[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Gleisabschnittes,
auf dem Schienenfahrzeuge, wie Personenzüge und Güterzüge, verkehren.
[0002] Vorrichtungen zur Überwachung eines Gleisabschnittes sind beispielsweise aus [1],
R. Hämmerli, Die Grundsätze der Sicherungsanlagen für den Eisenbahnbetrieb, Bd. 1,
Schweizerische Bundesbahnen SBB, Februar 1990, bekannt. Auf Seite 277 sind Gleisstromkreise beschrieben, die der automatischen Frei- und Belegtmeldung
von Gleisabschnitten dienen. Bei diesen Vorrichtungen werden gegeneinander isolierte
Schienen des Gleises in einen Stromkreis einbezogen, in welchem der Unterschied des
Widerstandes oder der Impedanz zwischen den beiden Schienen bei freiem oder belegtem
Gleis gemessen und ausgewertet wird. Die Zuverlässigkeit der Messung des Zustandes
eines Gleisabschnittes ist dabei von verschiedenen Faktoren abhängig, wie dem minimalen
Bettungswiderstand des Gleises, dem maximalen Kurzschlusswiderstand bei Belegung des
Gleisabschnittes durch Fahrzeugachsen, d.h. dem Grenzwiderstand zwischen den Schienen,
der bei den ungünstigsten Verhältnissen als Belegung angezeigt werden muss.
[0003] Die bei Belegung resultierende Nebenschlussempfindlichkeit fällt umso günstiger aus,
je weiter die Grenzwerte der genannten Widerstände auseinander liegen. Der minimale
Bettungswiderstand liegt bei einem Streckengleis bei etwa 2,5 Ohm/km und der maximale
Kurzschlusswiderstand liegt bei Gleisabschnitte über 300 m bei etwa 0,5 Ohm. Dabei
ist zu beachten, dass die genannten Widerstände von atmosphärischen Verhältnissen
beeinflusst werden, welche die Messung nur schon der Belegung des Gleisabschnittes
erschweren.
[0004] Wie dies in [2],
US7,523,893 beschrieben ist, können auch die Verschmutzung der Geleise oder ein geringes Gewicht
der Schienenfahrzeuge die Messung beeinträchtigen. Zur Vermeidung dadurch resultierender
Probleme ist in [2] vorgeschlagen, in Serie zu einem die Schienen verbindenden Shunt-Widerstand
einen Schalter vorzusehen, der bei Ankunft eines Schienenfahrzeugs geöffnet wird und
ansonsten verschlossen ist. Bei geschlossenem Schalter fliesst der Strom daher durch
die erste Schiene, den Shunt-Widerstand und die zweite Schiene zu einer Vorrichtung
zur Messung des Stroms, die beispielsweise ein Relais enthält, welches in diesem Gleiszustand
angezogen ist.
[0005] Sobald der Gleisabschnitt durch ein Schienenfahrzeug belegt wird, öffnet der Schalter,
so dass der Strom durch den Shunt-Widerstand unterbrochen wird. Sofern der durch die
Radachse und die Räder gebildete Kurzschlusswiderstand genügend tief ist, ändert die
Impedanz in Abhängigkeit der Position des Schienenfahrzeugs. Sofern der Kurzschlusswiderstand
hingegen zu hoch ist, wird nach dem Öffnen des Schalters eine erhöhte Impedanz gemessen.
In beiden Fällen, bei erhöhter und reduzierter Impedanz wird ein Belegtzustand festgestellt.
Insgesamt kann ein Belegtzustand daher mit erhöhter Sicherheit festgestellt werden.
[0006] In [1], Seite 277, ist zur erforderlichen Sicherheit festgehalten, dass die Freimeldung
eines Gleisabschnitts eine Sicherheitsfunktion ist, weshalb eine Freimeldeeinrichtung
oft als Ruhestromkreis konzipiert wird. Ein solcher RuheStromkreis reagiert bei Versagen
der Anlage, wie Stromausfall, Unterbruch, Schienenbruch, Schienenkurzschluss und Gerätedefekt,
mit einer Belegtanzeige und hat im Ereignisfall somit eine betriebshemmende Funktion.
Die Korrektheit von Meldungen der Überwachungsvorrichtungen muss daher stets gewährleistet
sein.
[0007] Gemäss [2] kann durch Überwachung der Änderung der Impedanz und Zeit die Geschwindigkeit
des Schienenfahrzeugs ermittelt werden. In Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs
wird in der Folge die Position des Schienenfahrzeugs ermittelt. Die Ermittlung präziser
und zuverlässiger Informationen zu einem als belegt gemeldeten Schienenabschnitt würde
es erlauben, diesen Schienenabschnitt besser zu nutzen und beispielsweise zwei oder
mehrere Züge gleichzeitig in den Schienenabschnitt aufzunehmen. Das Streckennetz könnte
daher mit einer höheren Dichte befahren und besser genutzt werden. D.h., bisher nicht
genutzte zeitliche Reserven können ermittelt und genutzt werden.
[0008] Die Ermittlung von Informationen zur Position und der Bewegung des Schienenfahrzeugs
ist bei dem in [2] beschriebenen Verfahren jedoch von zahlreichen Faktoren und Einflüssen
abhängig, weshalb, unter Berücksichtigung der Sicherheitsanforderungen, verwertbare
Informationen entweder nicht oder nur mit hohem Aufwand ermittelt werden können. Sofern
die Geschwindigkeit innerhalb eines Gleisabschnitts temporär ändert und der Zug gegebenenfalls
anhält, muss die Position des Zuges zwischengespeichert und mit entsprechendem Aufwand
nachgeführt werden. Weiterhin ist zu beachten, dass eine absichtliche oder unerwünschte
selbsttätige Entkopplung eines oder mehrerer Schienenfahrzeuge von einem Zug nicht
erfasst werden kann.
[0009] Zur Ortung von Schienenfahrzeugen werden in der Praxis daher zumeist Funkortungsverfahren
verwendet, bei denen der Funkverkehr zu ortsfesten Funkstationen, Transpondern bzw.
Balisen oder Satelliten ausgewertet und Positionsdaten präzise ermittelt werden.
[0010] Verfahren, bei denen die Ortung einer Zugskomposition anhand streckengebundenen Funkstationen
bzw. Balisen, sind beispielsweise aus [3],
US20030105560A1 oder [4],
US20040267415A1, bekannt. In [4] ist ausgeführt, dass ein Streckennetz bei geeigneter Ortung der
Schienenfahrzeuge um 10% bis 20% besser genutzt werden könnte. In [4] ist ferner das
European Rail Traffic Management System/ European Train Control System (ERTMS/ETCS)
beschrieben, welches zur Übertragung von Informationen unter anderem das Mobilfunknetz
GSM-R nutzt.
[0011] Verfahren, in denen die Ortung einer Zugskomposition anhand des Global Positioning
Systems GPS erfolgt, sind beispielsweise aus [5],
US5682139A, und [6],
US7317987B2, bekannt.
[0012] Aus [7],
DE19822803A1, ist ein Verfahren bekannt, bei dem voneinander unabhängige Schienenfahrzeuge oder
Züge über Funk miteinander in Kontakt treten, Positionsdaten austauschen und die Geschwindigkeit
der Fahrzeuge derart regeln, dass ein vorgegebener Bremsabstand eingehalten wird.
