Fahrortimpulszähler des Streckengerätes durch den beim Abfrageimpuls für diesen Abschnitt vom Zuge gesendeten Antwortimpuls der Frequenz fo wieder in die Anfangstellung gestellt.
Bisher ist angenommen, dass die Länge der Züge klein gegenüber der Länge der Streckenabschnitte ist und jeder Zug nur den Fahrort der Zugspitze ermittelt. Bei der Abstandsregelung der Züge können jedoch auch die Zuglängen berücksichtigt werden. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass der Zugschluss, also das letzte Fahrzeug jedes Zuges, mit einem Gerät ausgerüstet wird, das in jeder Impulsserie einen seinen Fahrort bzw. sein Bremswegende kennzeichnenden Antwortimpuls sendet.
Ferner .ist es möglich, im Gerät des ersten Fahrzeugs an der Zugspitze durch eine feste Voreinstellung des Zählers für die Abfrageimpulse die Zuglänge in der Weise zu berücksichtigen, dass die Antwortimpulse mit den Frequenzen fo und fb bei einem Abfrageimpuls gesendet werden, der einem um die Zuglänge zurückliegenden Streckenabschnitt zu geordnet ist.
Die Warnanlagen für Wegübergänge und/oder Arbeitsrotten werden von den Zügen durch die Ant- wortimpulse der Frequenz fw angeschaltet. Die Streckengeräte der Warnanlagen erhalten zu diesem Zweck einen Empfänger für die Frequenz fw. Beispiels weise wird die Warnanlage W von dem Streckengerät WG angeschaltet, wenn es in einer Impulsserie bei dem Abfrageimpuls i19, der dem Streckenabschnitt e19 mit dem Wegübergang zugeordnet ist, von einem sich nähernden Zuge einen Antwortimpuls, durch den der Zug diesen Streckenabschnitt kennzeichnet, der Fre quenz fw empfängt.
Bei den bisher beschriebenen Systemen werden die von den Zügen nach den anderen Zügen zu sendenden Antwortimpulse der Frequenzen fo und fb sowohl im Luftspalt zwischen Sendespule des sendenden Zuges und Leitung L als auch im Luftspalt zwischen Leitung und Empfangsspule des empfangenden Zuges gedämpft. Um die im Eisenbahnwesen notwendige Sicherheit zu garantieren, ist zweckmässiger, mindestens für diese Antwortimpulse das Streckengerät EG als Relaisstation zu verwenden. Das Streckengerät EG erhält dann einen Speicher, in dem jedem Abfrage impuls einer Impulsserie je eine Speicherzelle für diese Antwortimpulse zugeordnet ist.
Dieser Speicher wird dann bei der nächsten Impulsserie abgefragt, wobei die gespeicherten Antwortimpulse mit einer anderen Trägerfrequenz nach den Zügen gesendet werden. Im Streckengerät kann ferner geprüft werden, dass das Ablesen einer Speicherzelle, in der ein Antwortimpuls gespeichert ist, und der Empfang des entsprechenden Antwortimpulses in der nächsten Impulsserie bei dem gleichen Abfrageimpuls oder um höchstens einen Ab frageimpuls später erfolgt. Letzteres ist dann der Fall, wenn der betreffende Zug inzwischen einen elektrisch markanten Punkt passiert hat. Dabei .ist es notwendig, dass die Folgefrequenz der Abfrageimpulsserien so hoch ist, dass die einen Antwortimpulse auslösenden Zahlenwerte sich in einer Abfrageimpulsserie höchstens um einen Abfrageimpuls ändern können.
Ferner ist es nicht erforderlich, die Geräte SG, AG und WG und die Geräte .für Langsamfahrstellen an der Strecke bei der betreffenden Streckensicherungs- anlage anzuordnen. Sie können auch in dem der Strecke E zugeordneten Streckengerät angeordnet sein. In diesem Falle ist für alle diese Geräte nur ein gemein samer Abfrageimpulszähler erforderlich.