EP3625105B1

EP3625105B1 - Verfahren zum ermitteln einer fahrtrichtung und/oder position und einrichtung für ein fahrzeug

Info

Publication number: EP3625105B1
Application number: EP18734461.9A
Authority: EP
Inventors: Marcos Liso Nicolás
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2024-09-04
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: EP3625105C0; EP3625105A1; CN110958968A; WO2019011570A1; ES2998513T3; DE102017212089A1; AU2018300582A1; AU2018300582B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung eines auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem von einer streckenseitigen Einrichtung, insbesondere einer Balise, wenigstens ein Informationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen ausgesendet und von einer fahrzeugseitigen Einrichtung empfangen wird.
Verfahren der genannten Art werden eingesetzt, um beispielsweise die Fahrtrichtung für ein Schienenfahrzeug zu bestimmen, das mit einer automatischen Zugsteuerung (ATC - Automatic Train Control) oder einem europäischen Zugsteuersystem (ETCS - European Train Control System) ausgestattet ist. Solche modernen Zugsteuerungssysteme dienen einer höheren Automatisierung und einer dadurch möglichen höheren Fahrgastkapazität und Streckeneffizienz. Um trotz erhöhter Kapazitäten die Sicherheit der Zugsysteme zu garantieren, werden Subsysteme wie Automatic Train Protection (ATP) und Automatic Train Operation (ATO) eingesetzt. Beispielsweise berechnet ein ATP-System minimale Zugabstände zwischen einander folgenden Zügen, um einen sicheren Betrieb zu garantieren. Der berechnete sichere Abstand zwischen zwei Zügen kann selbstverständlich nur garantiert werden, wenn die Position jedes einzelnen Zugs bekannt ist. Neben anderen Systemen wird in Europa beispielsweise das Eurobalisen Transmission System eingesetzt, mit dem die Züge ihre aktuelle Position berechnen können. Das Eurobalise Transmission System folgt dem ETCS-Standard und besteht im Wesentlichen aus entlang der Fahrstrecke angeordneten streckenseitigen Einrichtungen, den sogenannten Balisen, insbesondere Eurobalisen.
Zugseitig ist eine entsprechende fahrzeugseitige Einrichtung vorhanden, die zunächst kontinuierlich ein energielieferndes Magnetfeld bei üblicherweise 27 MHz abgibt, das sogenannte Telepowering Field. Wenn ein Zug eine Balise passiert oder sich dieser nähert, induziert das ausgesendete Magnetfeld in der Balise eine Spannung, durch die die Balise aktiviert wird. Als Resultat der Aktivierung beginnt die Balise ein Informationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen auszusenden, das üblicherweise mit einer Trägerfrequenz von 4 MHz gesendet wird. Dieses Informationssignal wird von der fahrzeugseitigen Einrichtung beim Passieren der Balise empfangen. Mittels des Informationssignals wird ein Datentelegramm übermittelt, das beispielsweise einen Identifikationscode der Balise enthält. Anhand des Identifikationscodes der Balise kann die fahrzeugseitige Einrichtung die Balisenposition aus einer Datenbank ermitteln. Ferner wird der Zeitpunkt bestimmt, zu dem das Informationssignal von der Balise empfangen wurde. So kann die fahrzeugseitige Einrichtung die exakte Position des Zugs beim Passieren der Balise bestimmen. Alternativ kann das Datentelegramm auch direkt die Position der Balise enthalten, so dass keine Überprüfung in der Datenbank nötig ist.
Neben der Position des Fahrzeugs benötigt die Zugsteuerung weiterhin die Fahrtrichtung, in der sich der Zug beim Überfahren der Balise bewegt. Dies kann beispielsweise westwärts oder ostwärts entlang einer vorgegebenen Fahrstrecke sein. Ein Zug mit einem automatischen Zugbeeinflussungssystem (ATC) kann erst in einen Automatikbetrieb übergehen, wenn sowohl die Position als auch die Fahrtrichtung bestimmt sind. Wenn eine dieser Information fehlt, muss der Zug manuell, also durch einen Zugführer, gesteuert werden und unterliegt beispielsweise bestimmten Auflagen, wie beispielsweise einer geringen Höchstgeschwindigkeit. Dies führt zu Verzögerungen, die unerwünscht sind.