[0013] Die genannten Verfahren erfordern einen relativ hohen Aufwand hinsichtlich der Anlagen
und Installationen sowie der Kommunikation von den Fahrzeugen zur Leitstelle. Mit
steigender Komplexität ergeben sich zudem Sicherheitsrisiken, die wiederum mit entsprechendem
Aufwand oder Betriebsrestriktionen unter Kontrolle zu halten sind.
[0014] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Überwachung von Gleisabschnitten anzugeben, bei denen die oben beschriebenen
Nachteile vermieden werden.
[0015] Insbesondere sind ein leicht beherrschbares Verfahren und eine mit geringem Aufwand
realisierbare Vorrichtung zu schaffen, anhand derer die Position und/oder die Geschwindigkeit
eines oder mehrerer Schienenfahrzeuge in wenigstens einem Gleisabschnitt ermittelt
werden kann.
[0016] Anhand des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung soll es somit möglich
sein, das Schienennetz und dessen
[0017] Einrichtungen sowie die Fahrzeuge und Ressourcen effizienter zu nutzen und den Fahrbetrieb
vorteilhafter zu steuern, so dass auch Energieeinsparungen möglich sind.
[0018] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gelöst, welche die in
Anspruch 1 bzw. 11 angegebenen Merkmale aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
[0019] Das Verfahren dient der Überwachung von mit Schienenfahrzeugen befahrenen Gleisabschnitten,
die zwei parallel geführte Schienen mit gegeneinander isolierten Schienenabschnitten
und wenigstens einen Einkopplungspunkt und/oder Auskopplungspunkt aufweisen, über
den wenigstens eine Messvorrichtung Abfragesignale in wenigstens einen der zu überwachenden
Gleisabschnitte ein- und Antwortsignale daraus auskoppeln kann.
[0020] Erfindungsgemäss ist der Gleisabschnitt in einen oder mehrere Sektoren unterteilt,
in denen je wenigstens ein Antwortmodul an die beiden Schienenabschnitte angeschlossen
oder dazwischen angeordnet ist, welches von der Messvorrichtung zugeführte Signale
individuell verändert oder dazu individuelle Antwortsignale an die Schienenabschnitte
abgibt, die von der Messvorrichtung erfasst, geprüft und einem entsprechenden Belegungszustand
zugeordnet werden.
[0021] Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die Bestimmung des Belegungszustands des
wenigstens einen Gleisabschnitts. Dabei liefert das Verfahren nicht nur die Antwort
darauf, ob der Gleisabschnitt belegt ist oder nicht bzw. ob ein Schienenfahrzeug in
den Gleisabschnitt eingefahren ist, sondern eine Abbildung des Belegungszustands des
Gleisabschnitts mit beliebig hoher Auflösung und Zustandsinformationen über Kompositionen
von Schienenfahrzeugen. Anhand des Verfahrens kann festgestellt werden, wie viele
Schienenfahrzeuge oder Fahrzeugkompositionen in den Gleisabschnitt eingefahren sind,
welche Abstände zwischen den eingefahrenen Schienenfahrzeugen vorhanden sind, und
welche Länge eingefahrene Zugskompositionen aufweisen. Ferner können Veränderung einer
Zugskomposition festgestellt werden, die bei Abkopplung eines Schienenfahrzeugs auftreten.
Zudem können Informationen, wie die einfache Belegung des Gleisabschnitts die Anzahl
der in den Gleisabschnitt eingefahrenen und daraus ausgefahrenen Fahrzeugachsen, sowie
die Geschwindigkeiten der einzelnen Schienenfahrzeuge gemessen werden.
[0022] Aufgrund der gewonnenen Informationen kann ein Gleisabschnitt daher effizienter und
sicherer genutzt werden. Die Funktionalität der Vorrichtung ist dabei skalierbar,
so dass für jeden Schienenabschnitt die wünschbaren Informationen gewonnen werden
können. Eine Messvorrichtung kann dabei einen oder mehrere Gleisabschnitte einer oder
mehrerer Fahrspuren überwachen, wodurch der Einsatz der Mittel ökonomisch gestaltet
werden kann.
[0023] Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung einfach ausgestaltet ist und nur
stationär installierte Vorrichtungsteile benötigt. Eine Kommunikation mit den Schienenfahrzeugen
ist nicht erforderlich, weshalb die Anlage einfach beherrschbar ist und Kommunikationsprobleme
vermieden werden können. Dabei ist die erfindungsgemässe Vorrichtung jedoch kompatibel
mit bekannten Sicherungsanlagen, wie sie heute eingesetzt werden. D.h., die erfindungsgemässe
Vorrichtung kann mit geringem Aufwand an bestehende Kommunikationssysteme angepasst
werden, um weiterführende Informationen zu gewinnen, welche für den Anwender wünschenswert,
für die Bestimmung des Belegungszustands jedoch nicht zwingend erforderlich sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung fügt sich ideal in bestehende Systeme ein und kann
dort eingesetzt werden, wo Gleisabschnitte mit geringem Aufwand besser genutzt und/oder
besser abgesichert werden sollen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt es nämlich,
einfache Belegungszustände bereits mit einem geringen Grad an Ausrüstung einfach zu
ermitteln.
[0024] Besonders vorteilhaft ist ferner, dass der Zustand eines überwachten Gleisabschnitts
detailliert geprüft werden kann, um die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten und allfällige
Defekte zu lokalisieren und rechtzeitig Wartungsmassnahmen einzuführen. Mit geringen
Mehrkosten kann die erfindungsgemässe Vorrichtung zudem redundant ausgestaltet werden,
so dass der Ausfall einzelner Elemente der Vorrichtung den Betrieb der Anlage nicht
gefährdet und die Wartungsarbeiten zu einem passenden Zeitpunkt durchgeführt werden
können.
[0025] Aufgrund der Möglichkeit der detaillierten Prüfung des Gleisabschnitts ist es ferner
möglich, Manipulationen Dritter unverzüglich zu erkennen. Dabei ist es Dritten nicht
möglich, das System derart zu verändern, ohne dass dieses routinemässig festgestellt
wird oder dass eine Gefahrensituation resultiert.
[0026] Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, Abfragesignale in den Schienenabschnitt
einzuspeisen, die in Abhängigkeit der Funktion der Antwortmodule und in Abhängigkeit
des Belegungszustandes des Gleisabschnitts verändert werden.
[0027] Dabei können aktive und/oder passive Antwortmodule vorgesehen werden, denen eine
Gleichspannung, eine Wechselspannung mit konstanter Frequenz, eine Wechselspannung
mit mehreren Frequenzen, eine Wechselspannung mit ändernder Frequenz oder ein Wechselspannungsimpuls
zugeführt werden kann.
[0028] Vorteilhaft können Antwortmodule eingesetzt werden, bei denen individuelle Meldungen
permanent oder nur bei Belegung des Gleisabschnitts zur Messvorrichtung übertragen
werden.
[0029] Vorteilhaft können induktive Funkanlagen eingesetzt werden, die z.B. in [8],
Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch, 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2002, beschrieben sind (siehe z.B. die Seiten 29-62). RFID-Systeme mit Schreib- und Lesereichweiten
bis zu etwa 1 m werden dem Begriff "Remotecoupling-Systeme" untergeordnet, die fast
ausschliesslich eine induktive (magnetische) Kopplung von Lesegerät und Transponder
und Frequenzen typischerweise in den Bereichen von 135 kHz, 13,56 MHz oder 27,125
MHz verwenden, in denen die Wellenlängen um ein Vielfaches grösser sind, als die Entfernung
zwischen Leser-Antenne und Transponder.
