EP0424664A2 - Einrichtung zur Übertragung von Steuerungsinformation auf ein Schienenfahrzeug - Google Patents

Einrichtung zur Übertragung von Steuerungsinformation auf ein Schienenfahrzeug Download PDF

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EP0424664A2
EP0424664A2 EP19900117986 EP90117986A EP0424664A2 EP 0424664 A2 EP0424664 A2 EP 0424664A2 EP 19900117986 EP19900117986 EP 19900117986 EP 90117986 A EP90117986 A EP 90117986A EP 0424664 A2 EP0424664 A2 EP 0424664A2
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EP
European Patent Office
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control data
route
memories
signal
read
Prior art date
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Application number
EP19900117986
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English (en)
French (fr)
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EP0424664B1 (de
EP0424664A3 (en
Inventor
Helmut Uebel
Alan C. Knight
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Alcatel SEL AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0424664A2 publication Critical patent/EP0424664A2/de
Publication of EP0424664A3 publication Critical patent/EP0424664A3/de
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Publication of EP0424664B1 publication Critical patent/EP0424664B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
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    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
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    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/225—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using separate conductors along the route
    • B61L2003/226—German inductive continuous train control, called 'Linienzugbeeinflussung' [LZB]

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.
  • Claim 2 relates to the use of two microcomputers in the route device, to which half of the read-only memories are assigned and which each transmit one of two control data records that match their control data to the vehicle.
  • the microcomputers work independently of one another, except for an agreement on the order in which they want to work.
  • the subject matter of claim 3 provides a total of four read-only memories, the control data records of which are transferred to the vehicle in a predetermined order.
  • the on-board control unit is able to recognize from four four control data sets that are identical in pairs and contain only the more restrictive same information, and only to reuse this, there is the possibility, as described in claim 4, of establishing two of the four read-only memories for setting up temporary slow speed points by two others, which are preprogrammed according to the conditions of the slow travel point, and thus avoid complicated programming work on the route to set up the slow travel point.
  • Two of the read-only memories can e.g. be arranged on a separately pluggable assembly.
  • Claim 6 relates to the signal-technically secure tapping of the signal term at a signal insert by the link device, in particular in the event that the number of connecting wires between the signal insert and link device is not sufficient for the individual transmission of all occurring signal terms.
  • a data connection is provided between the route device and a route center, which controls a number of route devices along a route, via which each route device is transmitted in terms of signal technology, which signal term is to be transmitted at the respective route location to a vehicle passing there.
  • stationary signals can be dispensed with, even at route points where changing signal terms have to be transmitted to vehicles.
  • driver's cab signaling can occur or it can be driven fully automatically.
  • Claim 8 provides a possibility to change control data stored in the route device from the route center or to create a new one. This enables e.g. the establishment of slow travel points from the route center. Even after breakdowns, e.g. Power failures on the route, a route device can be upgraded from the central office.
  • Claim 9 relates to an embodiment of the device according to the invention for use on tracks traversed in both directions.
  • Claim 10 provides a possibility for the vehicle to determine its direction of travel and the location of the beginning of the line conductor loop. This enables the vehicle to check whether the activated line conductor loop and the received control data are assigned to its direction of travel, even if the data transmission is partially disturbed.
  • a track GL with a vehicle FZ located thereon is shown schematically.
  • the vehicle has an on-board control unit BS designed for signaling technology, which is connected to the driver's cab FS of the vehicle FZ via a data bus and also influences units (not shown) of an automatic driving and braking control (AFB).
  • the on-board control unit of the vehicle is inductively coupled via antennas A1 and A2 and a receiver E to a line conductor loop LL which is installed in the track and is fed by a line unit SG via a remote power supply unit FSG.
  • the route device is preferably arranged in the vicinity of a signal S and has the task of reliably transmitting route information and set signal terms to the vehicle in terms of signal technology.
  • the signal insert SE of the signal is assigned a signal term encoder SC, which detects signal terms entered via an interlocking line ST or signal states actually effective on the signal S and converts them into characteristic code words. These code words are duplicated, in parallel, e.g. output to the line device as 6 bit data words.
  • the route device has two read-only memories SP1, SP2, each of which contains all possible control data records that can be output to the vehicle.
  • Each code word created by the signal term encoder i.e. a record in each memory is assigned to each signal term.
  • the link device reads from each memory the corresponding code word, already in the form to be transmitted, i.e. with a telegram header, a redundancy section that allows data backup with Hamming distance 4 and a memory identifier, and transmits it serially to the remote power supply unit on the track, which modulates the frequency of a current flowing through the line conductor loop in rhythm with the incoming bits.
  • the route device works continuously and outputs the telegrams created from the control data records from the various memories in a predetermined order.
  • the device shown in Fig. 1 is able to hold a large amount of different information in telegram form, so that it is not difficult to provide all the values required for calculating braking specifications by the on-board control unit, such as target distance, maximum speed, permissible speed in a preceding slow speed point, Distance to this slow speed point, length of the slow speed point, speed after the slow speed point to be transferred to the vehicle.
  • target distance maximum speed
  • permissible speed in a preceding slow speed point Distance to this slow speed point
  • length of the slow speed point speed after the slow speed point to be transferred to the vehicle.
  • a slip path DW up to the actual danger point is set up in front of a predetermined stopping point HP at which the vehicle is to come to a standstill
  • the length of this slip path can also be transferred to the vehicle. This enables them to calculate a less restrictive emergency braking curve that begins at the end of the slip. Accidental triggering of the emergency brake is therefore less likely and the vehicle can approach the stopping point more quickly.
  • FIG. 4 shows four different curves in the path / speed diagram.
