Einrichtung zur linienförmigen Informationsübertragung zwischen einem schienengebundenen Fahrzeug und der Strecke Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur linienför migen Informationsübertragung zwischen einem schie nengebundenen Fahrzeug und der Strecke mit einer längs der Strecke angeordneten wechselstromgespeisten Doppelleitung, die auf Empfangsmittel auf dem Fahr zeug einwirkende für eine Fahrrichtung im Abstand nach einem Programm angeordnete Markierungsstellen hat, die in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ge schwindigkeitsverlauf auf dem Fahrzeug die Ausgabe von Soll-Geschwindigkeitswerten veranlassen.
Aus der deutschen Patentschrift<B>1106</B> 794 ist eine Zugdeckungseinrichtung bekannt, bei welcher zur Fahr ortbestimmung der Züge und zum Informationsaus tausch zwischen den Zügen und den Streckenzentralen längs der Strecke eine Linienleitung mit Markierungs stellen ausgelegt ist, die mit Wechselstrom gespeist wird. Diese Linienleitung besteht aus einer nicht abgeschirm ten Doppelleitung, deren einer Leiter z. B. am Schienen- fuss der einen Fahrschiene und deren zweiter Leiter am Schienenfuss der anderen Fahrschiene angeordnet ist. An den Markierungsstellen, z. B. alle 100 m, tauschen die beiden Leiter miteinander die Gleisseite.
Die dadurch entstehenden Kreuzungsstellen können von den Zügen mit Hilfe von induktiv gekoppelten Empfangsspulen elektrisch erkannt werden. Beim Passieren dieser Kreuzungsstellen werden auf dem betreffenden Zuge Impulse ausgelöst.
Es ist weiterhin geläufig, dass durch Zählen der seit der Einfahrt eines Zuges in einen Streckenbereich empfangenen Impulse auf dem Zuge bzw. nach Rück melden dieser Impulse nach der Streckenzentrale in dieser der Fahrort des Zuges ermittelt werden kann.
Mit Hilfe der auf den Zügen empfangenen Impulse kann bei vorgegebenem Markierungsstellenabstand die jeweilige Fahrgeschwindigkeit gemessen werden. Für die Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit braucht lediglich die von einem Impuls bis zum anderen abgelaufene Zeit gemessen und auf die als Messtrecke benutzte festliegen de Entfernung zwischen zwei Markierungsstellen bezo gen zu werden. Zur Geschwindigkeitsbeeinflussung wird die gemessene Ist-Zeit mit einer vorgeschriebenen Soll- Zeit verglichen und je nach Abweichung der Ist- von der Soll-Zeit ein entsprechender Steuerbefehl ausgegeben.
Zur selbsttätigen Fahrtsteuerung müssen bei diesem System also laufend von der Strecke her die Soll- Zeiten einstellbar sein; dies ist jedoch mit Fahrortmel- dungen verbunden.
Aus der deutschen Patentschrift <B>1079</B> 670 ist es bekannt, die Markierungsstellen nicht nur in gleichen Abständen voneinander vorzusehen, sondern diese nach einem Programm zu variieren. Soll die Zuggeschwindig keit in einem bestimmten Streckenbereich unverändert beibehalten werden, so werden die Entfernungen zwi schen den Markierungsstellen gleich lang gemacht.
Soll dagegen die Fahrgeschwindigkeit der Züge vermindert werden, so werden die Entfernungen zwi schen aufeinanderfolgenden Markierungsstellen immer kleiner gewählt. Die Soll- und Ist-Zeiten stimmen beim Befahren derartiger Streckenbereiche bei konstanter Soll-Zeit nur dann überein, wenn der Zug laufend seine Fahrgeschwindigkeit herabsetzt.
Die Fahrgeschwindigkeit kann auch aus einer ande ren Weg-Zeitmessung errechnet werden, und zwar da durch, dass die Radumdrehungen eines Laufrades in Wegimpulse umgesetzt werden. Auch hierbei wird die von einem Impuls bis zum folgenden abgelaufene Zeit gemessen und auf eine durch die beiden Wegimpulse vorgegebene Messtrecke bezogen.