[0030] Antwortmodule, die RFID-Module umfassen, können dabei über die Gleisabschnitte permanent
gespeist werden. Alternativ können Antwortmodule induktiv gespeist werden, wenn durch
eine eingefahrene Fahrzeugachse eine Schlaufe gebildet wird.
[0031] Antwortmodule, die über die Schienenabschnitte gespeist werden, sind vorzugsweise
permanent aktiv und übertragen periodisch Antwortsignale zur Messvorrichtung. Ferner
kann eine Kommunikation zwischen der Messvorrichtung und den Antwortmodulen realisiert
werden, bei der Instruktionen zu den Antwortmodulen und Statusinformationen zurück
gesandt werden. Sobald ein Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt einfährt, wird dieser
Datentransfer verändert. Beim Einfahren eines Schienenfahrzeugs bzw. dessen vorderster
Achse resultiert eine elektrische Schlaufe, welche mit der Fahrt des Schienenfahrzeugs
wandert und demzufolge die einzelnen Antwortmodule passiert. In der Folge werden nur
noch die Antwortsignale der Antwortmodule zur Messvorrichtung übertragen, die innerhalb
der Schlaufe liegen. Während bei fehlender Belegung des Gleisabschnitts Telegramme
von allen Antwortmodulen empfangen werden, entfallen die Telegramme der Antwortmodule
sequenziell mit der Bewegung des Schienenfahrzeugs.
[0032] Antwortmodule, die über die Schlaufe gespeist werden, die durch die erste Fahrzeugachse
des Schienenfahrzeugs gebildet wird, werden nur bei Belegung des Gleisabschnitts aktiv.
Mit der gebildeten Schlaufe werden die Antwortmodule aktiviert und geben Signale ab.
Diese Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorzugsweise in Kombination mit einer nachstehend
beschriebenen Prüfvorrichtung eingesetzt, bei der ein Belegungszustand durch Schliessen
eines Schalters simuliert wird.
[0033] In einer weiteren prinzipiellen Ausgestaltung wird der Gleisabschnitt anhand der
Antwortmodule zu einem Schwingungssystem ausgebaut, welches verschiedene Eigenresonanzen
aufweist, die von der Messvorrichtung angeregt und anschliessend erfasst werden. Sofern
der Gleisabschnitt frei ist, treten alle Eigenresonanzen in Erscheinung. Erst mit
der Einfahrt eines Schienenfahrzeugs in den Gleisabschnitt werden einzelne der Eigenresonanzen
unterdrückt. Bei diesem System wird ein Schienenabschnitt vorzugsweise in einzelne
Schienenelemente aufgeteilt, zwischen denen Impedanz-Elemente eingefügt werden. Aufgrund
der eingefügten Impedanzen wird nur der Teil des Gleisabschnitts kurz geschlossen
auf dem sich eine Fahrzeugachse befindet. Z.B. werden Spulen mit Ferritkernen eingesetzt,
die für Gleichstrom eine tiefe und für hohe Frequenzen eine entsprechend hohe Impedanz
aufweisen. Dadurch können konventionelle Einrichtungen mit Gleichstromkreisen in Kombination
mit erfindungsgemässen Vorrichtungen eingesetzt werden.
[0034] In einer vorzugsweisen Ausgestaltung werden innerhalb eines Sektors zwei Antwortmodule
in einem Abstand angeordnet, der vorzugsweise kleiner ist, als der Abstand der Achsen
des Schienenfahrzeugs. Die beiden Antwortmodule bewirken bei der Überfahrt des Schienenfahrzeugs
Signaländerungen in zeitlich kurzen Abständen, die vorteilhaft zur Zählung der Achsen
und/oder zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden können.
[0035] Die Analyse der Antwortsignale, die kontinuierlich oder nach Abgabe eines Impulses
empfangen werden, umfasst in einer vorzugsweisen Ausgestaltung eine Frequenzanalyse,
die gegebenenfalls anhand einer Fourier-Transformation durchgeführt wird. Das Schwingungssystem
des Schienenabschnitts wird dabei mittels eines Impulses angeregt, wonach von der
Messvorrichtung ein Signalgemisch erfasst wird, welches in der Amplitude exponentiell
abnimmt. Mittels der Fourier-Analyse kann festgestellt werden, welche Resonanzfrequenzen
mit welcher Amplitude vorhanden sind, wonach ein entsprechender Belegungszustand ermittelt
wird.
[0036] Durch Einkopplung von Abfragesignalen und Auskopplung der dazu korrespondierenden
Antwortsignale an geeigneten Kopplungspunkten kann die Position des Schienenfahrzeugs
oder einer Kombination von miteinander verbundenen oder voneinander getrennten Schienenfahrzeugen
mit den oben beschriebenen Verfahren präzise bestimmt werden.
[0037] Die Antwortsignale können auf verschiedene Arten ausgewertet werden. Besonders vorteilhaft
können die Antwortsignale mit zuvor ermittelten Signalmustern verglichen werden, die
zu verschiedenen Belegungszuständen korrespondieren, für die die Belegungszustände
bekannt sind. Dabei können komplexe Belegungszustände zuverlässig ermittelt werden,
bei denen zum Beispiel mehrere Schienenfahrzeuge oder Kompositionen voneinander getrennt
innerhalb des Schienenabschnitts verkehren. Sofern eine Abweichung zu bekannten Signalmustern
erkannt wird, kann die Signalisierung entsprechend geändert werden, um den Verkehr
anzuhalten, bis die Belegungsinformationen geklärt sind. Ferner wird vorzugsweise
eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt, bei der nicht nur die Übereinstimmung der
Signalmuster, sondern auch der logische Zusammenhang des ermittelten Belegungszustandes
mit dem zuvor festgestellten Zustand des Gleisabschnitts, gegebenenfalls unter Berücksichtigung
von Verkehrsdaten und/oder Fahrplandaten geprüft wird. Dabei kann das System die ermittelten
Daten laufend verifizieren und verbessern. Aufgrund von Signalmustern, die sich regelmässig
wiederholen, resultieren wertvolle und zuverlässige Referenzdaten, die gewährleisten,
dass Fehler praktisch ausgeschlossen werden können. Für seltene Fälle, in denen eine
Übereinstimmung der ermittelten Daten mit den Referenzdaten nicht erreicht werden
kann, wird hingegen eine Sicherheitsroutine vorgesehen, welche den Verkehr in den
betroffenen Gleisabschnitten beispielsweise still legt, bis die Situation geklärt
ist. Vorzugsweise wird somit ein selbstlernendes System realisiert, welches sich laufend
an das überwachte System anpasst und komplexe Informationen korrekt verarbeiten kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sammelt die erfindungsgemässe Vorrichtung daher
Erfahrungswerte, insbesondere Signalmuster für dazu korrespondierende Belegungszustände.