  • a vehicle coming from the right along a travel curve FK at a speed V1 reaches a brake announcement curve BAN at waypoint S1.
  • a driver's cab signal is set, for example, which alerts the driver to impending braking.
  • a following brake application curve BE triggers the use of the service brake at waypoint 52 or indicates the need for this in the driver's cab.
  • the service brake flow curve BA is reached, along which the actual service braking takes place up to the stop HP. If the service brake has not been applied, the vehicle reaches finally the emergency braking curve, along which it is braked to a standstill in any case and with the greatest possible braking deceleration until the end of the slip.
  • two line conductor loops can be provided, of which the one which is assigned to the direction of the upcoming train journey is activated.
  • the route device must be supplied with the signal terms applicable to both directions and the memories of the route device must contain data records for both directions of travel.
  • two independent route devices can also be used, of which only the one responsible for the set direction of travel is always activated.
  • a multiply crossed line conductor loop LL is arranged in the track GL.
  • the intersections K 1 ,..., K4 allow the line conductor loop to be located precisely and, because of its asymmetrical arrangement, to detect the direction of travel on the vehicle. Due to the longer loop length, more information can be transmitted to the vehicle during the time in which the inductive coupling between the loop and the vehicle exists than with the generally shorter loop in FIG. 1. Because of the possibility of detecting the direction on the vehicle, the need is eliminated a second loop during two-way operation of the line leading over the GL track.
  • the intended direction can also be transmitted within the data telegrams and the vehicle can check whether the direction specified in this way corresponds to its own direction of travel and data telegrams which are assigned to the other direction are eliminated.
  • the line device SG in FIG. 2 contains two sets of read-only memories SP1 and SP2 as well as SP3 and SP4, which are arranged on separate plug-in modules BG1 and BG2.
  • the corresponding data records contained in the memories SP1 and SP2 are identical to one another except for the memory identifier and the redundancy part. The same applies to the data records in the memories SP3 and SP4. However, there may be differences between the data records in the memories SP1 and SP2 and the data records in the memories SP3 and SP4.
  • the memories SP3 and SP4 can e.g. contain more restrictive information than the memories SP1 and SP2.
  • the on-board control unit receives a total of two different but valid data record pairs, one of which contains more restrictive information than the other.
  • a module preprogrammed with the data of the slow speed point can be inserted in the track unit instead of the BG2 module. This causes the passing vehicle to further process the more restrictive information of the new assembly. This avoids reprogramming the memories along the route with the associated risk of errors. If all four memories contain identical data records, a possible failure of a memory, which leads to the invalidity of the data records originating from one of the modules, is not yet noticeable.
  • each control data record consists of a telegram header, which signals the start of the telegram, an information part, which contains the memory identification SK1, SK4 and the control data ISK1, ISK4, and a redundancy part RT, which is used to secure the data against transmission errors and e.g. is generated by means of a feedback shift register.
  • the individual memories are read out for transmission in a predetermined order.
  • an independent additional device e.g. a punctiform train control device can be arranged at the location of the line conductor loop, or the distance to the next line conductor loop can also be transmitted with the transmitted control data and measured with the aid of a vehicle-side displacement measuring device. If no control data records are received at the end of the measured distance or - in the former case - when the punctiform train control device is recognized, the vehicle assumes a total failure of the transmission and signals this to the vehicle driver. What remains is its reaction, e.g. actuation of an attention button, the brakes are applied.
  • the route device SG here contains two microcomputers R1, R2 and is connected to a route center Z via a serial data bus SB.
  • a connection to a visual signal is omitted here, since it is connected to a vehicle Transmitting control data sets determining, changing signal terms are communicated to the route device via the serial bus.
  • a serial bus which can be routed with little effort, for example over existing line cables, over an optical transmission line or over a radio channel
  • a parallel bus can also be used. This enables fast transmission, but is susceptible to electromagnetic interference, which makes its implementation as an optical transmission link appear expedient.
  • FIG. 6 shows the construction of a route device which is set up for operation with a serial bus leading to a route center.
  • Two microcomputers R1, R2 with integrated clock generator and built-in UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter
  • external memories SP1 and SP2 each with a program memory area and a data memory area.
  • the data storage area is designed as an EEPROM and contains up to 64 individually retrievable control data records as finished data telegrams including a telegram header, memory recognition and redundancy part.
  • each of the computers alternately reads a control data record corresponding to the set signal term from the data storage area of its external memory and feeds it to the remote power supply unit on the track via a serially operated transmission bus SER.
  • the work cycles of both computers are synchronized via a clock synchronization line SY.
  • the output is also interrupt-controlled with an output clock divided down in a divider T connected to the clock output CLK of the first computer R1, computer 1, for example, beginning with the output of its control data record with a rising edge of the output clock and with a falling edge of the output clock.
  • the transmitter of the remote power supply can be switched on and off via a control line SE.
  • Both microcomputers handle data traffic with the route center Z completely independently of each other.
  • Each computer is addressed by the control center via a telegram address and supplied with control information and control data records.
  • the serial telegrams are switched via a modem M to a transmission line ÜL leading to the route center or a corresponding radio channel.
  • the control information usually contains the address of the control data record that the addressed microcomputer has to output on the line conductor loop.
  • the control information can also contain storage instructions for control data records transmitted, changed or newly created from the route center. Switch-off commands can also be transmitted as control information in the event of a fault.
  • Monitoring information is transmitted in the opposite direction, from the route unit to the route center.
  • the computers To monitor the contents of the external memory, the computers form checksums for the stored data and send them to the control center at regular intervals or when requested.
