DE19961449A1 - Vorrichtung zum Übertragen von Informationen an ein strombetriebenes Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Übertragen von Informationen an ein strombetriebenes Fahrzeug, das über eine Stromabnehmereinrichtung mit einem Stromnetz verbunden ist, weist eine Einrichtung zum Einbringen eines die zu übertragenden Informationen-enthaltenden Signals in das Stromnetz und eine Einrichtung zum Empfangen des übertragenen Signals auf, wobei die Einrichtung in dem strombetriebenen Fahrzeug angeordnet ist und über die Stromabnehmereinrichtung mit dem Stromnetz gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Übertragen von Informationen an ein strombetriebenes Fahrzeug, wie z. B. einen Oberleitungsbus, eine Straßenbahn, eine Untergrundbahn oder eine Lok.

Beim öffentlichen Personennahverkehr oder dem Güterverkehr ist es notwendig, daß der Fahrzeugführer mit einer Zentrale in Verbindung steht. Es kann beispielsweise vorkommen, daß die Zentrale den Fahrzeugführer über eventuelle Hindernisse auf der bevorstehenden Strecke in Kenntnis setzen muß. Umge­ kehrt sind Rückmeldungen von dem Fahrzeugführer an die Zen­ trale erforderlich.

Im öffentlichen Nahverkehr und dem Güterverkehr werden her­ kömmlicherweise unterschiedliche Vorrichtungen verwendet, um einen Informationsaustausch zwischen dem strombetriebenen Fahrzeug und der Außenwelt zu ermöglichen. Bisher besitzt der Fahrzeugführer über ein Funkgerät die Möglichkeit, In­ formationen zu empfangen und zu senden. Aufgrund von wetter­ bedingten Störungen und Abschattungen durch Tunnel, Häuser und Täler bildet der Funkverkehr jedoch kein geeignetes Mit­ tel zur Übertragung von Informationen, die eine durchgängig funktionsfähige Kommunikationsmöglichkeit erfordern, wie z. B. eine automatische Steuerung der Antriebsmaschine von außen.

In neuerer Zeit eröffnet die Satellitentechnik eine neue Möglichkeit zur Übertragung von Informationen, wobei die Bandbreite ausreichend und die Störsicherheit groß genug ist, um ferner digitale Daten, wie z. B. Antriebssteuerungs­ signale an die Antriebsmaschine, Streckeninformationen für den Fahrzeugführer, Wettervorhersagen und Nachrichten für die Passagiere, zu übertragen. Auch dieses System ist jedoch auf Abschattungen durch Tunnel anfällig, und kann somit bei einem Straßenbahnnetz nicht verwendet werden. Ferner sind die beiden im vorhergehenden erwähnten Systeme bei einer Un­ tergrundbahn nicht anwendbar.

Weitere im Stand der Technik bekannte Systeme ziehen einen Nutzen aus dem Umstand, daß Schienenfahrzeuge eine vorbe­ stimmte und definierte Fahrstrecke aufweisen. Aus der US-A-4,456,997 ist beispielsweise ein System bekannt, über das mittels Streckenpostendatenübertragungseinrichtungen an be­ stimmten Positionen entlang der Fahrstrecke Informationen an das strombetriebene Fahrzeug übermittelt werden können. Auf diese Weise können an das strombetriebene Fahrzeug Informa­ tionen in bestimmten Zeitabständen übermittelt werden, so daß diese Anwendung insbesondere für streckenbezogene Infor­ mationen, wie z. B. Streckenhöchstgeschwindigkeiten, geeig­ net ist. Datenübertragungen, die eine durchgehende Kommuni­ kationsverbindung erfordern, sind bei diesem System eben­ falls nicht möglich.