Mit den gesammelten Erfahrungen kann die Vorrichtung in der Folge nicht nur spezifische
Belegungen ermitteln, sondern gegebenenfalls sogar zwischen unterschiedlichen Zugskompositionen
unterscheiden, die diese Belegungszustände hervorrufen. Aufgrund der gesammelten Daten
können Falschmeldungen somit vermieden werden. Bei einer Abweichung von einem ersten
Referenz-Signalmuster kann aufgrund der Erfahrungswerte festgestellt werden, dass
das vorliegende Signalmuster zu einem weiteren Referenz-Signalmuster passt. Vorzugsweise
werden Signalmuster in einer Testphase gesammelt, bevor allfällige Einschränkungen
des Betriebs aufgehoben werden. Die Auswertung von Daten kann anhand verschiedener
Verfahren einschliesslich neuronaler Netzwerke erfolgen.
[0038] Anhand der Erfahrungswerte können ferner störende Signalquellen ermittelt und beseitigt
werden. Sofern beispielsweise ein systemfremder Transponder zufällig oder missbräuchlich
in den Betriebsbereich der erfindungsgemässen Vorrichtung gerät, so kann dieser detektiert
und beseitigt werden. Ferner können dessen Signale unterdrückt werden, so dass die
weitere Messung nicht beeinflusst wird.
[0039] Die Antwortmodule der RFID-Technologie können ferner mit periodisch ändernden Passworten
ausgerüstet werden, so dass die eingegangenen Signale authentisiert werden können.
[0040] Ferner können die Antwortmodule selektiv oder gesamthaft abgefragt werden. Es können
alle Verfahren der RFID-Technologie vorteilhaft eingesetzt werden. Die Abfrage erfolgt
vorzugsweise innerhalb von kurzen zeitlichen Abständen von wenigen Zehntelsekunden
bis zu einigen Sekunden.
[0041] Nach der Installation der Vorrichtung, zu Beginn der Testphase, werden die Positionen
aller Antwortmodule ermittelt. Beispielsweise werden die Positionen anhand eines Messwagens
verifiziert, mit dem die Gleisabschnitte abgefahren werden. Die Positionen der Antwortmodule
können daher zumindest mit der Präzision des Global Positioning Systems (GPS) erfasst
werden.
[0042] In vorzugsweisen Ausgestaltungen wird in wenigstens einem der Sektoren des Gleisabschnitts
ein Schalter vorgesehen, der geschlossen wird, um einen Belegungszustand zu simulieren
und die Anlage zu prüfen oder um den Gleisabschnitt zu unterteilen und die Teile separat
zu vermessen.
[0043] Die Vorrichtung kann daher periodisch, in zeitlichen Abständen von wenigen Sekunden
nicht nur den Belegungszustand, sondern auch die einwandfreie Funktion der Anlage
prüfen. Anhand der erfindungsgemässen Vorrichtung können somit wertvolle zusätzliche
Informationen hinsichtlich des Belegungszustandes des Schienenabschnitts gewonnen
werden, deren Integrität durch periodische Prüfung der Anlage gesichert werden kann.
[0044] Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann vorteilhaft an Änderungen des Gleissystems
angepasst und für die Gewährleistung der Sicherheit des Personals bei der Durchführung
solcher Änderungen eingesetzt werden. Bei Gleisarbeiten werden Antwortmodule wahlweise
an den kritischen Stellen gesetzt oder installiert. Beispielsweise werden Antwortmodule
vor und nach einer Baustelle installiert, so dass die Überwachung und Steuerung des
Schienenverkehrs in diesem bereich anhand der erfindungsgemässen Vorrichtung erfolgen
kann. Zu beachten ist, diese temporären Erweiterungen der Vorrichtung, die grosse
Vorteile mit sich bringen, keinen nennenswerten Aufwand verursachen. Dabei werden
vorzugsweise programmierbare Antwortmodule eingesetzt, mittels denen Statusinformationen
an die Leitstelle abgegeben werden können. Beispielsweise können mittels der temporär
eingesetzten Antwortmodule der Beginn, der Stand und der Abschluss der Bauarbeiten
sowie bestimmte Anforderungen, wie eine zulässige Maximalgeschwindigkeit, zur Messvorrichtung
übertragen werden. Die Leitstelle kann daher den Fortschritt der Arbeiten verfolgen
und den Verkehr entsprechend steuern oder umleiten.
[0045] Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorteilhaft mit Verfahren der Verkehrslenkung
kombiniert werden, durch die gewährleistet wird, dass der Verkehr effizient und ökonomisch
abgewickelt wird. Gemäss [9],
Markus Halder, Das SBB Energiesparprogramm, suissetraffic Fachtagung Bahntechnologie
- Energieoptimierung, 13. November 2009, wird mit einem Energiesparprogramm der SBB eine Energieeinsparung von 47 GWh angestrebt.
37 GWh entfallen davon auf eine optimierte Betriebsführung bzw. Betriebsleitung und
einen optimierten Fahrbetrieb. Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das Verfahren
stellen dem Verkehrsleitsystem und den Lokomotivführern grundlegende Informationen
zur Verfügung, welche es erlauben, den Verkehr optimal zu steuern und einen flüssigen
Verkehrsablauf zu gewährleisten. Aufgrund der ermittelten Positionsdaten können für
die Schienenfahrzeuge optimale Geschwindigkeiten berechnet werden, mit denen die Destinationen
mit einer minimalen Anzahl von Brems- und Beschleunigungsvorgängen und somit mit einem
Minimum an Energieverbrauch und einem Maximum an Fahrkomfort erreicht werden können.
[0046] Für die Umsetzung der mit der erfindungsgemässen Vorrichtung gewonnenen Informationen
werden vorzugsweise alle vorhandenen Kommunikations-, Steuerungs- und Sicherungssysteme,
wie das ETCS (European Train Control System) eingesetzt. Die vom Steuerungssystem
(z.B. ETCS) gewonnen Informationen können vorteilhaft mit den Informationen verknüpft
werden, die mit der erfindungsgemässen Vorrichtung gewonnen werden. Während mit dem
erfindungsgemässen Verfahren der Belegungszustand mit den Positionen der Schienenfahrzeuge
ermittelt werden kann, werden vom Steuerungssystem die Identifikationsnummern bzw.
Zugnummern der Schienenfahrzeuge ermittelt. Anhand der Zugnummer können in der Folge
die Eigenschaften der Schienenfahrzeuge bzw. der Fahrzeugkompositionen ermittelt und
daraus geeignete Steuerdaten abgeleitet werden. Beispielsweise wird ermittelt, dass
eine erste Fahrzeugkomposition ein Personenzug mit einem kurzen Bremsweg und eine
zweite Fahrzeugkomposition ein Güterzug mit einem längeren Bremsweg ist. Unter Berücksichtigung
der Bremswege und der Fahrtrichtungen können daher unter Beachtung des erforderlichen
Abstandes die optimalen Fahrgeschwindigkeiten berechnet werden.