  • the secure computer system of the control center compares the checksums of the two microcomputers with each other and with a current target value formed in the control center. If two checksums do not match, the output of the line device is switched off from the line center.
  • the output of the line device is also switched off by a microcomputer itself if it is no longer addressed by the control center for a predetermined period of time, or by a switch-off command from the line center if a microcomputer does not respond to an instruction from the line center as prescribed.
  • the device according to the invention is secure in terms of signaling, since all control information is developed and transmitted over two channels and is compared both in the vehicle and in the control center by a secure computer system. Due to the transmission of the checksums via the stored control data records, a failure in one of the external memories is recognized very quickly, so that the occurrence of a dangerous double error is extremely unlikely.
  • RAMs random access memories
  • EEPROMs read-only memories

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Abstract

Zur Führerstandssignalisierung wie auch zur automatischen Fahrzeugsteuerung müssen Signalstellungen und zeitweilige Fahrteinschränkungen signaltechnisch sicher auf die Fahrzeuge übertragen werden. Es wird hierzu eine Einrichtung angegeben, welche an der Strecke eine z.B. am Signalstandort im Gleis verlegte Linienleiterschleife (LL) sowie ein diese speisendes Streckengerät (SG) aufweist, welches zu allen möglichen Signalbegriffen je zwei miteinander identische Datensätze in verschiedenen Speichern (SP1, ..., SP4) gespeichert enthält. Der aktuelle Signalbegriff wird am Signal (S) abgegriffen und in codierter Form an das Streckengerät übermittelt oder er wird von einer Streckenzentrale aus über eine Datenverbindung an das Streckengerät übertragen. Dieses gibt die beiden zugehörigen Datensätze zusammen mit je einer Speicherkennung abwechselnd und kontinuierlich auf die Linienleiterschleife aus. Die mit der Linienleiterschleife induktiv gekoppelten Bordsteuergeräte der Fahrzeuge vergleichen die mit unterschiedlichen Speicherkennungen ausgestatteten Datensätze und verarbeiten die enthaltenen Daten nur weiter, wenn die Datensätze bis auf die Speicherkennung miteinander identisch sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Derartige Einrichtungen sind seit vielen Jahren in europäischen Eisenbahnanlagen im Einsatz. In einem Aufsatz von W. Schmitz in "Europa-Verkehr" 10. Jahrgang, Heft 2, Seiten 50 bis 63 sind, insbesondere in den Abschnitten 7.4 und 7.5, mögliche Varianten einer Einrichtung zur Informationsübertragung für die Führerstandssignalisierung und Bremsüberwachung beschrieben.
  • Wird zur Übertragung von Daten auf das Fahrzeug eine Linienleiterschleife verwendet, so erfolgt die Sicherung der übertragenen Daten gegen Übertragungsfehler wie bei der Linienzugbeeinflussung durch am Ende eines Datentelegrammes angefügte Redundanzbits und Quittieren des fehlerfreien Empfanges des Datentelegrammes durch das Fahrzeug. Diese Art der Datenübertragung setzt streckenseitig eine relativ aufwendige, intelligente Einrichtung voraus.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Übertragung von Steuerungsinformation auf ein Schienenfahrzeug unter Berücksichtigung wechselnder Signalbegriffe mit einer möglichst einfachen Einrichtung zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Durch die doppelte Vorspeicherung der zu übertragenden Steuerungsdatensätze in Festwertspeichern entfällt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ein großer Teil der Datentelegrammerstellung. Es werden lediglich die dem jeweils gültigen Signalbegriff entsprechenden Datensätze einschließlich Telegrammkopf und Redundanzteil aus den Festwertspeichern abgerufen und übertragen. Auf eine Datenübertragung in Gegenrichtung, vom Fahrzeug zur Strecke und die hierfür erforderlichen Einrichtungen kann gänzlich verzichtet werden. Die Sicherheitsprüfung der übertragenen Daten erfolgt im Fahrzeug durch Identitätsvergleich der aus verschiedenen Festwertspeichern stammenden Steuerungsdatensätze und Überprüfung ihrer Herkunft anhand der Speicherkennungen. Totalausfall der Datenübertragung kann durch einfache zusätzliche, für sich bekannte Maßnahmen erkennbar gemacht werden.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • So betrifft der Patentanspruch 2 den Einsatz zweier Mikrorechner im Streckengerät, denen die Festwertspeicher je zur Hälfte zugeordnet sind und die jeweils einen von zwei in ihren Steuerungsdaten übereinstimmenden Steuerungsdatensätzen auf das Fahrzeug übertragen. Die Mikrorechner arbeiten bis auf eine Absprache über die Reihenfolge, in der sie tätig werden wollen, voneinander unabhängig.
  • Der Gegenstand des Anspruchs 3 sieht insgesamt vier Festwertspeicher vor, deren Steuerungsdatensätze in vorgegebener Reihenfolge auf das Fahrzeug übertragen werden.
  • Da das Bordsteuergerät in der Lage ist, von vier jeweils paarweise gleichen Steuerungsdatensätzen diejenigen, die die einschränkendere gleiche Information enthalten, zu erkennen und nur diese weiterzuverwerten, ergibt sich, wie in Anspruch 4 beschrieben, die Möglichkeit, zur Einrichtung vorübergehender Langsamfahrstellen zwei der vier Festwertspeicher durch zwei andere, die entsprechend den Bedingungen der Langsamfahrstelle vorprogrammiert sind, auszutauschen und so komplizierte Programmierarbeiten an der Strecke zur Einrichtung der Langsamfahrstelle zu vermeiden. Zwei der Festwertspeicher können hierzu z.B. auf einer separat steckbaren Baugruppe angeordnet sein.