Aus der US-A-5,711,497 ist ein weiteres System bekannt, durch das Schienenfahrzeuge mit Informationen versorgt werden können. Bei diesem System werden die Daten in das Schienenstreckennetz eingekoppelt und bei den jeweiligen Schienenfahrzeugen mittels induktiven Spulen ausgelesen. Obwohl dieses System bei Schienenfahrzeugen, wie z. B. Straßenbahnen, Untergrundbahnen und Loks, anwendbar ist, ist dieses System nicht auf Oberleitungsbusse anwendbar, da die­ se kein Schienennetz verwenden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Übertragen von Informationen an ein strombe­ triebenes Fahrzeug zu schaffen, die in jedes existierende Verkehrsnetz für strombetriebene Fahrzeuge einfach einzu­ bauen ist und eine ununterbrochene Kommunikation mit hohen Datenübertragungsraten zuläßt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Über­ tragen von Informationen an ein strombetriebenes Fahrzeug, das über eine Stromabnehmereinrichtung mit einem Stromnetz verbunden ist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale auf­ weist:
eine Einrichtung zum Einbringen eines die zu übertragenden Informationen enthaltenden Signals in das Stromnetz; und
eine Einrichtung zum Empfangen des übertragenen Signals, wo­ bei die Einrichtung in dem strombetriebenen Fahrzeug ange­ ordnet ist und über die Stromabnehmereinrichtung mit dem Stromnetz gekoppelt ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein existierendes Stromnetz, mit dem das strombetriebene Fahr­ zeug über eine Stromabnehmereinrichtung verbunden ist, als Übertragungsstrecke zwischen der Einrichtung zum Einbringen, die in einer Stromversorgungseinrichtung für das Stromnetz untergebracht ist, und dem strombetriebenen Fahrzeug ver­ wendet, wobei das eingebrachte Signal ein digital modulier­ tes Spannungssignal mit einer Trägerfrequenz ist, und die Einrichtung zum Empfangen ein Bandpaßfilter aufweist, dessen Durchlaßfrequenzbereich die Trägerfrequenz aufweist, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern.

Durch Verwendung des Stromnetzes als Übertragungsstrecke greift die erfindungsgemäße Vorrichtung auf bereits vorhan­ dene Einrichtungen eines Verkehrsnetzes zurück, so daß der Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ein existieren­ des Verkehrsnetz erleichtert und somit unaufwendiger und kostengünstiger wird.

Ferner kann durch Verwendung der vorliegenden Vorrichtung auf eine eventuell existierende Funkeinrichtung vollständig oder zumindest teilweise verzichtet werden, da diese münd­ lichen Kommunikationen ebenfalls über das Stromnetz übertra­ gen werden können. Hierdurch kann ein Frequenzband im Funk­ frequenzbereich eingespart werden.

Zusätzlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Datenübertragung mit einer hohen Bandbreite, so daß im Un­ terschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten mög­ lichen Systemen, die im vorhergehenden erwähnt wurden, unab­ hängig von Abschattungen, wie z. B. durch Tunnel, für den Fahrzeugführer oder andere Personen an Bord des Fahrzeuges, wie z. B. den Fahrgästen, Anwendungen möglich sind, die eine hohe Datenübertragung ohne eine Störungsunterbrechung erfor­ dern, wie z. B. Internetanwendungen, Telefonanwendungen oder Faxübertragungen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung bei U-Bahnen anwendbar.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegende Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des bevorzugten Aus­ führungsbeispieles, bei dem die zu übertragenden Daten in das Stromnetz eines Oberleitungsbus einge­ koppelt werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Oberleitungsbus 10 über einen Stromabnehmerarm 20 mit dem Oberleitungskabel 30 eines Stromnetzes 35 gekoppelt ist. Das Oberleitungskabel 30 ist mit einer Stromversorgungsein­ richtung 40 verbunden, die eine Stromversorgung 42 und eine Einrichtung 44 zum Einbringen eines Signals, das die zu übertragenden Informationen enthält, in das Stromnetz 30 aufweist. In dem Oberleitungsbus 10 sind ein strombetrie­ bener Motor 12 und eine Empfangseinrichtung 14 angeordnet, die beide über den Stromabnehmerarm 20 mit dem Stromnetz 30 gekoppelt sind.