Die Fahrtrichtung wird häufig dadurch bestimmt, dass eine zweite Balise überfahren und deren Informationssignal ausgewertet wird. Aus den zwei Balisenpositionen und den Zeitpunkten, an denen sie ausgelesen wurden, lässt sich die Fahrtrichtung eindeutig bestimmen. Allerdings sind die Balisen üblicherweise mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, so dass der Zug dazwischen zunächst im Manuellmodus fahren muss. Dies ist insbesondere problematisch, wenn ein Zug seine Position aus irgendeinem Grund verloren hat und sich neu referenzieren muss.
Ein alternatives System, das die Fahrtrichtung ohne Zuhilfenahme der Balisen bestimmt, ist beispielsweise in der EP 066 72 75 A1 beschrieben. Das beschriebene Verfahren nutzt ein Navigationssystem, wie beispielsweise GPS oder einen Kompass, um die Fahrtrichtung zu bestimmen. Allerdings ist dieses Verfahren beispielsweise im Tunnel nicht anwendbar, was problematisch ist. Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Fahrtrichtung ist beispielsweise aus der EP 2986991 A1 beschrieben, bei dem RFID Transmitter verwendet werden. Dieses Verfahren ist allerdings recht aufwendig in der Umsetzung.
Aus der DE 31 38 043 A1 ist eine Streckenüberwachungseinrichtung bekannt, die ein fahrzeugseitiges Antwortgerät und ein streckenseitiges Abfragegerät umfasst, wobei das Antwortgerät ein Antwortsignal an das streckenseitige Abfragegerät schickt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem die Fahrtrichtung und die Position eines Fahrzeugs möglichst schnell und auf einfache Weise ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass fahrzeugseitige Einrichtung unmittelbar beim Überfahren einer einzigen streckenseitigen Einrichtung, beispielsweise einer Balise, oder bereits davor die Fahrtrichtung bestimmen kann.
Bei einem auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeug fährt dieses entweder in einer ersten Fahrtrichtung oder in einer zweiten Fahrtrichtung, die der ersten Fahrtrichtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die elektromagnetischen Wellen des Informationssignals in einer ersten Sendeeinrichtung mit anderen Eigenschaften ausgesendet als in einer zweiten Senderichtung. Dabei verläuft die erste Senderichtung zumindest teilweise in der ersten Fahrtrichtung und die zweite Senderichtung zumindest teilweise in der zweiten Fahrtrichtung. Somit besteht ein für die fahrzeugseitige Einrichtung erkennbarer Unterschied zwischen dem Passieren oder Annähern der streckenseitigen Einrichtung in der ersten Fahrtrichtung gegenüber einem Passieren oder Annähern der streckenseitigen Einrichtung in der zweiten Fahrtrichtung, es besteht eine Art von Codierung. Da sowohl die elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft als auch die elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft von der fahrzeugseitigen Einrichtung beim Passieren oder Annähern der streckenseitigen Einrichtung empfangen werden, kann dieser Unterschied ermittelt und daraus die Fahrtrichtung ermittelt werden.
Unterscheidbare Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen des Informationssignals können beispielsweise eine Trägerfrequenz, eine Modulation (z. B. CDMA-Modulaton) oder eine Polarisation sein. In jedem Fall unterscheiden sich die in der ersten Senderichtung abgestrahlten elektromagnetischen Wellen dadurch von den in der zweiten Senderichtung abgestrahlten elektromagnetischen Wellen. Es ist auf Seiten der fahrzeugseitigen Einrichtung bekannt mit welcher Eigenschaft die elektromagnetischen Wellen in welcher Senderichtung ausgesendet werden, z. B. aus einer Datenbank oder dem Streckenatlas. So kann beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung die Fahrtrichtung aus einer Analyse der empfangenen elektromagnetischen Wellen bestimmt werden.