  • Es können auch, wie in Anspruch 5 beschrieben, Bereiche der als erste Festwertspeicher verwendeten Speicherbauelemente, - sofern diese genügend Speicherplatz aufweisen - als weitere Festwertspeicher verwendet und nur der Zugriff zu diesen weiteren Festwertspeichern über eine steckbare Baugruppe geführt werden. Zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle kann dann diese speicherlose Baugruppe durch eine Baugruppe mit Speicherbauelementen, die der Langsamfahrstelle zugeordnete Datensätze enthalten, ersetzt werden. Damit wird eine bessere Ausnutzung der verwendeten Speicherbauelemente ermöglicht, ohne auf die Vorteile, Programmierarbeiten an der Strecke zu vermeiden und die ständige Überprüfung des Baugruppensteckplatzes, verzichten zu müssen.
  • Anspruch 6 betrifft den signaltechnisch sicheren Abgriff des Signalbegriffes an einem Signaleinsatz durch das Streckengerät, insbesondere für den Fall, daß die Zahl der zwischen Signaleinsatz und Streckengerät vorhandenen Verbindungsadern zur individuellen Übertragung aller vorkommenden Signalbegriffe nicht ausreicht.
  • Gemäß Anspruch 7 ist zwischen Streckengerät und einer Streckenzentrale, die mehrere Streckengeräte entlang einer Strecke steuert, eine Datenverbindung vorgesehen, über die jedem Streckengerät signaltechnisch sicher übermittelt wird, welcher Signalbegriff an dem jeweiligen Streckenort an ein dort vorüberfahrendes Fahrzeug zu übermitteln ist.
  • Dadurch kann, auch an Streckenpunkten, an denen wechselnde Signalbegriffe auf Fahrzeuge übertragen werden müssen, auf ortsfeste Signale verzichtet werden. Anstelle eines ortsfesten Signalsystems kann Führerstandssignalisierung treten oder es kann vollautomatisch gefahren werden.
  • Anspruch 8 sieht eine Möglichkeit vor, abgespeicherte Steuerungsdatensätze im Streckengerät von der Streckenzentrale aus zu ändern oder neu zu erstellen. Dies ermöglicht z.B. die Einrichtung von Langsamfahrstellen von der Streckenzentrale aus. Auch nach Betriebsstörungen, z.B. Stromausfällen an der Strecke, kann eine Wiederaufrüstung eines Streckengerätes von der Zentrale aus erfolgen.
  • Anspruch 9 betrifft eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung für den Einsatz an in beiden Richtungen befahrenen Gleisen.
  • Anspruch 10 sieht eine Möglichkeit für das Fahrzeug vor, seine Fahrrichtung und den Ort des Beginns der Linienleiterschleife zu ermitteln. Damit kann das Fahrzeug, selbst bei teilweise gestörter Datenübertragung, überprüfen, ob die aktivgeschaltete Linienleiterschleife und die empfangenen Steuerungsdaten seiner Fahrrichtung zugeordnet sind.
  • Anhand von sechs Figuren sollen nun Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben und ihre Funktion erklärt werden:
    • Fig. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung an einem Blockschaltbild,
    • Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach der Erfindung mit verdoppelten Speicherbaugruppen und asymmetrischer Linienleiterschleife,
    • Fig. 3 zeigt den Aufbau von Steuerungsdatensätzen,
    • Fig. 4 zeigt vom Fahrzeug einzuhaltende Bremsvorgaben im Weg/Geschwindigkeitsdiagramm.
    • Fig. 5 zeigt die Einrichtung nach der Erfindung mit Datenverbindung zu einer Streckenzentrale,
    • Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines über eine Datenverbindung mit einer Streckenzentrale kommunizierenden Streckengerätes.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Gleis GL mit einem darauf befindlichen Fahrzeug FZ dargestellt. Das Fahrzeug besitzt ein signaltechnisch sicher ausgelegtes Bordsteuergerät BS, welches über einen Datenbus mit dem Führerstand FS des Fahrzeuges FZ verbunden ist und außerdem nicht dargestellte Aggregate einer automatischen Fahr- und Bremssteuerung (AFB) beeinflußt. Über Antennen A1 und A2 und einen Empfänger E ist das Bordsteuergerät des Fahrzeuges induktiv mit einer im Gleis verlegten Linienleiterschleife LL gekoppelt, die von einem Streckengerät SG über ein Fernspeisegerät FSG gespeist wird. Das Streckengerät ist vorzugsweise in der Nähe eines Signales S angeordnet und hat die Aufgabe, Streckeninformation und eingestellte Signalbegriffe signaltechnisch sicher auf das Fahrzeug zu übertragen.
  • Zur Übernahme des Signalbegriffs durch das Streckengerät SG ist dem Signaleinsatz SE des Signales ein Signalbegriffscodierer SC zugeordnet, der über eine Stellwerksleitung ST eingegebene Signalbegriffe oder am Signal S tatsächlich wirksame Signalzustände detektiert und in charakteristische Codeworte umsetzt. Diese Codeworte werden zweifach, parallel, z.B. als 6 Bit-Datenworte an das Streckengerät ausgegeben.
  • Das Streckengerät besitzt zwei Festwertspeicher SP1, SP2, von denen jeder sämtliche möglichen, zur Ausgabe an das Fahrzeug infragekommenden Steuerungsdatensätze gespeichert enthält. Jedem vom Signalbegriffscodierer erstellten Codewort, d.h. jedem Signalbegriff, ist ein Datensatz in jedem Speicher zugeordnet. Das Streckengerät liest aus jedem Speicher den dem anliegenden Codewort entsprechenden, bereits in der zu übertragenden Form, d.h. mit einem Telegrammkopf, einem eine Datensicherung mit Hamming-Distanz 4 zulassenden Redundanzteil und einer Speicherkennung versehen, vorliegenden Datensatz aus und überträgt ihn seriell an das am Gleis angeordnete Fernspeisegerät, welches im Rhythmus der einlaufenden Bit die Frequenz eines durch die Linienleiterschleife fließenden Stromes moduliert.