Anhand der Fig. 1 wird nun die Funktionsweise der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht. Im wesentlichen sind einem bestehenden Verkehrsnetz, das sich aus dem Ober­ leitungsbus 10, dem Oberleitungskabel 30 und der Stromver­ sorgungseinrichtung 40 zusammensetzt, lediglich die Emp­ fangseinrichtung 14 und die Einrichtung 44 zum Einbringen bzw. Einkoppeln des die zu übertragenden Informationen ent­ haltenden Signals hinzugefügt worden. Der Elektromotor 12 des Oberleitungsbusses 10 wird über den Stromabnehmerarm 20 und das Stromnetz 30 mit einer hohen Spannung versorgt, um den Oberleitungsbus anzutreiben. Die Einkopplungseinrichtung 44 koppelt zusätzlich zu der hohen Spannung ein digital mo­ duliertes Spannungssignal mit einer geeigneten Träger­ frequenz in das Stromnetz 35 ein, das über die Überleitung 30 bzw. den Stromabnehmerarm 20 von der Empfangseinrichtung 14 in dem Oberleitungsbus 10 empfangen wird. Folglich wird als Übertragungsstrecke zwischen der Einkopplungseinrichtung 44 und der Empfangseinrichtung 14 die bereits existierende Versorgungsstrecke verwendet, die sich aus der Oberleitung 30 und dem Stromabnehmerarm 20 zusammensetzt, wodurch der Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in das bestehende Verkehrsnetz unaufwendig wird.

Folglich empfangen die Empfangseinrichtung 14 und der Elek­ tromotor 12 eine Spannung, die sich aus der hohen Versor­ gungsspannung der Stromversorgung 42 und dem Informations­ enthaltenden Spannungssignal der Einkopplungseinrichtung 44 zusammensetzt. Der Betrieb des Elektromotors 12 wird durch das eingekoppelte Informations-enthaltende Spannungssignal nicht gestört, da dessen Modulationstiefe niedrig ist.

Um beim Empfangen der Spannung an der Empfangseinrichtung 14 die hohe Versorgungsspannung von dem Informationsenthalten­ den Spannungssignal zu trennen, wird bei dem Ausführungsbei­ spiel von Fig. 1 für die Trägerfrequenz des Informations­ enthaltenden Spannungssignals ein Frequenzbereich ausge­ wählt, in dem sich die Spannungsschwankungen des Stromnetzes 35 aufgrund weiterer, soeben anfahrender Oberleitungsbusse (nicht gezeigt) oder sonstiger angeschlossener und zuschalt­ barer Verbraucher, nicht bemerkbar machen, d. h. einen be­ stimmten Grenzwert nicht überschreiten. Zu diesem Zweck weist die Empfangseinrichtung 15 ein Bandpaßfilter auf, das einen geeigneten Frequenzbereich um die Trägerfrequenz des Informations-enthaltenden Signales herum ausblendet, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern. Mittels eines De­ modulators und eines Analog/Digital-Wandlers können die übertragenen Daten in digitalisierter Form speziellen End­ geräten (nicht gezeigt) innerhalb des Oberleitungsbusses 10 zugeführt werden. Solche Endgeräte umfassen beispielsweise die Lenksteuerung des Bus 10, streckenbezogene Meldungen an den Busführer, mündliche Kommunikationen zwischen Passagie­ ren des Oberleitungsbusses und externen Personen und sonsti­ ge Nachrichten, wie z. B. Internetdaten.

Die Einkopplungseinrichtung 44 kann ferner einen Empfangs­ teil aufweisen, und die Empfangseinrichtung 14 ferner einen Sendeteil aufweisen. Auf die gleiche Weise könnten dann In­ formationen von dem Oberleitungsbus 10 zu dem Empfangsteil in der Einkopplungseinrichtung 44 übertragen werden. Diese könnten dann beispielsweise einer Zentralverarbeitungsein­ heit (nicht gezeigt) zugeführt werden, um beispielsweise die Standorte aller an das Stromnetz 30 angekoppelten Oberlei­ tungsbusse nachzuverfolgen und diese Standortendaten zu ver­ wenden, um Ampeln, Signale und Schranken nach bestimmten Kriterien, wie z. B. einem minimalen Energieverbrauch oder einem möglichst zügigen Personentransport, zu schalten.

Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem im vorherge­ henden beschriebenen Ausführungsbeispiel die erfindungsge­ mäße Vorrichtung bei einem Oberleitungsbus 10 verwendet wur­ de, die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner bei einer Straßenbahn, einer Untergrundbahn bzw. U-Bahn oder einer Lok eines Bahnnetzes verwendet werden kann.