Da aus den empfangenen Wellen auch auf die Position der Antenne relativ zur fahrzeugseitigen Einrichtung geschlossen werden kann, lässt sich mittels der Erfindung auch die Position des Fahrzeugs bestimmen.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausgestaltungen weiter entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind.
So können als erste und zweite Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen unterschiedliche Polarisationen verwendet werden, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung mit einer ersten Polarisation und in der zweiten Senderichtung mit einer von der ersten Polarisation unterscheidbaren zweiten Polarisation ausgesendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Polarisationen in den unterschiedlichen Senderichtungen technisch auf sehr einfache Weise erzeugbar sind und dadurch diese Ausgestaltung besonders einfach und kostengünstig umsetzbar ist. Im Idealfall sind die Polarisationen orthogonal zueinander ausgerichtet, z. B. horizontal und vertikal oder RHCP (right hand circular polarization) und LHCP (left hand circular polarization).
Um die Fahrtrichtung und/oder Position mit einer noch größeren Sicherheit bestimmen zu können, werden erfindungsgemäss die Verläufe, insbesondere die Amplitudenverläufe für die empfangenen elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft und für die empfangenen elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft ermittelt werden und daraus die Fahrtrichtung bzw. Position bestimmt werden. Anhand der Verläufe über die Zeit oder über die Fahrstrecke lassen sich Maximalwerte für die empfangenen elektromagnetischen Wellen mit der ersten bzw. zweiten Eigenschaft ermitteln, woraus die Fahrtrichtung noch eindeutiger ablesbar ist. Ferner kann beim Passieren der streckenseitigen Einrichtung aus den Verläufen die Relativposition sehr genau und verlässlich ermittelt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest zeitweise die elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft optimiert empfangen und die elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft teilweise herausgefiltert werden. So ergeben sich stark unterschiedliche Maximalwerte im Verlauf der elektromagnetischen Wellen mit der ersten Eigenschaft im Vergleich zum Verlauf der elektromagnetischen Wellen mit der zweiten Eigenschaft. Dadurch wird der Unterschied zwischen einem Passieren oder Annähern in der ersten Fahrtrichtung gegenüber einem Passieren oder Annähern in der zweiten Fahrtrichtung noch deutlicher. Selbstverständlich ist die Zuordnung der ersten und zweiten Eigenschaft bezüglich optimiertem Empfangen und Herausfiltern austauschbar.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung für ein Fahrzeug zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder Position wobei die Einrichtung wenigstens eine Antenne aufweist, die zum Empfangen von wenigstens einem Informationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen von einer streckenseitigen Einrichtung ausgebildet ist. Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antenne zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, wobei die elektromagnetischen Wellen in einer ersten Senderichtung eine erste Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung eine von der ersten Eigenschaft unterscheidbare zweite Eigenschaft aufweisen, und die Einrichtung wenigstens eine Auswerteeinrichtung aufweist, die die Fahrtrichtung und/oder Position aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen ermittelt, wobei die erste Senderichtung zumindest teilweise in der ersten Fahrtrichtung und die zweite Senderichtung zumindest teilweise in der zweiten Fahrtrichtung verlaufen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Einrichtung für ein Fahrzeug kann diese so ausgebildet sein, die elektromagnetischen Wellen mit unterschiedlichen Polarisationen als erste und zweite Eigenschaften zu