  • Das Streckengerät arbeitet kontinuierlich und gibt die aus den aus den verschiedenen Speichern stammenden Steuerungsdatensätzen erstellten Telegramme in vorgegebener Reihenfolge aus.
  • Damit wird das Bordsteuergerät des Fahrzeuges in die Lage versetzt, die aus einzelnen Speichern stammenden Datensätze ihrer Herkunft nach zu identifizieren und ihren Inhalt auf Identität zu prüfen. Sind zwei aus verschiedenen Speichern stammende, aufeinanderfolgend empfangene Datensätze identisch, so wird die enthaltene Information als richtig angesehen und zur Steuerung einer Anzeige im Führerstand oder zur Beeinflussung der automatischen Fahr- und Bremssteuerung freigegeben. Eine Bestätigung des einwandfreien Empfanges durch in Gegenrichtung übertragene Datentelegramme wie bei der Linienzugbeeinflussung findet nicht statt und hierzu notwendige Einrichtungen sind nicht vorgesehen.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist in der Lage, eine große Menge verschiedener Information in Telegrammform bereitzuhalten, so daß es keine Schwierigkeiten bereitet, sämtliche zur Berechnung von Bremsvorgaben durch das Bordsteuergerät benötigten Werte wie Zielentfernung, Höchstgeschwindigkeit, zulässige Geschwindigkeit in einer vorausliegenden Langsamfahrstelle, Abstand zu dieser Langsamfahrstelle, Länge der Langsamfahrstelle, Geschwindigkeit nach der Langsamfahrstelle auf das Fahrzeug zu übertragen. Falls, wie in Fig. 4 schematisch wiedergegeben, vor einem vorgegebenen Haltepunkt HP, an dem das Fahrzeug zum Stillstand kommen soll, noch ein Durchrutschweg DW bis zur eigentlichen Gefahrenstelle eingerichtet ist, so kann auch die Länge dieses Durchrutschweges auf das Fahrzeug übertragen werden. Dieses wird dadurch in die Lage versetzt, eine weniger einschränkende, am Ende des Durchrutschweges beginnende Zwangsbremskurve zu errechnen. Ein versehentliches Auslösen der Zwangsbremse wird dadurch unwahrscheinlicher und das Fahrzeug kann schneller an den vorgegebenen Haltepunkt heranfahren.
  • Fig. 4 zeigt hierzu vier verschiedene Kurven im Weg/Geschwindigkeits-Diagramm. So erreicht ein in Fig. 4 entlang einer Fahrkurve FK mit einer Geschwindigkeit V1 von rechts kommendes Fahrzeug am Wegpunkt S1 eine Bremsankündigungskurve BAN. Bei Erreichen dieser Kurve wird z.B. ein Führerstandssignal gesetzt, das den Fahrzeugführer auf eine bevorstehende Abbremsung aufmerksam macht. Eine folgende Bremseinsatzkurve BE löst am Wegpunkt 52 den Einsatz der Betriebsbremse aus oder zeigt die Notwendigkeit dazu im Führerstand an. Am Wegpunkt S3 ist die Betriebsbrems-Ablaufkurve BA erreicht, entlang derer die eigentliche Betriebsbremsung bis zum Haltepunkt HP erfolgt. Wurde die Betriebsbremse nicht betätigt, erreicht das Fahrzeug schließlich die Zwangsbremskurve, entlang derer es in jedem Fall und mit höchstmöglicher Bremsverzögerung bis zum Ende des Durchrutschweges zum Stillstand abgebremst wird.
  • Soll das in Fig. 1 dargestellte Gleis in beiden Richtungen befahren werden können und soll für beide Richtungen Steuerinformation übertragen worden können, so können zwei Linienleiterschleifen vorgesehen sein, von denen jeweils diejenige aktiv geschaltet ist, die der Richtung der bevorstehenden Zugfahrt zugeordnet ist. Dem Streckengerät müssen in diesem Falle die für beide Richtungen geltenden Signalbegriffe zugeführt werden und die Speicher des Streckengerätes müssen Datensätze für beide Fahrrichtungen enthalten. Selbstverständlich können auch zwei voneinander unabhängige Streckengeräte eingesetzt werden, von denen immer nur das für die eingestellte Fahrrichtung zuständige aktiv geschaltet ist.
  • In einem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Gleis GL eine mehrfach gekreuzte Linienleiterschleife LL angeordnet. Die Kreuzungsstellen K1, ..., K4 lassen eine genaue Ortung der Linienleiterschleife und, aufgrund ihrer asymmetrischen Anordnung, eine Erkennung der Fahrrichtung auf dem Fahrzeug zu. Aufgrund der größeren Schleifenlänge läßt sich in der Zeit, in der die induktive Kopplung zwischen Schleife und Fahrzeug besteht, mehr Information auf das Fahrzeug übertragen als mit der im allgemeinen kürzeren Schleife in Fig. 1. Wegen der Möglichkeit der Richtungserkennung auf dem Fahrzeug entfällt die Notwendigkeit einer zweiten Schleife bei Zweirichtungsbetrieb der über das Gleis GL führenden Strecke.
  • Die vorgesehene Richtung kann innerhalb der Datentelegramme mitübertragen werden und das Fahrzeug kann prüfen, ob die so vorgegebene Richtung seiner eigenen Fahrrichtung entspricht und Datentelegramme, die der anderen Richtung zugeordnet sind, ausscheiden.