Es wird ferner darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem vor­ hergehenden Ausführungsbeispiel ein Stromabnehmerarm 20 ge­ zeigt ist, ferner andere Stromabnehmereinrichtungen möglich sind. Bei einer U-Bahn könnte es beispielsweise vorgesehen sein, daß anstatt der Oberleitung 30 eine zusätzliche Strom­ versorgungsschiene vorgesehen ist, und der Stromabnehmer 20 als ein Schleifer gebildet ist.

Zudem wird darauf hingewiesen, daß es vorteilhaft ist, die Trägerfrequenz des Informations-enthaltenden Signales mög­ lichst hoch zu wählen, um die Bandbreite zu erhöhen. Zudem kann es möglich sein, lediglich ein Hochpaßfilter in der Empfangseinrichtung 14 zu verwenden, falls der Rauschanteil im Hochfrequenzspektrum, d. h. den Frequenzen oberhalb der Trägerfrequenz, niedrig genug ist.

Es wird ferner darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel ein digital moduliertes Span­ nungssignal verwendet wurde, ferner ein analog moduliertes Signal verwendet werden kann, beispielsweise zur Übertragung von Audiodaten.

Es wird ferner darauf hingewiesen, daß es für die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung nicht wesentlich ist, woher die zu übertragenden Daten erhalten werden. Die Einkopplungsein­ richtung kann beispielsweise mit dem öffentlichen Stromnetz, einem Telefonnetz oder einem Lokalen Netzwerk gekoppelt sein.

Bei Stromnetzen mit einer großen Ausdehnung können Verstär­ kerposten in einer bestimmten Entfernung voneinander mit dem Stromnetz gekoppelt sein, um die zu übertragenden Informa­ tionssignale an diesen Postenpositionen zu verstärken, so daß Dämpfungen, die aufgrund langer Entfernungen und Ver­ lusten in dem Oberleitungskabel auftreten, ausgeglichen wer­ den. Zu diesem Zweck können die Verstärkerposten aus einer Empfangsschaltung der im vorhergehenden beschriebenden Art, einer Verstärkerschaltung und einer Einkopplungsschaltung der im vorhergehenden beschriebenen Art bestehen.

Abschließend wird ferner darauf hingewiesen, daß die Ein­ kopplungseinrichtung nicht in der Stromversorgungseinrich­ tung untergebracht sein muß, sondern an jeder beliebigen Position des Stromnetzes angeschlossen sein kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Übertragen von Informationen an ein strombetriebenes Fahrzeug (10), das über eine Stromab­ nehmereinrichtung (20) mit einem Stromnetz (35) verbun­ den ist, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung (44) zum Einbringen eines die zu übertragenden Informationen enthaltenden Signals in das Stromnetz (35), und
einer Einrichtung (14) zum Empfangen des übertragenen Signals, wobei die Einrichtung (14) in dem strombe­ triebenen Fahrzeug (10) angeordnet ist und über die Stromabnehmereinrichtung (20) mit dem Stromnetz (35) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das strombetrie­ bene Fahrzeug (10) ein Oberleitungsbus, eine Straßen­ bahn, eine Untergrundbahn oder eine Lok ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das einge­ brachte Signal ein Spannungssignal ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das Spannungssig­ nal ein digital moduliertes Signal mit einer Träger­ frequenz ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, bei der die Einrichtung (14) zum Empfangen ein Hochpaßfilter aufweist, um das die zu übertragenden Informationen enthaltende Signal von Spannungsschwankungen im Stromnetz zu trennen.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, bei der die Ein­ richtung (14) zum Empfangen ein Bandpaßfilter aufweist, dessen Durchlaßfrequenzbereich die Trägerfrequenz ent­ hält, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die zu übertragenden Informationen über die Höchstgeschwindigkeiten entlang der Route des strombetriebenen Fahrzeuges (10), Warnungen für einen Fahrzeugführer, Internetdaten, Telefondaten oder Streckenführungssignale umfaßen.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Einrichtung (44) zum Einbringen in einer Stromver­ sorgungseinrichtung (40) für das Stromnetz (35) unter­ gebracht ist.