[0047] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1, die der Überwachung von Gleisabschnitten n-1,
n, n+1 dient, die zwei parallel geführte Schienen A, B mit gegeneinander isolierten
Schienenabschnitten An; Bn und wenigstens einen Einkopplungspunkt und/oder Auskopplungspunkt 3A1, 3B1 aufweisen, über den von wenigstens einer Messvorrichtung 10n; 10n+1 Abfragesignale einkoppelbar und durch Antwortmodule 51; 511, 512 beeinflusste Antwortsignale daraus auskoppelbar sind;
- Fig. 2
- den Gleisabschnitt n von Figur 1 mit Antwortmodulen 51; 511, 512 ,die Hochfrequenz-Vorrichtungen aufweisen;
- Fig. 3
- den Gleisabschnitt n von Figur 1 mit Antwortmodulen 51, 52, 53, 54, ... 5z, die RFID-Transponder aufweisen, die mit den Schienenabschnitten An, Bn galvanisch verbunden sind;
- Fig. 4
- den Gleisabschnitt n von Figur 3 mit Antwortmodulen 51, 52, 53, 54, ... 5z, die induktiv mit den Schienenabschnitten An, Bn gekoppelt werden, sobald Fahrzeugachsen 91 in den Gleisabschnitt n einfahren; und
- Fig. 5
- die Vorrichtung von Figur 1 mit einer Messvorrichtung 10, welche Gleisabschnitte nT, nR mehrerer Fahrspuren T, R überwacht.
[0048] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1, die der Überwachung von Gleisabschnitten
n-1, n, n+1 dient, die von Schienenfahrzeugen 9, wie Personenzügen oder Güterzügen
gegebenenfalls auch einzelnen Schienenfahrzeugen, befahren werden. Die Gleisabschnitte
n-1, n, n+1 weisen zwei parallel geführte Schienen A, B mit Schienenabschnitten A
n; B
n auf, die anhand von Isolatoren 2
nA1 2
nA2; 2
nB1, 2
nB2 gegeneinander isoliert sind und die mit wenigstens einem Einkopplungspunkt und/oder
Auskopplungspunkt 3
A1, 3
B1 versehen sind, über den von wenigstens einer Messvorrichtung 10
n; 10
n+1 Abfragesignale in den zu überwachenden Gleisabschnitt n einkoppelbar und durch Antwortmodule
5; 5
1; 5
11, 5
12; 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z beeinflusste Antwortsignale daraus auskoppelbar sind.
[0049] Dazu ist der Gleisabschnitt n in einen oder mehrere Sektoren S1, ..., Sz unterteilt,
in denen je wenigstens eines der Antwortmodule 5 angeordnet ist. In den Vorrichtungen
der Figuren 1 bis 3 sind die Antwortmodule 5 galvanisch mit den Schienenabschnitten
A
n; B
n verbunden. In der Vorrichtung von Figur 4 sind die Antwortmodule 5 nicht galvanisch
mit den Schienenabschnitten A
n; B
n verbunden, sondern werden induktiv gekoppelt, sobald ein Schienenfahrzeug 9 in den
Schienenabschnitt n einfährt.
[0050] Bei der Vorrichtung von Figur 1 ist ferner gezeigt, dass in den an den Enden des
Gleisabschnitts n liegenden Sektoren S1 und Sz je zwei Antwortmodule 5
11, 5
12; 5
z1, 5
z2 bzw. zwei Antwortmodule 5
1; 5
2 mit je zwei Antworteinheiten 5
11, 5
12; 5
z1, 5
z2 vorgesehen sind. Diese Antworteinheiten 5
11, 5
12; 5
Z1, 5
z2 werden in kurzen Abständen von einer Fahrzeugachse 91 überfahren und bewirken daher
Signaländerungen in einem kurzen zeitlichen Abstand, durch dessen Vermessung die Geschwindigkeit
des Schienenfahrzeugs 9 bestimmt werden kann. Diese Massnahmen, die vorzugsweise bei
der Einfahrt und der Ausfahrt in den Schienenabschnitt n vorgesehen werden, können
auch bei den weiteren Antwortmodulen 5 eingesetzt werden.
[0051] In Figur 1 ist weiter gezeigt, dass vorzugsweise an zumindest einem der Schienenabschnitte
A
n bzw. B
n mehrere Kopplungspunkte 3
A1, 3
A2, ...; 3
B1, 3
B2, ... vorgesehen werden, in die Abfragesignale eingekoppelt oder aus denen Antwortsignale
ausgekoppelt werden können. Diese Kopplungspunkte 3
A1, 3
A2, ...; 3
B1, 3
B2, ... werden z.B. mittels Signalkabeln und Steuerkabeln, vorzugsweise abgeschirmten
Koaxialkabeln, gegebenenfalls mehradrigen Flachbandkabeln, mit wenigstens einer Messvorrichtung
10; 10
n, 10
n+1 verbunden.
[0052] Die Messvorrichtung 10 überwacht daher vorzugsweise mehrere Sektoren S1, ..., Sz
eines Schienenabschnitts n und vorzugsweise einen benachbarten Schienenabschnitt n-1;
n+1 oder einen Sektor S davon. Grundsätzlich kann eine Messvorrichtung 10 auch mehrere
Schienenabschnitte n-1, n, n+1 überwachen.
[0053] Jede Messvorrichtung 10; 10
n, 10
n+1 umfasst vorzugsweise eine Sendeeinheit 11, eine Empfangseinheit 12, einen Signalprozessor
13 und eine Schnittstelleneinheit 14, über die eine Kommunikation mit einem Leitrechner
100 erfolgen kann. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass eine separate Sendeeinheit
11 mit ersten Kopplungspunkten 3
A1, 3
B1 und eine separate Empfangseinheit 12 mit zweiten Kopplungspunkten 3
Ap, 3
Bq verbunden ist. Sofern verschiedene Messvorrichtungen 10; 10
n, 10
n+1 vorgesehen sind, so können diese auch vorteilhaft miteinander zusammenwirken. Eine
der Messvorrichtungen 10
n+1 kann Abfragesignale an einem Ende des Schienenabschnitts n einspeisen, die von der
zweiten Messvorrichtung 10
n erfasst werden.
[0054] Der Gleisabschnitt n wird anhand der Antwortmodule 5; 5
1; 5
11, 5
12; 5
2, 5
3, 5
4, ... 5z zu einer Art Schwingungssystem ausgebaut, welches nach einer Anregung in
einen Schwingungszustand gerät oder Zustandsänderungen durchläuft und/oder Antwortsignale
erzeugt und überträgt. Die Antwort des Gleisabschnitts bzw. die Signalisierung der
Zustände, der Zustandsänderungen und die Übertragung von Antwortsignale sind dabei
vom Belegungszustand des Gleisabschnitts n abhängig. Die Komplexität dieser Antwort
kann durch den Einbau der Antwortmodule 5; 5
1; 5
11, 5
12; 5
2, 5
3, 5
4, ... 5z beliebig erweitert werden, um eine Vielzahl von Informationen zu gewinnen,
so dass auch geringfügige aber sicherheitsrelevante Zustandsänderungen, wie z.B. die
selbsttätige Entkopplung eines Güterwagens, sicher erfasst werden können.
[0055] Damit der Gleisabschnitt n auch bei Belegung mit einer oder mehreren Fahrzeugachsen
noch als Schwingungssystem funktioniert oder Teilschwingungssysteme aufweist, welche
die gewünschten Informationen liefern, ist es erforderlich, dass die Widerstände der
Gleisabschnitte genügend hoch und die Innenwiderstände der angeschlossenen Sende-
und Empfangseinheiten 11, 12 genügend tief sind. Vorzugsweise wird der Widerstand
wenigstens eines der Schienenabschnitte A
n; B
n erhöht, indem ein Schienenabschnitt An; B
n in Segmente unterteilt wird, zwischen denen elektrische Impedanzen 4
A1, 4
A2, ..., 4
AZ-1, eingefügt werden. Beispielsweise werden die Stirnseiten von benachbarten Schienenstücken
durch Spulen miteinander verbunden, die einen erhöhten Übergangswiderstand für Abfragesignale
aufweisen, Gleichstrom jedoch ungehindert passieren lassen.