  • Das Streckengerät SG in Fig. 2 enthält zwei Sätze von Festwertspeichern SP1 und SP2 sowie SP3 und SP4, die auf getrennten steckbaren Baugruppen BG1 und BG2 angeordnet sind. Die in den Speichern SP1 und SP2 enthaltenen, einander entsprechenden Datensätze sind jeweils bis auf die Speicherkennung und den Redundanzteil miteinander identisch. Ebenso die Datensätze in den Speichern SP3 und SP4. Zwischen den Datensätzen in den Speichern SP1 und SP2 und den Datensätzen in den Speichern SP3 und SP4 können jedoch Unterschiede bestehen. Die Speicher SP3 und SP4 können z.B. einschränkendere Information enthalten als die Speicher SP1 und SP2.
  • Werden auf das Fahrzeug abwechselnd Datensätze aus allen vier Speichern in vorgegebener Reihenfolge übertragen, so erhält in diesem Falle das Bordsteuergerät insgesamt zwei unterschiedliche, jedoch gültige Datensatzpaare, von denen eines eine einschränkendere Information enthält als das andere.
  • In dem Bordsteuergerät eines die in Fig. 2 dargestellte Strecke befahrenden Fahrzeuges findet deshalb vor der Weiterverarbeitung eines der Datensatzpaare ein Vergleich der Inhalte der unterschiedlichen Datensatzpaare statt und es wird das Datensatzpaar weiterverarbeitet, das die einschränkendere Steuerungsinformation enthält.
  • Damit kann, z.B. bei Einrichtung einer Langsamfahrstelle, eine mit den Daten der Langsamfahrstelle vorprogrammierte Baugruppe anstelle der Baugruppe BG2 in das Streckengerät eingesetzt werden. Dies bewirkt, daß das vorüberfahrende Fahrzeuge die einschränkendere Information der neuen Baugruppe weiterverarbeitet. Ein Umprogrammieren der Speicher an der Strecke mit dem damit verbundenen Fehlerrisiko wird hiermit vermieden. Enthalten alle vier Speicher identische Datensätze, so macht sich ein etwaiger Ausfall eines Speichers, der zur Ungültigkeit der aus einer der Baugruppen stammenden Datensätze führt, noch nicht fahrteinschränkend bemerkbar.
  • In Fig. 3 ist schematisch der Aufbau der an ein Fahrzeug übermittelten Steuerungsdatensätze wiedergegeben. Entsprechend dem bei der Linienzugbeeinflussung verwendeten Muster besteht jeder Steuerungsdatensatz aus einem Telegrammkopf, der den Telegrammbeginn signalisiert, einem Informationsteil, der hier die Speicherkennung SK1, SK4 und die Steuerungsdaten ISK1, ISK4 enthält, und einem Redundanzteil RT, der der Sicherung der Daten vor Übertragungsstörungen dient und z.B. mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters erzeugt wird.
  • Zur Übertragung werden die einzelnen Speicher in vorgegebener Reihenfolge ausgelesen.
  • Um einen Totalausfall der Übertragung für das Fahrzeug erkennbar zu machen, kann in bekannter Weise eine unabhängige zusätzliche Einrichtung, z.B. eine punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtung am Ort der Linienleiterschleife angeordnet werden, oder es kann mit den übertragenen Steuerungsdaten die Entfernung zur jeweils nächsten Linienleiterschleife mitübertragen und mit Hilfe einer fahrzeugseitigen Wegmeßeinrichtung gemessen werden. Werden am Ende der gemessenen Wegstrecke oder - im ersteren Fall - bei Erkennen der punktförmigen Zugbeeinflussungseinrichtung keine Steuerungsdatensätze empfangen, so geht das Fahrzeug von einem Totalausfall der Übertragung aus und signalisiert diesen dem Fahrzeugführer. Bleibt dessen Reaktion, z.B. die Betätigung einer Aufmerksamkeitstaste, aus, erfolgt eine Zwangsbremsung.
  • In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der Einrichtung nach der Erfindung wiedergegeben, das bis auf den Aufbau des Streckengerätes und dessen Anschluß an ein Sichtsignal dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild entspricht. Das Streckengerät SG enthält hier jedoch zwei Mikrorechner R1, R2 und ist über einen seriellen Datenbus SB mit einer Streckenzentrale Z verbunden. Eine Ankopplung an ein Sichtsignal entfällt hier, da die die an ein Fahrzeug zu übermittelnden Steuerungsdatensätze bestimmenden, wechselnden Signalbegriffe dem Streckengerät über den seriellen Bus mitgeteilt werden. Anstelle eines seriellen Busses, der mit wenig Aufwand z.B. über bereits vorhandene Streckenkabel, über eine optische Übertragungsstrecke oder über einen Funkkanal geführt werden kann, kann auch ein paralleler Bus treten. Dieser ermöglicht eine schnelle Übertragung, ist aber anfällig gegen elektromagnetische Einstreuungen, was seine Realisierung als optische Übertragungsstrecke zweckmäßig erscheinen läßt.
  • Fig. 6 zeigt den Aufbau eines Streckengerätes, das für den Betrieb mit einem zu einer Streckenzentrale führenden, seriellen Bus eingerichtet ist.