empfangen, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung eine erste Polarisation und in der zweiten Senderichtung eine von der ersten Polarisation unterscheidbare zweite Polarisation aufweisen. Dies hat den oben beim erfindungsgemäßen Verfahren bereits beschriebenen Vorteil, dass unterschiedliche Polarisationen der elektromagnetischen Wellen auf einfache Weise erzeugbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Einrichtung wenigstens eine dual polarisierte Antenne oder zwei einfach polarisierte Antennen aufweisen. Wie oben bereits erwähnt ist dies vorteilhaft, weil sowohl dual polarisierte Antennen als auch einfach polarisierte Antennen kostengünstig verfügbar sind. Eine einzige dual polarisierte Antenne kann über zwei Ausgänge zwei unterschiedliche Polarisationen erzeugen, die jeweils in zwei Richtungen abstrahlen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Einrichtung zum Ermittelt einer Fahrtrichtung und/oder Position, die erfindungsgemäß nach einer der der zuvor genannten Ausführungsformen der Einrichtung für ein Fahrzeug ausgebildet ist.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zur Ermittlung einer Fahrtrichtung und/oder Position eines auf einer Fahrstrecke fahrenden Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer streckenseitigen Einrichtung, insbesondere einer Balise, die zum Aussenden von wenigstens einem Informationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, und mit wenigstens einer fahrzeugseitigen Einrichtung, die zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen von der streckenseitigen Einrichtung ausgebildet ist. Um die Fahrtrichtungsermittlung oder Positionsermittlung besonders einfach und zuverlässig auszugestalten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die fahrzeugseitige Einrichtung ebenfalls nach einer der zuvor genannten Ausführungsform ausgebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen dabei beispielhaft:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Ermittlung einer Fahrtrichtung und/oder Position;
Figur 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen streckenseitigen Einrichtung der Anordnung aus Figur 1;
Figur 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs beim Annähern der streckenseitigen Einrichtung gemäß Figur 2;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines Verlaufs von empfangenen elektromagnetischen Wellen durch die fahrzeugseitige Einrichtung gemäß Figur 3;
Figur 5: schematische Darstellung eines weiteren Verlaufs von empfangenen elektromagnetischen Wellen von der fahrzeugseitigen Einrichtung gemäß Figur 3;
Figur 6: schematische Darstellung eines kombinierten Verlaufs, berechnet aus den Verläufen der Figuren 4 und 5.

Zunächst wird die beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in Figur 1 beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung 1, mit der eine Fahrtrichtung F, F' eines Fahrzeugs 2 ermittelt werden kann.
Die Anordnung 1 weist eine fahrzeugseitige Einrichtung 3 und eine streckenseitige Einrichtung 4, 4` auf. Die fahrzeugseitige Einrichtung 3 ist in oder an dem Fahrzeug 2 angeordnet und die streckenseitige Einrichtung 4, 4' ist im Bereich einer Fahrstrecke 5 angeordnet, auf der sich das Fahrzeug 2 in der ersten Fahrtrichtung F oder der entgegengesetzten zweiten Fahrtrichtung F` bewegt. In der beispielhaften Ausführungsform der Figuren ist das Fahrzeug 2 als ein Schienenfahrzeug ausgebildet, die streckenseitige Einrichtung 4, 4` als eine Balise, beispielsweise eine Eurobalise, und die fahrzeugseitige Einrichtung 3 als eine Balisenleseeinrichtung ausgebildet. Eine Vielzahl von streckenseitigen Einrichtungen 4, 4' sind in an sich üblicher Weise entlang der Fahrstrecke 5 angeordnet und beispielsweise, wie in Figur 2 dargestellt, zwischen Schienen 6 der Fahrstrecke positioniert.
Die fahrzeugseitige Einrichtung 3 umfasst eine Antenne 7, eine Auswerteeinrichtung 8 und eine Kommunikationseinrichtung 9.