Für eine selbsttätige Zugsteuerung kann von jeder Streckenzentrale auf einen in dem betreffenden Strek- kenbereich fahrenden Zug ein Wert der Höchstge schwindigkeit übertragen werden. Ausserdem sind hier bei die Zielgeschwindigkeit und die Zielentfernung erfor derlich. Die Zielgeschwindigkeit gibt an, wie schnell ein Zug an einem fahrteinschränkenden Streckenpunkt in nerhalb des befahrenen Bereiches fahren darf. Die Ziel entfernung gibt die Entfernung vom Streckenbereichsan fang bis zu dem fahrteinschränkenden Streckenpunkt an. Da der Standort des Zuges, bezogen auf den Strecken bereichsanfang, z.
B. durch Zählen der Wegimpulse bekannt ist, kann ein elektronischer Rechner mit Hilfe einer vorgegebenen Geschwindigkeitskurve (Geschwin- digkeits-Weg-Kurve) aus der Zielentfernung und der Zielgeschwindigkeit den Bremseinsatzpunkt bestimmen. Ausserdem können die Wegimpulse oder auch die an den in gleichen Abständen angeordneten Markierungs- stellen ausgelösten Impulse bei wirksamer Fahrzeug bremse laufend zum Abfragen des Rechners verwandt werden, der dann gemäss der Geschwindigkeitskurve jeweils einen Wert der zulässigen Soll-Geschwindigkeit ausgibt.
Aus dem Soll-Ist-Geschwindigkeitsvergleich re sultieren Steuerbefehle für die Antriebsaggregate der Triebfahrzeuge.
Bei manchen Bahnen ist es nun erwünscht, bei selbsttätigem Betriebsablauf mit möglichst wenig auf die Züge zu übertragenden Informationen auszukommen, ohne dass die Streckengeräte durch von den Zügen abgegebene und zu verarbeitende Informationen einen teueren und komplizierten Aufbau erhalten müssen. Der Aufwand bleibt gering, wenn von den Streckenzentralen auf die Züge ausschliesslich Werte der Zielgeschwindig keit, Zielentfernung und der Höchstgeschwindigkeit und vom Zug nach der Strecke keine Informationen übertra gen werden. Dies gilt allerdings nur für Strecken in der Ebene.
Fährt ein Zug aus der Ebene in einen Streckenteil mit positiven und/oder negativen Neigungen, so muss dies beim Bremsvermögen des Zuges berücksichtigt werden. Im Gefälle werden das Bremsvermögen kleiner und der Bremsweg entsprechend grösser, während die Verhält nisse bei Steigungen umgekehrt sind.
Diese Tatsachen erfordern auf den Zügen, die selbsttätig mit Hilfe der Linienzugbeeinflussung gesteuert werden, einen Rech ner, der unter Berücksichtigung des jeweils bei Neigun gen geänderten Bremsvermögens eine der jeweils vorlie genden Streckenneigung angepasste Geschwindigkeits kurve errechnet. Die hierzu erforderlichen Informatio nen müssten zusätzlich von jeder Streckenzentrale ortsse lektiv auf die Züge übertragen werden. Dies erfordert jedoch auch laufend eine Standortmeldung der Züge nach der betreffenden Streckenzentrale hin. Ausserdem müssten auf jedem Zuge mehrere Speicher für Brems kurvendaten vorgesehen werden.
Da derartige Zugsiche rungssysteme den grössten Aufwand an Geräten ohnehin für die Fahrzeuge benötigen, ist ein weiterer Aufwand an zusätzlichen Baugruppen für derartige Bahnen, bei de nen ein einfacheres Signalsystem ausreicht, unerwünscht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das linienförmige Signalsystem zur selbsttätigen Zugsteue rung, bei dem von jeder Streckenzentrale auf den in deren Streckenbreich fahrenden Zug mindestens die Höchstgeschwindigkeit, die Zielgeschwindigkeit und die Zielentfernung übertragen werden, so ohne grösseren Aufwand zu verbessern, dass auch auf Strecken mit Neigungen selbsttätig gefahren werden kann.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Abstand der Markierungsstellen voneinander in der Ebene einen konstanten Wert hat, der bei Strecken mit Steigung sich um einen Faktor (1+b/bo)-1 verrin gert und bei Strecken mit Gefälle um einen Faktor (1-b/bo)-1 erhöht, wobei die Grösse bo eine vorgegebene Bremsverzögerung der Fahrzeuge
EMI0002.0032
darstellt und die Grösse b die durch die jeweilige Strek- kenneigung gegebene
EMI0002.0035
Beschleunigung ist.