  • Zwei Mikrorechner R1, R2 mit integriertem Taktgeber und eingebautem UART (Universal Asyncronous Receiver Transmitter), z.B. unter der Typenbezeichnung 80C32 auf dem Markt, sind mit externen Speichern SP1 und SP2 ausgestattet, die je einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich aufweisen. Der Datenspeicherbereich ist als EEPROM ausgestaltet und enthält jeweils bis zu 64 einzeln abrufbare Steuerungsdatensätze als fertige Datentelegramme einschließlich Telegrammkopf, Speicherkennung und Redundanzteil. Zur Ausgabe auf die Linienleitschleife liest jeder der Rechner abwechselnd einen dem eingestellten Signalbegriff entsprechenden Steuerungsdatensatz aus dem Datenspeicherbereich seines externen Speichers aus und führt ihn über einen seriell betriebenen Sendebus SER dem Fernspeisegerät am Gleis zu. Um sicherzustellen, daß nicht beide Rechner gleichzeitig Daten ausgeben, werden die Arbeitstakte beider Rechner über eine Taktsynchronisationsleitung SY synchronisiert. Die Ausgabe erfolgt zudem interrupt-gesteuert mit einem in einem dem Taktausgang CLK des ersten Rechners R1 nachgeschalteten Teiler T heruntergeteilten Ausgabetakt, wobei z.B. Rechner 1 bei aufsteigender und Rechner 2 bei abfallender Flanke des Ausgabetaktes mit der Ausgabe seines Steuerungsdatensatzes beginnt. Über eine Steuerleitung SE kann der Sender des Fernspeisegerätes aus- und einschaltet werden.
  • Den Datenverkehr mit der Streckenzentrale Z wickeln beide Mikrorechner völlig unabhängig voneinander ab. Jeder Rechner wird von der Streckenzentrale über eine Telegrammadresse angesprochen und mit Steuerungsinformation und Steuerungsdatensätzen versorgt. Die seriellen Telegramme werden über ein Modem M auf eine zur Streckenzentrale führende Übertragungsleitung ÜL oder einen entsprechenden Funkkanal geschaltet.
  • Die Steuerungsinformation enthält für gewöhnlich die Adresse des Steuerungdatensatzes, den der angesprochene Mikrorechner auf die Linienleiterschleife auszugeben hat. Die Steuerungsinformation kann aber auch Speicheranweisungen für von der Streckenzentrale her übertragene, geänderte oder neu erstelle Steuerungsdatensätze enthalten. Auch Abschaltkommandos können im Störungsfalle als Steuerungsinformation übertragen werden.
  • In umgekehrter Richtung, vom Streckengerät zur Streckenzentrale, werden Überwachungsinformationen übertragen. Zur Überwachung der Inhalte der externen Speicher bilden die Rechner Prüfsummen über die gespeicherten Daten und senden diese in regelmäßigen Zeitabständen oder nach Aufforderung an die Streckenzentrale. Das sichere Rechnersystem der Streckenzentrale vergleicht die Prüfsummen der beiden Mikrorechner miteinander und mit einem in der Streckenzentrale gebildeten aktuellen Sollwert. Bei Nichtübereinstimmung zweier Prüfsummen wird die Ausgabe bes Streckengerätes von der Streckenzentrale aus abgeschaltet. Eine Abschaltung der Ausgabe des Streckengerätes erfolgt außerdem durch einen Mikrorechner selbst, wenn dieser über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg nicht mehr von der Zentrale angesprochen wird, oder durch ein Abschaltkommando der Streckenzentrale, wenn ein Mikrorechner auf eine Anweisung der Streckenzentrale nicht wie vorgeschrieben reagiert.
  • Die Einrichutng nach der Erfindung ist signaltechnisch sicher, da sämtliche Steuerungsinformationen zweikanalig erarbeitet und übertragen und sowohl im Fahrzheug als auch in der Streckenzentrale einem Vergleich durch ein sicheres Rechnersystem unterzogen werden. Durch die Übertragung der Prüfsummen über die abgespeicherten Steuerungsdatensätze wird ein Ausfall in einem der externen Speicher sehr schnell erkannt, so daß das Auftreten eines gefährlichen Doppelfehlers äußerst unwahrscheinlich ist.
  • Das Bestehen einer ständigen Überwachung der Speicherinhalte durch das Rechnersystem der Streckenzentrale erlaubt es auch, anstelle von Festwertspeichern (EEPROM's) gewöhnliche Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM's) als externe Speicher zu verwenden. Einziger Nachteil der Verwendung solcher kostengünstiger Speicher ist, daß bei einem Stromausfall eines Streckengerätes die gespeicherten, zum Betrieb notwendigen Steuerungsdatensätze verlorengehen und vor Wiederinbetriebnahme von der Streckenzentrale aus neu geladen werden müssen, was bei 64 verschiedenen Datensätzen eine Aufrüstzeit in der Größenordnung von etwa 1 Minute in Anspruch nimmt.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Übertragung von Steuerungsinformation auf ein Schienenfahrzeug mit Hilfe einer im Bereich eines vorgegebenen Streckenortes, insbesondere Signalstandortes verlegten, mit einem Bordsteuergerät des Fahrzeuges induktiv gekoppelten Linienleiterschleife, die von einem Streckengerät gespeist wird, welches verschiedenen möglichen Signalbegriffen zugeordnete Steuerungsdatensätze, die der Berechnung von Fahr- und Bremskurven durch das Bordsteuergerät dienen, gespeichert enthält und jeweils einen dem eingestellten Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensatz auf das Fahrzeug überträgt,