[0056] Die Länge der Sektoren S1, ..., Sz wird gemäss den jeweiligen Erfordernissen gewählt.
An Knotenpunkten werden beispielsweise sehr kurze Sektoren S1, ..., Sz vorgesehen.
Zur Gewinnung von Informationen in den Sektoren S1, ..., Sz, erfolgt die Einkopplung
von Abfragesignalen und/oder die Auskopplung von Antwortsignalen an den zugehörigen
Kopplungspunkten 3
A1, 3
A2, ...; 3
B1, 3
B2, ....
[0057] Mittels der Antwortmodule 5; 5
1; 5
11, 5
12; 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z werden die Abfragesignale individuell modifiziert, wobei der Grad der Modifikation
gering oder sehr gross sein kann. Beispielsweise kann ein Antwortmodul 5 die Amplitude
eines Signals in einem bestimmten Frequenzbereich erhöhen oder reduzieren. Ferner
kann ein Antwortmodul 5 nach Anlegen einer Gleichspannung periodisch Telegramme als
Antwortsignale aussenden. Wesentlich ist, dass die Rückmeldung oder die Beeinflussung
des Abfragesignals einen Rückschluss auf das dafür verantwortliche Antwortmodul 5
erlaubt und diese Signaländerung bei Änderung des Belegungszustands des Gleisabschnitts
ebenfalls ändert. Erfindungsgemäss können daher verschiedene Antwortmodule 5 eingesetzt
werden, welche Informationen in analoger oder digitaler Form retournieren können.
[0058] Anhand der Figuren 2, 3 und 4 werden nun beispielsweise Ausgestaltungen von Antwortmodulen
5 gezeigt und beschrieben.
[0059] Figur 2 zeigt den Gleisabschnitt n von Figur 1 mit Antwortmodulen 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z, die Hochfrequenz-Vorrichtungen aufweisen. In jedem der Antwortmodule ist wenigstens
ein auf eine bestimmte Frequenz f
A, ..., f
Z abgestimmter Parallel-Schwingkreis enthalten, welcher Energie aufnimmt und über eine
bestimmte Zeit wieder abgibt. Auf die Anregung durch einen breitbandigen Impuls geraten
die Parallel-Schwingkreise in Schwingung und geben Signale der betreffenden Resonanz
Frequenz ab, die über eine bestimmte Zeit exponentiell abnehmen und von der Messvorrichtung
10 erfasst werden. Nach dem Impuls resultiert im Gleisabschnitt n ein Signalgemisch
unterschiedlicher Frequenzen mit abfallender Amplitude. Vorzugsweise wird das Signalgemisch
anhand einer Fourier-Transformation aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich transformiert
und festgestellt, welche Frequenzen vorhanden sind bzw. welche Antwortmodule 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z, geantwortet haben.
[0060] In Figur 2 ist weiter gezeigt, dass eine Fahrzeugachse 91 in den Gleisabschnitt n
eingefahren ist und diesen unterteilt, so dass Signale der Antwortmodule 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... auf der einen Seite der Fahrzeugachse 91 aus dem Gleisabschnitt n ausgekoppelt
werden können. Signale der Antwortmodule ..., 5
z-2, 5
z-1, 5
z können nur auf der anderen Seite der Fahrzeugachse 91 aus dem Gleisabschnitt n ausgekoppelt
werden. Durch die Erfassung und Analyse der Antwortsignale auf der einen und anderen
Seite der Fahrzeugachse 91 kann deren Position präzise ermittelt werden. Sofern eine
Komposition von Schienenfahrzeugen 9 in den Gleisabschnitt n eingefahren ist, können
die Positionen der ersten und der letzten Fahrzeugachse 91 und somit auch die Länge
des Eisenbahnzuges 9 ermittelt werden. Die Zuglänge wird dabei vorzugsweise kontinuierlich
überwacht, so dass die Entkopplung einzelner Schienenfahrzeuge bzw. ein Auftrennen
der Komposition detektiert werden kann. Sofern eine zweite Komposition von Schienenfahrzeugen
9 in den Gleisabschnitt n einfährt, kann von den beiden Enden des Schienenabschnitts
n die erste Fahrzeugachse 91 der ersten Komposition und die letzte Fahrzeugachse 91
der zweiten Komposition und somit der gegenseitige Abstand der beiden Kompositionen
von Schienenfahrzeugen ermittelt werden. Dazu wird beispielsweise bei der Einfahrt
des Zuges in den Gleisabschnitt n die Zugänge ermittelt. Alternativ kann die Zugänge
auch aus dem Leitrechner ermittelt werden.
[0061] Somit ist es möglich, den Gleisabschnitt n mit mehr als einer Zugskomposition 9 zu
befahren. Die Vermessung der Zugskompositionen erfolgt vorteilhaft bei der Einfahrt
und der Ausfahrt aus dem Gleisabschnitt n. Wie dies beschrieben wurde, können durch
Einkopplung von Abfragesignalen und Auskopplung von Antwortsignalen in verschiedenen
Sektoren S innerhalb des Gleisabschnitts n zusätzliche Informationen über den Zustand
und das Verhalten der Zugskompositionen gewonnen werden, so dass der Belegungszustand
des Gleisabschnitts n präzise abgebildet werden kann. Auf diese Weise gelingt es,
Gleisabschnitte, die bisher als voll ausgelastet galten, besser zu nutzen, so dass
die Kapazität des gesamten Eisenbahnnetzes signifikant erhöht werden kann.
[0062] Dabei können bereits installierte Sicherungsanlagen ergänzend zur erfindungsgemässen
Vorrichtung eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zur Achszählung,
wie sie in [1], Seiten 305-316, beschrieben ist, vorteilhaft in Kombination mit der
erfindungsgemässen Vorrichtung eingesetzt werden. Vorrichtungen zur Achszählung werden
beispielsweise dann eingesetzt, wenn das Gleis nicht isoliert werden kann, z.B. weil
Eisenschwellen verwendet werden, oder wenn die Länge des zu kontrollierenden Gleisabschnitts
oder der Speisekabel zu gross ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann daher auf
einem bestehenden System aufgebaut werden und die bestehenden Ressourcen nutzen, so
dass optimale Ergebnisse und eine optimale Sicherheit gewährleistet sind. Da die erfindungsgemässe
Vorrichtung mit längerer Betriebsdauer stetig an Erfahrungswerten und Sicherheit gewinnt,
dienen bestehende Sicherheitssysteme insbesondere einer raschen Inbetriebnahme der
erfindungsgemässen Vorrichtung nach der Installation. Die Prüfphase wird durch die
bestehenden Sicherheitssysteme vorteilhaft unterstützt.
[0063] In Figur 2 ist ferner gezeigt, dass nur im ersten Schienenabschnitt A Kopplungspunkte
3
p(n-1); 3
1, ..., 3
z; 3
p(
n+1) vorgesehen sind und der zweite Schienenabschnitt B, über den der Traktionsstrom
abgeleitet wird, geerdet ist. Der Aufwand zur Führung von Kabeln, z.B. abgeschirmten
Koaxialkabeln zu den Einkopplungspunkten kann daher relativ gering gehalten werden.