Bei dieser Einrichtung zur linienförmigen Informa- tionsübertragung, die insbesondere für Strecken gedacht ist, die von Zügen gleicher Gattung befahren werden, wird der Aufwand in den Streckenzentralen und in den Geräten auf den Zügen besonders gering gehalten, auch wenn es sich ausschliesslich um geneigte Strecken han delt.
Wesentlich ist für die Einrichtung, dass die Grösse der jeweiligen Streckenneigung nach Betrag und Vorzei chen durch die Entfernung zwischen aufeinanderfolgen den Markierungsstellen für die Züge erkennbar vorgege ben wird. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise mög lich, dass für alle Streckenverhältnisse zur Ausgabe von Soll-Geschwindigkeitswerten lediglich eine einzige Ge schwindigkeitskurve im Fahrzeuggerät z. B. in Form von Digitalwerten gespeichert zu werden braucht. Die Aus gabe der Digitalwerte erfolgt nach dem Einleiten einer Bremsung jeweils beim Passieren einer Markierungsstel le.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach stehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im oberen Teil ein Diagramm, bei dem die Geschwindigkeit V eines gebremsten Zuges über dem Weg S aufgetragen ist, darunter den Ausschnitt eines Streckenbereichs mit verschiedenen Neigungen, ausser- dem ist eine Linienleitung mit Markierungsstellen vorge sehen, deren Abstände in Abhängigkeit von der jeweili gen Streckenneigung gewählt sind.
Fig. 2 zeigt eine Fahrzeugeinrichtung zum Auswer ten der von der Strecke auf das Fahrzeug übertragenen Informationen.
Fig. 1 zeigt einen in Fahrrichtung F1 befahrenen Ausschnitt eines Streckenbereiches mit Linienzugbeein- flussung. Es ist angenommen, dass die Strecke zwischen den Punkten 1,2 und 3,4 eben verläuft, dass zwischen den Punkten 2,.3 eine Steigung von 2 0/0 und zwischen den Punkten 4 und 5 ein Gefälle von 2 0/0 vorliegt.
Zwischen den Schienen (nicht dargestellt) des im Punkt 1 beginnenden Streckenbereiches ist eine an eine Strek- kenzentrale 6 angeschlossene Linienleitung 7 angeord net, die in vorgegebenen Abständen Markierungsstellen 8 aufweist, in der Ebene 1,2 bzw. 3,4, z. B. alle 100 m. Nachstehend soll zunächst gezeigt werden, wie die Entfernung sich zwischen Markierungsstellen bei geneig ter Strecke berechnet.
Die Beschleunigung b, die ein Zug auf einem geneig ten Streckenteil infolge der Erdbeschleunigung erfährt, ist b = g - sin ss, wobei der Winkel ss der Neigungswinkel ist. Anderer seits wird die Neigung als der Tangens desselben Winkels angegeben: Im Beispiel ist als tau ss = 2 0/0 0,02.
Bei derartig kleinen Werten -kann tan ss = sin ss gesetzt werden, und es ergibt sich somit für die Beschleunigung b:
EMI0002.0084
um diesen Betrag verringert bzw. erhöht sich der Wert der vorgegebenen Bremsverzögerung bo eines Zuges im Gefälle bzw. in der Steigung bei einer Neigung von 2 %.
Der Wert b geht folgendermassen in den Bremsweg s des Zuges ein:
EMI0003.0000
Wenn, wie oben angenommen ist, die Entfernung zweier Markierungsstellen in der Ebene 100 m ist und diese Entfernung mit dem Weg s" definiert wird, er rechnet sich die Markierungsstellen-Entfernung für bo = 0,6 im Gefälle bei 2 % zu 150 m und in der Steigung bei ebenfalls 2 % zu 75 m. Dieser letzte Wert gilt für die Linienleitungsanordnung zwischen den Punk ten 2 und 3. Die Entfernung von 150 m wird bei der Verlegung der Linienleitung zwischen den Punkten 4 und 5 berücksichtigt.
Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild mit wesentlichen Baugruppen einer Fahrzeugeinrichtung. Es wird ange nommen, dass ein Zug mit konstanter Höchstgeschwin digkeit V 1 (Fig 1) in den dargestellten Streckenbereich einfährt. Es wird weiter angenommen, dass das Signal 9 auf Halt steht. Dies wird der Streckenzentrale 6 ge meldet.