Die streckenseitige Einrichtung 4, 4' kann entweder als eine feste streckenseitige Einrichtung 4', beispielsweise eine Festdaten-Balise, ausgebildet sein oder alternativ auch als eine schaltbare streckenseitige Einrichtung 4, beispielsweise eineTransparentdaten-Balise. Die schaltbare streckenseitige Einrichtung 4 weist im Gegensatz zu der festen streckenseitigen Einrichtung 4` eine Verbindung zu einer streckenseitigen Signaleinrichtung 10 auf, über die Informationen beispielsweise zu oder von einem Stellwerk (nicht dargestellt) übermittelt werden können. Für die Erfindung ist es ohne Belang, ob die streckenseitige Einrichtung 4, 4` fest oder schaltbar ausgebildet ist.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung 1 wird die streckenseitige Einrichtung 4, 4', wie auch im Stand der Technik üblich, durch die fahrzeugseitige Einrichtung 3 aktiviert. Dazu sendet die Antennenanordnung 7 der fahrzeugseitigen Einrichtung 3 kontinuierlich ein Magnetfeld 11, beispielsweise mit einer Frequenz von 27 MHz, aus, das auch als TelePowering-Field bezeichnet werden kann. Wenn das Fahrzeug 2 die streckenseitige Einrichtung 4, 4' passiert, wird diese durch das Magnetfeld 11 mit Energie versorgt und aktiviert. Danach beginnt die streckenseitige Einrichtung 4, 4` ein Informationssignal 12 auszusenden. Das Informationssignal 12 enthält ein Datentelegramm, in dem, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Identifikationscode oder Positionsdaten der streckenseitigen Einrichtung 4, 4` enthalten sind. Mit diesen durch das Informationssignal 12 übermittelten Daten kann die fahrzeugseitige Einrichtung 3 die Position der streckenseitigen Einrichtung 4, 4' bestimmen und damit auch die Position des Fahrzeugs 2 zum Zeitpunkt, wenn die fahrzeugseitige Einrichtung 3 die streckenseitige Einrichtung 4, 4` passiert.
Die bisher beschriebenen Eigenschaften und Funktionen der erfindungsgemäßen Anordnung 1 entsprechen im Wesentlichen dem Stand der Technik, wie er beispielsweise bei ETCS Systemen Anwendung findet.
Im Folgenden werden nun die weiteren erfindungsgemäßen Eigenschaften und Funktionen, insbesondere zunächst mit Bezug auf die Figuren 2 und 3, beschrieben.
Figur 2 zeigt in schematischer Weise eine der streckenseitigen Einrichtungen 4 nach ihrer Aktivierung. Die streckenseitige Einrichtung 4 sendet das Informationssignal 12 in Form von elektromagnetischen Wellen 13, 13' aus. Die elektromagnetischen Wellen 13, 13' bilden ein elektromagnetisches Feld, das in den Figuren 2 und 3 im Wesentlichen kegelförmige dargestellt ist.
Zum Aussenden der elektromagnetischen Wellen 13 weist die streckenseitige Einrichtung 4, 4' eine Antenne 14 auf. Die Antenne 14 ist in der beispielhaften Ausführungsform der Figuren 2 und 3 eine dual polarisierte Antenne. Alternativ könnten auch zwei einfach polarisierte Antennen verwendet werden. Die Antenne 14 sendet, wie in Figur 2 dargestellt, in einer ersten Senderichtung +Y elektromagnetische Wellen 13 aus. In einer zweiten Senderichtung -Y werden ebenfalls elektromagnetische Wellen 13' von der Antenne 14 abgestrahlt. Die elektromagnetische Wellen 13 in der ersten Senderichtung +Y unterscheiden sich in wenigstens einer Eigenschaft von den elektromagnetischen Wellen 13' in der zweiten Senderichtung - Y. Bei der beispielhaften Ausführungsform in den Figuren ist diese Eigenschaft die Polarisation. Die elektromagnetischen Wellen 13 weisen nämlich eine erste Polarisation und die elektromagnetischen Wellen 13' eine zweite zur ersten unterschiedlichen Polarisation auf. Das Informationssignal 12 wird somit erfindungsgemäß mittels der elektromagnetischen Wellen 13, 13' ausgesendet, die jeweils die für die Ortung nötigen Daten übermitteln, sich aber in ihrer Polarisation unterscheiden. Die erste Senderichtung +Y verläuft dabei im Wesentlichen in der ersten Fahrtrichtung F und die zweite Senderichtung -Y im Wesentlichen in der zweiten Fahrtrichtung F'. Die erste Senderichtung +Y verläuft genau entgegengesetzt zu der zweiten Senderichtung -Y.
