(19)
(11) EP 2 524 852 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
21.11.2012  Patentblatt  2012/47

(21) Anmeldenummer: 11166371.2

(22) Anmeldetag:  17.05.2011
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B61L 1/18(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME

(71) Anmelder: Schweizerische Bundesbahnen SBB
3000 Bern (CH)

(72) Erfinder:
  • Baiker, Stefan
    4059 Basel (CH)

(74) Vertreter: Rutz & Partner 
Alpenstrasse 14 Postfach 4627
6304 Zug
6304 Zug (CH)

   


(54) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Gleisabschnittes


(57) Das Verfahren dient der Überwachung von Gleisabschnitten (n-1, n, n+1), 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 wenigstens eine Messvorrichtung (10n; 10n+1) Abfragesignale in wenigstens einen der zu überwachenden Gleisabschnitte (n) ein- und Antwortsignale daraus auskoppelt. Erfindungsgemäss ist der Gleisabschnitt (n) in einen oder mehrere Sektoren (S1, ..., Sz) unterteilt, 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, die von der Messvorrichtung (10n; 10n+1) geprüft und einem entsprechenden Belegungszustand zugeordnet werden.




Beschreibung


[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 An; Bn auf, die anhand von Isolatoren 2nA1 2nA2; 2nB1, 2nB2 gegeneinander isoliert sind und die mit wenigstens einem Einkopplungspunkt und/oder Auskopplungspunkt 3A1, 3B1 versehen sind, über den von wenigstens einer Messvorrichtung 10n; 10n+1 Abfragesignale in den zu überwachenden Gleisabschnitt n einkoppelbar und durch Antwortmodule 5; 51; 511, 512; 52, 53, 54, ... 5z 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 An; Bn verbunden. In der Vorrichtung von Figur 4 sind die Antwortmodule 5 nicht galvanisch mit den Schienenabschnitten An; Bn 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 511, 512; 5z1, 5z2 bzw. zwei Antwortmodule 51; 52 mit je zwei Antworteinheiten 511, 512; 5z1, 5z2 vorgesehen sind. Diese Antworteinheiten 511, 512; 5Z1, 5z2 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 An bzw. Bn mehrere Kopplungspunkte 3A1, 3A2, ...; 3B1, 3B2, ... vorgesehen werden, in die Abfragesignale eingekoppelt oder aus denen Antwortsignale ausgekoppelt werden können. Diese Kopplungspunkte 3A1, 3A2, ...; 3B1, 3B2, ... werden z.B. mittels Signalkabeln und Steuerkabeln, vorzugsweise abgeschirmten Koaxialkabeln, gegebenenfalls mehradrigen Flachbandkabeln, mit wenigstens einer Messvorrichtung 10; 10n, 10n+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; 10n, 10n+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 3A1, 3B1 und eine separate Empfangseinheit 12 mit zweiten Kopplungspunkten 3Ap, 3Bq verbunden ist. Sofern verschiedene Messvorrichtungen 10; 10n, 10n+1 vorgesehen sind, so können diese auch vorteilhaft miteinander zusammenwirken. Eine der Messvorrichtungen 10n+1 kann Abfragesignale an einem Ende des Schienenabschnitts n einspeisen, die von der zweiten Messvorrichtung 10n erfasst werden.

[0054] Der Gleisabschnitt n wird anhand der Antwortmodule 5; 51; 511, 512; 52, 53, 54, ... 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; 51; 511, 512; 52, 53, 54, ... 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 An; Bn erhöht, indem ein Schienenabschnitt An; Bn in Segmente unterteilt wird, zwischen denen elektrische Impedanzen 4A1, 4A2, ..., 4AZ-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 3A1, 3A2, ...; 3B1, 3B2, ....

[0057] Mittels der Antwortmodule 5; 51; 511, 512; 52, 53, 54, ... 5z 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 51, 52, 53, 54, ... 5z, die Hochfrequenz-Vorrichtungen aufweisen. In jedem der Antwortmodule ist wenigstens ein auf eine bestimmte Frequenz fA, ..., fZ 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 51, 52, 53, 54, ... 5z, 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 51, 52, 53, 54, ... auf der einen Seite der Fahrzeugachse 91 aus dem Gleisabschnitt n ausgekoppelt werden können. Signale der Antwortmodule ..., 5z-2, 5z-1, 5z 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 3p(n-1); 31, ..., 3z; 3p(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 51, 52, 53, 54, ... 5z, die RFID-Transponder umfassen. Die Antwortmodule 51, 52, 53, 54, ... 5z, sind galvanisch mit den Schienenabschnitten An, Bn 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 3A1, 3B1 bzw. 3Ap, 3Bq 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 51, ... 55, bzw. 56, ... 5z 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 An, Bn 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 51, 52, 53, 54, ... 5z, die induktiv mit den Schienenabschnitten An, Bn gekoppelt werden, sobald eine Fahrzeugachse 91x in den Gleisabschnitt n einfährt. Die oben beschriebenen Schlaufen werden dabei via die Fahrzeugachsen 91z 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 3A1, 3B1 durch die erste Fahrzeugachse 91, ein zweiter Strom i2 fliesst von den Kopplungspunkten 3Ap, 3Bq durch die zweite Fahrzeugachse 91, ein dritter Strom i3 fliesst von den Kopplungspunkten 3A4, 3B4 durch die erste Fahrzeugachse 91 und ein vierte Strom i4 fliesst von den Kopplungspunkten 3A4, 3B4 durch die zweite Fahrzeugachse 91. Dem ersten Strom i1 werden die Antwortsignale der ersten beiden Antwortmodule 51, 52, dem zweiten Strom i2 werden die Antwortsignale der letzten Antwortmodule 5z-1, 5z, dem dritten Strom i3 werden die Antwortsignale des Antwortmoduls 53, und dem vierten Strom i4 werden die Antwortsignale der Antwortmodule 54, 55, 56, eingeprägt. Durch die Wahl der Kopplungspunkte können die Antwortmodule 51, 52, 53, 54, ... 5z, 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 nT, nR 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 57 und 58 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. [1] R. Hämmerli, Die Grundsätze der Sicherungsanlagen für den Eisenbahnbetrieb, Bd. 1, Schweizerische Bundesbahnen SBB, Februar 1990
  2. [2] US 7,523,893
  3. [3] US 20030105560A1
  4. [4] US 20040267415A1
  5. [5] US 5682139A
  6. [6] US 7317987B2
  7. [7] DE 19822803A1
  8. [8] Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch, 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2002, beschrieben (siehe z.B. die Seiten 29-62
  9. [9] Markus Halder, Das SBB Energiesparprogramm, suissetraffic Fachtagung Bahntechnologie - Energieoptimierung, 13. November 2009



Ansprüche

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 (10n; 10n+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.
 




Zeichnung



















Recherchenbericht









Recherchenbericht




Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente




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