[0064] Figur 3 zeigt den Gleisabschnitt n von Figur 1 mit Antwortmodulen 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z, die RFID-Transponder umfassen. Die Antwortmodule 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z, sind galvanisch mit den Schienenabschnitten A
n, B
n verbunden und können daher permanent gespeist und kontinuierlich abgefragt werden.
Beispielsweise werden von den Antwortmodulen 5 kontinuierlich Telegramme abgesetzt.
Mit der Einfahrt einer Fahrzeugachse 91 in den Gleisabschnitt n wurden ausgehend von
den Kopplungspunkten 3
A1, 3
B1 bzw. 3
Ap, 3
Bq zwei zusätzliche elektrische Schlaufen gebildet, durch die ein erster Strom i1 zum
einen Ende und ein zweiter Strom i2 zum anderen Ende des Gleisabschnitts n oder zu
dazwischen liegenden Kopplungspunkten 3 fliesst. Diesen Strömen i1, i2 können nun
geänderte oder zusätzliche Antwortsignale, gegebenenfalls Telegramme, der innerhalb
der Schlaufen liegenden Antwortmodule 5
1, ... 5
5, bzw. 5
6, ... 5
z eingeprägt werden. Gleichzeitig werden jedoch die Antwortsignale der Antwortmodule
5 unterdrückt, die ausserhalb der Schlaufe liegen. Die gebildete und sich mit der
Fahrzeugachse 91 bewegende Schlaufe kann dabei als Generatorspule und alsSensorspule
wirken, wie dies in [8], Seite 31, Abb. 3.2 gezeigt und beschrieben ist.
[0065] In den einzelnen Sektoren S ist vorzugsweise je ein Schalter 63, 64 vorgesehen, mittels
denen die beiden Schienenabschnitte A
n, B
n galvanisch wahlweise miteinander verbindbar sind, so dass auch in Abwesenheit einer
Fahrzeugachse 91 beliebige Schlaufen gebildet werden können. Auf diese Weise kann
die Anwesenheit einer Fahrzeugachse simuliert und die Vorrichtung getestet werden.
[0066] Figur 4 zeigt den Gleisabschnitt n von Figur 3 mit Antwortmodulen 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z, die induktiv mit den Schienenabschnitten A
n, B
n gekoppelt werden, sobald eine Fahrzeugachse 91
x in den Gleisabschnitt n einfährt. Die oben beschriebenen Schlaufen werden dabei via
die Fahrzeugachsen 91
z gebildet, von denen zwei gezeigt sind. Von den Messvorrichtungen 10 können nun verschiedene
Messströme in den Gleisabschnitt n eingeführt werden, um den Belegungszustand zu ermitteln.
Ein erster Strom i1 fliesst von den Kopplungspunkten 3
A1, 3
B1 durch die erste Fahrzeugachse 91, ein zweiter Strom i2 fliesst von den Kopplungspunkten
3
Ap, 3
Bq durch die zweite Fahrzeugachse 91, ein dritter Strom i3 fliesst von den Kopplungspunkten
3
A4, 3
B4 durch die erste Fahrzeugachse 91 und ein vierte Strom i4 fliesst von den Kopplungspunkten
3
A4, 3
B4 durch die zweite Fahrzeugachse 91. Dem ersten Strom i1 werden die Antwortsignale
der ersten beiden Antwortmodule 5
1, 5
2, dem zweiten Strom i2 werden die Antwortsignale der letzten Antwortmodule 5
z-1, 5
z, dem dritten Strom i3 werden die Antwortsignale des Antwortmoduls 5
3, und dem vierten Strom i4 werden die Antwortsignale der Antwortmodule 5
4, 5
5, 5
6, eingeprägt. Durch die Wahl der Kopplungspunkte können die Antwortmodule 5
1, 5
2, 5
3, 5
4, ... 5
z, daher beliebig abgefragt werden. Auf diese Weise gelingt es, belegte und freie Sektionen
des Gleisabschnitts zu ermitteln.
[0067] Figur 5 zeigt die Vorrichtung von Figur 1 mit einer Messvorrichtung 10, welche Gleisabschnitte
n
T, n
R mehrerer Fahrspuren T, R überwacht. Eine erfindungsgemässe Vorrichtung kann somit
die Gleisabschnitte aller benachbarten Fahrspuren überwachen, so dass ein relativ
grosser Teil des Schienennetzes mit geringem Vorrichtungsaufwand überwacht werden
kann. In Figur 5 ist ferner gezeigt, dass die Messvorrichtung 10 auch der Steuerung
von Signalen 6 dienen kann, die über Steuerleitungen 60 an die Messvorrichtung 10
angeschlossen sind. Auf diese Weise können Sicherheitsfunktionen ohne Verzögerung
realisiert werden. In Figur 5 ist weiter illustriert, dass in der Fahrspur T Gleisarbeiten
im Gange sind. Dazu wurden die Antwortmodule 5
7 und 5
8 eingesetzt, welche es erlauben, den Schienenverkehr in diesem Bereich präziser zu
erfassen und zu Steuern. Zusätzliche Antwortmodule 5 können daher bedarfsweise in
das System eingefügt werden, welches in der Folge für diesen Abschnitt neu konfiguriert
wird, um die für die Gleissicherung erforderlichen Informationen ermitteln und bearbeiten
zu können.
Literaturverzeichnis
[0068]
- [1] R. Hämmerli, Die Grundsätze der Sicherungsanlagen für den Eisenbahnbetrieb, Bd. 1,
Schweizerische Bundesbahnen SBB, Februar 1990
- [2] US 7,523,893
- [3] US 20030105560A1
- [4] US 20040267415A1
- [5] US 5682139A
- [6] US 7317987B2
- [7] DE 19822803A1
- [8] Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch, 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2002, beschrieben (siehe z.B. die Seiten 29-62
- [9] Markus Halder, Das SBB Energiesparprogramm, suissetraffic Fachtagung Bahntechnologie
- Energieoptimierung, 13. November 2009
1. Verfahren zur Überwachung Gleisabschnitten (n-1, n, n+1), die von Schienenfahrzeugen
(9) befahren werden, mit zwei parallel geführten Schienen (A, B), die gegeneinander
isolierte Schienenabschnitte (An; Bn) und die wenigstens einen Einkopplungspunkt und/oder Auskopplungspunkt (3A1, 3B1) aufweisen, über den wenigstens eine Messvorrichtung (10n; 10n+1) Abfragesignale in wenigstens einen der zu überwachenden Gleisabschnitte (n) ein-
und Antwortsignale daraus auskoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleisabschnitt (n) in einen oder mehrere Sektoren (S1, ..., Sz) unterteilt ist,
in denen je wenigstens ein Antwortmodul (51; 511, 512) an die beiden Schienenabschnitte (An; Bn) angeschlossen oder dazwischen angeordnet ist, welches von der Messvorrichtung (10n; 10n+1) zugeführte Signale individuell verändert oder dazu individuelle Antwortsignale an
die Schienenabschnitte (An; Bn) abgibt und dass die wenigstens eine Messvorrichtung (10n; 10n+1) die Änderung der Signale und/oder die individuellen Antwortsignale prüft und einem
entsprechenden Belegungszustand zugeordnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (10n; 10n+1) eine Sendeeinheit (11) aufweist, die ein Abfragesignal in Form einer zumindest temporär
angelegten Gleichspannung oder in Form einer zumindest temporär angelegten Wechselspannung
abgibt, wobei die Abfragesignale als breitbandiger Impuls oder als kontinuierliches
Signal mit einer oder mehreren Frequenzen oder als Signal mit ändernden Frequenzen
abgegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antwortmodule (51; 511, 512) eine oder mehrere Hochfrequenzeinheiten, wie Parallelschwingkreise oder aktive oder
passive Transpondermodule enthalten, die direkt oder indirekt induktiv mit den Schienenabschnitten
(An; Bn) gekoppelt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Sektors (S1, ..., Sz) zwei Antwortmodule (511, 512) in einem Abstand angeordnet sind, der vorzugsweise kleiner ist, als der kleinste
Abstand zwischen zwei Achsen eines Schienenfahrzeugs (9) oder einer Fahrzeugkomposition,
so dass die beiden Antwortmodule (511, 512) bei der Überfahrt des Schienenfahrzeugs (9) Signaländerungen in zeitlich kurzen
Abständen liefern, die zur Zählung der Achsen und/oder zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit
verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse von Antwortsignalen, die kontinuierlich oder nach Abgabe eines Impulses
empfangen werden, eine Frequenzanalyse, gegebenenfalls anhand einer Fourier-Transformation
und/oder eine Extraktion von digitalen Signalen umfasst, die zu den Antwortmodulen
(51; 511, 512) korrespondieren.