Figur 3 zeigt in sehr vereinfachter Weise das Fahrzeug 2 mit der fahrzeugseitigen Einrichtung 3, das sich in der ersten Fahrtrichtung F auf der Fahrstrecke 5 bewegt und sich der streckenseitigen Einrichtung 4 nähert und anschließend passiert. In Figur 3 sei die streckenseitige Einrichtung 4 bereits aktiviert und sendet, wie mit Bezug auf Figur 2 beschrieben, das Informationssignal 12 in Form der elektromagnetischen Wellen 13, 13' aus. Die streckenseitige Einrichtung 4 in Figur 3 ist gleich mit der in Figur 2.
Die fahrzeugseitige Einrichtung 3 weist bei der beispielhaften Ausführungsform in Figur 3 zwei Antennen 7, 7` auf. Jede Antenne 7, 7` ist als eine dual polarisierte Antenne ausgebildet. Alternativ wären auch zwei einfach polarisierte Antennen möglich, die in zwei Richtungen abstrahlen. Auch die Verwendung einer einzigen dual polarisierten Antenne wäre möglich. Die erste Antenne 7` ist bei der beispielhaften Ausführungsform in Figur 3 für einen Empfang der elektromagnetischen Wellen 13 mit der ersten Polarisation ausgebildet, und zwar sowohl in der ersten Fahrtrichtung F als auch in der zweiten Fahrtrichtung F'. Die zweite Antenne 7' dagegen ist zum Empfang von elektromagnetischen Wellen 13' mit der zweiten Polarisation ausgebildet, und zwar ebenfalls in beiden Fahrtrichtungen. Die Empfangsbereiche der Antennen 7, 7` sind in Figur 3 jeweils als kegelförmige Felder dargestellt. Gleiche Farben bedeuten gleiche Polarisationen, auch im Vergleich zur streckenseitigen Einrichtung 4.
Das Diagramm in Figur 4 zeigt einen Amplitudenverlauf des empfangenen Signals der ersten Antenne 7' beim Annähern bzw. Passieren der streckenseitigen Einrichtung 4. Dabei zeigt der rechte Graf 15 die Amplitude der co-polaren elektromagnetischen Wellen 13 und der linke Graf 16 die Amplitude der cross-polaren elektromagnetischen Wellen 13`. Durch die gleiche Polarisation ist die Antenne 7' für den Empfang der co-polaren elektromagnetischen Wellen 13 optioniert ausgebildet. Die cross-polaren Wellen 13' werden zum Großteil herausgefiltert, weil die Antenne 7' für deren Empfang nicht optimiert ist. Die Polarisationsverluste sind somit hoch.
Figur 5 zeigt den Amplitudenverlauf für das empfangene Signal der zweiten Antenne 7 beim Annähern bzw. Passieren der streckenseitigen Einrichtung 4 in der Fahrtrichtung F. Hier zeigt nun der linke Graf 17 die Amplitude der co-polaren elektromagnetischen Wellen 13' und der rechte Graf 18 den Amplitudenverlauf der cross-polaren elektromagnetischen Wellen 13. Diesmal ist die Antennenanordnung 7 für die co-polaren Wellen 13' optimiert. Die cross-polaren Wellen 13 werden größtenteils herausgefiltert und ergeben nur ein schwächeres Signal.
In den Figuren 4 - 6 ist jeweils auf der Abszisse die Wegstrecke in Richtung Y (Figur 2) und auf der Ordinate die aus den empfangenen Wellen berechnete Amplitude dargestellt.