Zur selbsttätigen Fahrtsteuerung eines in den Streckenbereich einfahrenden Zuges werden diesem von der Streckenzentrale 6 mit Hilfe der Linienleitung 7 folgende Informationen übermittelt:
EMI0003.0005
Höchstgeschwindigkeit: <SEP> V1
<tb> Zielgeschwindigkeit: <SEP> Null
<tb> Zielentfernung: <SEP> 17 <SEP> [Markierungsstellen Diese Angaben besagen also, dass der Zug zunächst mit der Höchstgeschwindigkeit V1 fahren darf, jedoch nach Passieren von 17 Markierungsstellen, gerechnet vom Streckenbereichsanfang am Punkt 1, zum Stehen gekommen sein muss.
Diese codiert mit Hilfe von Wechselspannungen übertragenen Informationen werden von einer mit der Linienleitung 7 induktiv gekoppelten Empfangsantenne 10 aufgenommen und einem Empfän ger 11 zugeführt. Dieser Empfänger hat einerseits die Aufgabe, die Informationen zu decodieren und anderer seits, aus den an den Markierungsstellen empfangenen Signalen sogenannte Markierungskennzeichen abzulei ten. Diese schalten einen Zähler 12 fort, der an jedem Streckenbereichsanfang z. B. mit Hilfe einer gesonderten Einrichtung (nicht dargestellt) durch ein auf den Zug übertragenes Kennzeichen in Grundstellung gestellt wird.
Der Wert der Höchstgeschwindigkeit V1 wird über die Leitung L1 einem Umsetzer 13 zugeführt, der diesen Wert, solange der Zug ungebremst mit Höchstgeschwin digkeit fahren darf, in der Grösse unverändert als Soll- Geschwindigkeit über die Leitung L5 an einen Verglei- cher 14 weiterleitet. An den Vergleicher 14 ist eine Gebereinrichtung 15 für Ist-Geschwindigkeitswerte an geschlossen. Diese Gebereinrichtung ermittelt aus der zeitlichen Folge von durch einen Wegimpulsgeber 16 ausgelösten Wegimpulsen, z. B. pro Meter zurückgeleg ter Strecke einen Wegimpuls, die jeweilige Ist-Geschwin digkeit des Zuges.
Durch Vergleich von Soll- und Ist- Geschwindigkeit im Vergleicher 14 werden je nach Ab weichung entsprechende Steuerbefehle über die Leitung L2 an die Antriebs- oder Bremsaggregate (nicht darge stellt) gegeben.
Weiterhin ist ein Speicher 17 vorgesehen, der ent sprechend der für den Zug durch die Bremsverzögerung bo = 0,6 vorgegebenen Geschwindigkeitskurve den zum Abbremsen aus der Höchstgeschwindigkeit V1 bis zum Stillstand erforderlichen Wert des Bremsweges, ausge drückt durch die entsprechende Anzahl von Markie rungsstellenabständen, enthält. Im vorliegenden Beispiel sind dies 12 Markierungsstellen, was einem Bremsweg in der Ebene von<B>1</B>200 m entspricht. Der gespeicherte Wert des Bremsweges wird einem Vergleicher 18 zuge führt, der dann für den Umsetzer 13 über die Leitung L3 einen Startimpuls abgibt, wenn der Zug sich bis auf Bremswegabstand, also bis auf 12 Markierungsstellen, dem kaltzeigenden Signal genähert hat und die Brem sung erfolgen muss.
Ferner ist eine Baugruppe 19 vorgesehen, die den Wert der Zielentfernung = 17 [Markierungsstellen speichert, laufend von diesem Wert das Zählergebnis des Zählers 12 subtrahiert und den errechneten Differenz wart an den Vergleicher 18 abgibt. Sobald der Zug die Markierungsstelle 81 passiert hat, ist das Zählergebnis des Zählers 12 fünf. Aus diesem Zählergebnis und der Zielentfernung ermittelt die Baugruppe 19 durch Diffe- renzbildung den bis zum kaltzeigenden Signal 9 noch zu durchfahrenden Restweg von 12 Markierungsstellenab ständen und leitet diese Zahl an den Vergleicher 18 weiter. Da nun der Restweg gleich dem Bremsweg ist, gibt der Vergleicher 18 über die Leitung L3 den Startimpuls an den Umsetzer 13 aus.