6. Verfahren einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antwortsignale mit zuvor ermittelten Signalmustern verglichen werden, die zu
verschiedenen Belegungszuständen korrespondieren, um den aktuellen Belegungszustand
zu ermitteln, bei dem keines, eines oder mehrere miteinander gekoppelte oder voneinander
getrennte Schienenfahrzeuge (9) im Gleisabschnitt (n) verkehren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Analysedaten einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden, bei der
die Zulässigkeit der Abfolge der sequenziell ermittelten Signalmuster geprüft wird,
und/oder dass die ermittelten Analysedaten einer Plausibilitätsprüfung unterzogen
werden, bei der die ermittelten Belegungszustände mit bekannten Verkehrsdaten und/oder
Fahrplandaten verglichen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung von Abfragesignalen und die Auskopplung von Antwortsignalen,
a) an gleichen oder unterschiedlichen Kopplungspunkten (3A1, 3B1) des ersten und/oder zweiten Schienenabschnitts (An; Bn) ; oder
b) an unterschiedlichen Kopplungspunkten (3A1, 3B1) ; (3Ap, 3Bq), die an einander gegenüberliegenden Enden des Schienenabschnitts (An; Bn) liegen; oder
c) an unterschiedlichen Kopplungspunkten (3A1, 3B1; ... 3Ap, 3Bq), die an einander gegenüberliegenden Enden des Schienenabschnitts (An; Bn) oder dazwischen liegen; oder
d) repetitiv oder selektiv an unterschiedlichen Kopplungspunkten (3A1, 3B1; ... 3Ap,
3Bq), die an einander gegenüberliegenden Enden des Schienenabschnitts (An; Bn) oder
dazwischen liegen;
e) in Abhängigkeit eines ermittelten Belegungszustands erfolgt, um diesen zu verifizieren
oder um den Zustand von Schienenfahrzeugen zu ermitteln, die im Gleisabschnitten (n)
gekoppelt oder voneinander entkoppelt verkehren;
erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Sektor (S1, ..., Sz) des Gleisabschnitts (n) ein Schalter (63;
64) vorgesehen ist, der geschlossen wird, um einen Belegungszustand zu simulieren
und die Anlage zu prüfen oder um den Gleisabschnitt (n) zu unterteilen und die Teile
separat zu vermessen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass gestützt auf die ermittelten Informationen Steuerungsdaten an die Schienenfahrzeuge
gesandt werden, um deren Geschwindigkeit zu steuern.
11. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung von Gleisabschnitten
(n-1, n, n+1), die von Schienenfahrzeugen (9) befahren werden, mit zwei parallel geführten
Schienen (A, B), die gegeneinander isolierte Schienenabschnitte (An; Bn) und die wenigstens einen Einkopplungspunkt und/oder Auskopplungspunkt (3A1, 3B1) aufweisen, über den von wenigstens einer Messvorrichtung (10n; 10n+1) Abfragesignale in wenigstens einen der zu überwachenden Gleisabschnitte (n) ein-
und Antwortsignale daraus auskoppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleisabschnitt (n) in einen oder mehrere Sektoren (S1, ..., Sz) unterteilt ist,
in denen je wenigstens ein Antwortmodul (51; 511, 512) an die beiden Schienenabschnitte (An; Bn) angeschlossen oder dazwischen angeordnet ist, mittels dessen die von der Messvorrichtung
(10n; 10n+1) zugeführten Signale individuell änderbar oder dazu individuelle Antwortsignale an
die Schienenabschnitte (An; Bn) abdeckbar sind, wobei die Änderung der Signale und/oder die individuellen Antwortsignale
von der Messvorrichtung (10n; 10n+1) prüfbar und einem entsprechenden Belegungszustand zuordenbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (10
n; 10
n+
1)
a) eine Sendeeinheit (11), die der Erzeugung von Abfragesignalen in Form einer zumindest
temporär angelegten Gleichspannung oder in Form einer zumindest temporär angelegten
Wechselspannung dient,
b) ein Empfänger (12), der dem kontinuierlichen oder temporären Empfang der Antwortsignale
dient, und
c) einen Signalprozessor (SP) aufweist, der der Auswertung der Antwortsignale dient,
um gegebenenfalls anhand einer Fourier-Analyse die Amplitude und Frequenzen oder digitale
Informationen zu ermitteln.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antwortmodule (51; 511, 512) eine oder mehrere Hochfrequenzeinheiten, wie Parallelschwingkreise oder aktive oder
passive Transpondermodule enthalten, die direkt oder indirekt induktiv mit den Schienenabschnitten
(An; Bn) gekoppelt sind und dass innerhalb eines Sektors (S1, ..., Sz) vorzugsweise zwei
Antwortmodule (511, 512) in einem Abstand angeordnet sind, der vorzugsweise kleiner ist, als der Abstand
der Achsen eines Schienenfahrzeugs (9).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder beiden Enden des Gleisabschnitts (n) Kopplungspunkte (3A1, 3B1) ; (3Ap, 3Bq) für die Einkopplung von Abfragesignalen und die Auskopplung von Antwortsignalen,
und/oder dass vorzugsweise jeder Sektor (S1, ..., Sz) mit Kopplungspunkten (3A1, 3B1; ... 3Ap, 3Bq) versehen ist, an denen die wenigstens eine Messvorrichtung (10n; 10n+1) wahlweise Abfragesignale einkoppeln oder auskoppeln kann.
15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Sektor (S1, ..., Sz) des Gleisabschnitts (n) ein Schalter (63;
64) vorgesehen ist, der wahlweise schliess ist, um einen Belegungszustand zu simulieren
und die Anlage zu prüfen oder um den Gleisabschnitt (n) zu unterteilen und/oder das
wenigstens einer der Schienenabschnitte (An) in Segmente unterteilt ist, die durch Bauelemente (4A1, 4A2, ...) , welche als Impedanzen dienen, voneinander getrennt sind.