Figur 6 zeigt die kombinierten zusammengerechneten Amplitudenverläufe aus den Figuren 4 und 5. Dabei zeigt der rechte Graf 19 den Amplitudenverlauf für die von der Antennenanordnung 7' empfangenen elektromagnetischen Wellen und der Graf 20 den Amplitudenverlauf der von der Antennenanordnung 7 empfangenen elektromagnetischen Wellen. Die Maximalwerte der Verläufe werden berechnet und deren Positionen a, b und deren Reihenfolge, in denen sie aufgetreten sind, abgespeichert. Zusätzlich wird ein Kreuzungspunkt der Grafen 19, 20 und dessen Position C berechnet und gespeichert.
Die Erfindung bestimmt aus mindestens einem der in den Figu-ren 4 bis 6 dargestellten Verläufe die Fahrtrichtung F, F` und/oder die Position 0.
Die Antennenanordnung 7' registriert zunächst eine niedrige Amplitude und später eine hohe und die Antennenanordnung 7 zunächst eine hohe Amplitude und später eine niedrige. Ferner ist bekannt, dass die streckenseitige Einrichtung 4 elektromagnetische Wellen 13 mit der ersten Polarität in der ersten Senderichtung +Y aussendet und elektromagnetische Wellen 13' mit der zweiten Polarisation in der zweiten Senderichtung -Y. Diese Information kann in einer Datenbank festgehalten sein. Folglich kann die Auswerteeinrichtung 8 ermitteln, dass sich das Fahrzeug 2 in der ersten Fahrtrichtung F bewegt.
Weiterhin wird auch die Relativposition des Fahrzeugs bzw. der fahrzeugseitigen Einrichtung 3 zur streckenseitigen Einrichtung 4,, 4` aus den Grafen 19, 20 ermittelt. In Figur 4 -6 ist die genaue Position der streckenseitigen Einrichtung 4, 4` bei Y = 0. Diese kann z. B. ermittelt werden aus der Position c des Kreuzungspunkts in Figur 6 oder aus der Mitte zwischen den Positionen a und b ( $\frac{a + b}{2}$
). Zur Erhöhung der Genauigkeit können alle drei Punkte verwendet werden.
Eine Bedingung für die korrekte Funktion beim Empfangen des Informationssignals 2 ist eine Positionierung der Antennen 7, 7', 14 der fahrzeugseitigen oder der streckenseitigen Einrichtungen im Fernfeld. Im Fernfeld ist die Polarisation stabil. Dies kann durch die Nutzung von höheren Frequenzen unterstützt werden, wie beispielsweise in der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2016 215 696 beschrieben. Durch höhere Frequenzen kann der Nahfeldbereich verkleinert und der Fernfeldbereich entsprechend vergrößert werden.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Fahrtrichtung (F, F`)und/oder einer Position eines auf einer Fahrstrecke (5) fahrenden Fahrzeugs (2), das als ein Schienenfahrzeug ausgebildet ist, bei dem von einer streckenseitigen Einrichtung (4, 4'), die als eine Balise ausgebildet ist, wenigstens ein Informationssignal (12) in Form von elektromagnetischen Wellen (13, 13') ausgesendet und von einer fahrzeugseitigen Einrichtung (3) empfangen wird,
wobei die elektromagnetischen Wellen (13, 13') in einer ersten Senderichtung (+Y) mit einer ersten Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung (-Y) mit einer von der ersten Eigenschaft unterscheidbaren zweiten Eigenschaft ausgesendet werden und

sowohl die elektromagnetischen Wellen (13) mit der ersten Eigenschaft als auch die elektromagnetischen Wellen (13') mit der zweiten Eigenschaft empfangen werden und daraus die Fahrtrichtung (F, F') und/oder Position ermittelt wird, wobei die erste Senderichtung (+Y) zumindest teilweise in einer ersten Fahrtrichtung (F) und die zweite Senderichtung (-Y) zumindest teilweise in einer zweiten Fahrtrichtung (F') verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass

die Verläufe, insbesondere Amplitudenverläufe, für die empfangenen elektromagnetischen Wellen mit der ersten und der zweiten Eigenschaft ermittelt werden und daraus die Fahrtrichtung (F, F') bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass als erste und zweite Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen (13, 13') unterschiedliche Polarisationen verwendet werden, so dass die elektromagnetischen Wellen in der ersten Senderichtung (+Y) mit einer ersten Polarisation und in der zweiten Senderichtung (-Y) mit einer von der ersten Polarisation unterscheidbaren zweiten Polarisation ausgesendet werden.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise die elektromagnetischen Wellen (13, 13') mit der ersten Eigenschaft optimiert empfangen und die elektromagnetischen Wellen (13, 13') mit der zweiten Eigenschaft teilweise herausgefiltert werden.