dadurch gekennzeichnet , daß das Streckengerät (SG) zwei erste Festwertspeicher (SP1, SP2) aufweist, die für jeden möglichen Signalbegriff mindestens je einen Steuerungsdatensatz (ISK1, ..., ISK4) gespeichert enthalten, daß die einem Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensätze in beiden Festwertspeichern bis auf eine Speicherkennung (SK1, ..., SK4) miteinander identisch sind, daß das Streckengerät die dem jeweils eingestellten Signalbegriff zugeordneten Steuerungsdatensätze unabhängig voneinander auf das Fahrzeug (FZ) überträgt und das Bordsteuergerät (BS) die empfangenen Steuerungsdatensätze miteinander vergleicht und die enthaltenen Steuerungsdaten nur weiterverarbeitet, wenn die empfangenen Steuerungsdatensätze vorgegebene verschiedene Speicherkennungen aufweisen und in ihren Steuerungsdaten miteinander übereinstimmen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckengerät (SG) zwei voneinander unabhängige Mikrorechner (R1, R2) enthält, denen die Festwertspeicher (SP1, SP2) derart zugeordnet sind, daß jeder Mikrorechner über die gleichen gespeicherten Steuerungsdatensätze verfügt und daß jeder Mikrorechner den in dem ihm zugeordneten Festwertspeicher gespeicherten, dem eingestellten Signalbegriff entsprechenden Steuerungsdatensatz auf das Fahrzeug (FZ) überträgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Festwertspeicher (SP3, SP4) mit den einzelnen möglichen Signalbegriffen zugeordneten Steuerungsdatensätzen vorgesehen sind, daß die in den weiteren Festwertspeichern gespeicherten, den einzelnen möglichen Signalbegriffen zugeordneten Steuerungsdatensätze ebenfalls jeweils bis auf eine Speicherkennung (SK3, SK4) miteinander identisch sind, daß das Streckengerät (SG) für jeden zu übertragenden Signalbegriff die in den ersten Festwertspeichern (SP1, SP2) und die in den weiteren Festwertspeichern (SP3, SP4) enthaltenen zugeordneten Steuerungsdatensätze in vorgegebener Reihenfolge auf dar Fahrzeug (FZ) überträgt, daß das Bordsteuergerät sowohl die Reihenfolge des Eintreffens der Steuerungsdatensätze anhand der mitübertragenen Speicherkennungen als auch die paarweise Identität der aus den ersten Festwertspeichern und der aus den weiteren Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten prüft und diese nur weiterverarbeitet, wenn die vorgegebene Reihenfolge eingehalten ist und die in den Steuerungsdatensätzen enthaltenen Steuerungsdaten paarweise miteinander identisch sind und daß im Falle, daß sich die aus den ersten Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten von den aus den weiteren Festwertspeichern stammenden Steuerungsdaten unterscheiden, das Bordsteuergerät diejenigen Steuerungsdaten als gültig ansieht, die dem einschränkenderen Signalbegriff zugeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Festwertspeicher (SP3, SP4) auf einer steckbaren Baugruppe (BG2) im Streckengerät (SG) angeordnet sind und zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle durch Festwertspeicher, die der Langsamfahrstelle zugeordnete Steuerungsdatensätze vorprogrammiert enthalten und auf einer anderen, gleichartigen Baugruppe angeordnet sind, ersetzt werden können.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Festwertspeicher Teile der ersten Festwertspeicher dienen, daß der Zugriff auf die weiteren Festwertspeicher über auf einer steckbaren Baugruppe (BG2) im Streckengerät (SG) angeordnete Leiterschleifen erfolgt und daß die steckbare Baugruppe zur Einrichtung einer Langsamfahrstelle durch eine andere steckbare Baugruppe ersetzt werden kann, welche anstelle der Leiterschleifen Festwertspeicher enthält, die der Langsamfahrstelle zugeordnete Steuerungsdatensätze vorprogrammiert enthalten.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Strecke befindlichen Signalen je ein Signalbegriffscodierer (SC) zugeordnet ist, der eingestellte Signalbegriffe am Signaleinsatz (SE) des jeweiligen Signals abgreift, codiert und zweikanalig, signaltechnisch sicher dem Streckengerät übergibt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenverbindung zwischen dem Streckengerät und einer mit einem signaltechnisch sicheren Rechnersystem ausgestatteten, mehrere Streckengeräte steuernden Streckenzentrale besteht, welche dem Streckengerät eingestellte Signalbegriffe über die Datenverbindung signaltechnisch sicher übermittelt.
8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenverbindung zwischen den Mikrorechnern des Streckengerätes und einer mit einem signaltechnisch sicheren Rechnersystem ausgestatteten, mehrere Streckengeräte steuernden Streckenzentrale besteht, über die die Streckenzentrale den Mikrorechnern des Streckengerätes sowohl eingestellte Signalbegriffe als auch geänderte oder neu erstellte Steuerungsdatensätze signaltechnisch sicher übermittelt und daß die Mikrorechner des Streckengerätes in der Lage sind, auf Anweisung der Streckenzentrale hin die ihnen zugeordneten Festwertspeicher mit den geänderten oder neu erstellten Steuerungsdatensätzen zu überschreiben.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine weitere gleichartige Linienleiterschleife verlegt ist, daß jede der Linienleiterschleifen einer Fahrrichtung zugeordnet ist und vom Streckengerät nur aktiv geschaltet wird, wenn eine Zugfahrt in der zugeordneten Fahrrichtung erfolgen und Steuerungsinformation für diese Fahrrichtung übertragen werden soll.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienleiterschleife (LL) mehrfach und in unsymmetrischem Abstandsraster gekreuzt ist, daß das Fahrzeug mit einer Wegmeßeinrichtung und einer Einrichtung zur Kreuzstellenerkennung ausgestattet ist, und das Bordsteuergerät aus den Abständen der Kreuzungsstellen (K1, ..., K4) voneinander die Fahrtrichtung und den Ort des Schleifenbeginns ermittelt.
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