Von diesem Zeitpunkt ab wird ein Zähler 131 des Umsetzers 13 durch über die Leitung L4 vom Empfänger 11 jeweils beim Passieren von Markierungsstellen zugeführte Mar kierungskennzeichen fortgeschaltet.
Die Baugruppe 132 des Umsetzers 13 hat die Aufgabe, gemäss der vorgegebenen Geschwindigkeits kurve nach jedem Markierungskennzeichen unter Be rücksichtigung der vorgeschriebenen Höchstgeschwindig keit, beginnend mit dem Markierungskennzeichen, bei dem der Startimpuls ausgelöst wird, eine um einen durch die Bremsverzögerung bo vorgegebenen verminderten Wert der Soll-Geschwindigkeit über die Leitung L5 an den Vergleicher 14 auszugeben. Bis zur Ausgabe des Soll-Geschwindigkeitswertes Null werden also zwölf ver schiedene Werte der Soll-Geschwindigkeit im Umsetzer 13 bestimmt.
Die Geschwindigkeitskurve nach Fig. 1 setzt sich aus je einem anderen Kurvenausschnitt von drei Geschwin digkeitskurven für die Steigung, die Ebene und für das Gefälle zusammen. Es ist zu ersehen, dass der Teil der Kurve, der im Bereich der Streckensteigung liegt, stärker abfällt als der für den ebenen Streckenteil zwischen den Punkten 3 und 4 geltende Kurventeil, weil sich hier eine grössere Bremsverzögerung als in der Ebene auswirkt. Für den letzten Kurventeil gilt eine kleinere Bremsverzö gerung als in der Ebene, weil die zugeordnete Strecke ein Gefälle hat. Folglich fällt dieser Kurventeil flacher ab, als es beim Bremsen bis zum Stillstand auf ebener Strecke der Fall wäre.
Da sich die Bremsweglänge auch bei den unterschiedlichsten Streckenverhältnissen bei vorgegebener Bremsverzögerung bo der Züge durch eine konstante Anzahl von Markierungsstellen vorgeben lässt, wobei die Entfernung zwischen den Markierungsstellen, wie gezeigt wurde, entsprechend der jeweiligen Neigung unterschiedlich ist, braucht für den Umsetzer 13 lediglich nur eine Geschwindigkeitskurve vorgegeben zu werden, deren Werte für die Verhältnisse bei ebener Strecke be rechnet werden. Durch Abtasten dieser Geschwindigkeits kurve mit Hilfe der an den Markierungsstellen ausge lösten Markierungskennzeichen ergibt sich die dargestell te Treppenkurve.
Es kann nun vorkommen, dass die Strecke, für die die Entfernungen der Markierungsstellen unter Berück sichtigung einer vorgegebenen Bremsverzögerung bo berechnet wurden, von Fahrzeugen mit anderer Brems verzögerung befahren werden. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, dass alle auf diesen Fahrzeugen ausgegebe nen Werte der Soll-Geschwindigkeit unter Berücksichti gung der anderen Bremsverzögerung durch einen kon stanten Faktor geändert werden.
Dieser konstante Fak tor kann in der Baugruppe 132 des Umsetzers 13 mit Hilfe einer zusätzlichen Gebereinrichtung (nicht darge stellt) vorgegeben werden.
Weiterhin ist es zweckmässig, auf den Zügen eine Überwachungseinrichtung vorzusehen, die prüft, ob alle Markierungsstellen ein Markierungskennzeichen auf dem Zuge auslösen. Zu diesem Zweck ist an die Gebereinrichtung 15 eine Baugruppe 20 angeschlossen, die von der Gebereinrichtung 15 jeweils nach dem Durchfahren einer Strecke, die der grössten Entfernung zweier Markierungsstellen entspricht, ein Kennzeichen erhält, das zur Überwachung der über die Leitung L6 zugeführten Markierungskennzeichen dient.
Die Baugruppe 20 ist so aufgebaut, dass beim Ausfallen eines Markierungskennzeichens oder des Kennzeichens von der Gebereinrichtung 15 infolge einer Störung über die Leitung L7 eine Zwangsbremsung ausgelöst wird. Weiterhin kann, wenn eine Strecke in beiden Rich tungen befahren werden soll, für die andere Fahrrich- tung eine zweite Linienleitung vorgesehen werden. Je nach Fahrrichtung wird dann die eine oder andere Li nienleitung angeschaltet.