Einrichtung (3) für ein Fahrzeug (2), das als ein Schienenfahrzeug ausgebildet ist, zum Ermitteln einer Fahrtrichtung (F, F') und/oder Position, wobei die Einrichtung wenigstens eine Antenne (7, 7') aufweist, die zum Empfangen von wenigstens einem Informationssignal (12) in Form von elektromagnetischen Wellen (13, 13') von einer streckenseitigen Einrichtung (4, 4') ausgebildet ist,
wobei die Antenne (7, 7') zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen (13, 13') ausgebildet ist, wobei die elektromagnetischen Wellen (13, 13') in einer ersten Senderichtung (+Y) eine erste Eigenschaft und in einer zweiten Senderichtung (-Y) eine von der ersten Eigenschaft unterscheidbare zweite Eigenschaft aufweisen, und

die Einrichtung (3) für ein Fahrzeug (2) wenigstens eine Auswerteeinrichtung (8) aufweist, die die Fahrtrichtung (F, F') und/oder Position aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen ermittelt, wobei die erste Senderichtung (+Y) zumindest teilweise in der ersten Fahrtrichtung (F) und die zweite Senderichtung (-Y) zumindest teilweise in der zweiten Fahrtrichtung (F') verlaufen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (8) zum Ermitteln der Verläufe, insbesondere der Amplitudenverläufe, der empfangenen elektromagnetischen Wellen (13, 13') mit der ersten und der zweiten Eigenschaft und zum Bestimmen der Fahrtrichtung (F, F') daraus ausgebildet ist.
Einrichtung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Wellen (13, 13') mit unterschiedlichen Polarisationen als erste und zweite Eigenschaften zu empfangen, so dass die elektromagnetischen Wellen (13, 13') in der ersten Senderichtung (+Y) eine erste Polarisation und in der zweiten Senderichtung (-Y) eine von der ersten Polarisation unterscheidbare zweite Polarisation aufweisen.
Einrichtung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung wenigstens eine dual polarisierte Antenne oder zwei einfach polarisierte Antennen aufweist.
Einrichtung (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) zum optimierten Empfangen der elektromagnetischen Wellen (13, 13') mit der ersten Eigenschaft und zum teilweisen herausfiltern der elektromagnetischen Wellen (13, 13') mit der zweiten Eigenschaft ausgebildet ist.
Fahrzeug (2), das als ein Schienenfahrzeug ausgebildet ist, mit einer Einrichtung (3) zum Ermitteln einer Fahrtrichtung und/oder Position, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) nach einem der oben genannten Ansprüche 4 bis 7 ausgebildet ist.
Anordnung (1) zum Ermitteln einer Fahrtrichtung (F, F') und/oder Position eines auf einer Fahrstrecke (6) fahrenden Fahrzeugs (2), das als ein Schienenfahrzeug ausgebildet ist, mit wenigstens einer streckenseitigen Einrichtung (4, 4'), die als eine Balise ausgebildet ist, die zum Aussenden von wenigstens einem Informationssignal (12) in Form von elektromagnetischen Wellen (13, 13') ausgebildet ist,
und
mit wenigstens einer fahrzeugseitigen Einrichtung (3), die zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen (13, 13') von der streckenseitigen Einrichtung (4, 4') ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Einrichtung (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 7 ausgebildet ist.