Beschreibungdescription
System und Verfahren zum funkbasierten Informationsaustausch zwischen wegseitigen Einrichtungen und sich entlang einer Fahrstrecke bewegenden Fahrzeugen, insbesondere eines Bahn¬ systemsSystem and method for radio-based information exchange between wayside devices and moving along a route vehicles, in particular a railway ¬ system
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum funkbasierten Informationsaustausch zwischen wegseitigen Einrich- tungen und sich entlang einer Fahrstrecke bewegenden Fahrzeugen, insbesondere eines Bahnsystems, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.The invention relates to a system and a method for radio-based information exchange between wayside facilities and moving along a route vehicles, in particular a railway system, according to the preambles of claims 1 and 10.
Es ist bekannt, Informationen zwischen fest angeordneten Ein- richtungen und Fahrzeugen eines Bahnsystems mittels Funkübertragung auszutauschen. Das Funknetz zum Datenaustausch besteht dabei aus einzelnen Funkzellen, welche durch die Funkreichweite der fest angeordneten Einrichtungen definiert sind. Um den Übergang von einer Funkzelle zur unmittelbar be- nachbarten nächsten Funkzelle sicherzustellen, sind die Abstände der festen Einrichtungen so gewählt, dass sich jeweils unmittelbar benachbarte Funkzellen überlappen. Für einen kontinuierlichen Datenaustausch müssen die Fahrzeuge des Bahnsystems jeweils die Funkzellen wechseln, d.h. den Funkbetrieb mit einer Einrichtung auf die unmittelbar nachfolgende Einrichtung umstellen. Dies geschieht im Überlappungsbereich, da in diesem Bereich ein funkbasierter Informationsaustausch mit beiden Einrichtungen möglich ist. In diesem Bereich lässt sich der Funkkontakt mit der unmittelbar nachfolgenden Funk- zelle aufbauen, ohne dass der Funkkontakt mit der aktuellen Funkzelle bereits abgebaut ist.It is known to exchange information between permanently arranged devices and vehicles of a railway system by means of radio transmission. The radio network for data exchange consists of individual radio cells, which are defined by the radio range of the fixed devices. In order to ensure the transition from one radio cell to the immediately adjacent next radio cell, the distances of the fixed devices are selected such that each immediately adjacent radio cells overlap. For a continuous data exchange, the vehicles of the railway system must each change the radio cells, i. Change the radio operation with a device to the immediately following device. This happens in the overlap area, since in this area a radio-based information exchange with both facilities is possible. In this area, radio contact with the immediately following radio cell can be established without the radio contact with the current radio cell having already been disconnected.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Systemen, dass die Übertragungsqualitäten des Funkbetriebs entlang der Strecke von
Ort zu Ort als auch von Zeit zu Zeit stärkeren Schwankungen unterliegen können, so dass es beim Übergang von einer Funkzelle zu einer anderen zu Funkunterbrechungen kommen kann. Insbesondere können bauliche Besonderheiten oder elektromag- netisch wirksame Anlagen den Feldstärke- oder Fehlerratenverlauf entlang einer Fahrstrecke beeinflussen. Derartige Einflüsse können langfristig stabil sein (z. B. bedingt durch die Säulenkonstruktion innerhalb eines Bahnhofs) oder sich schnell ändern (z. B. Wettereinflüsse oder temporäre Abschat- tung durch eine Zugvorbeifahrt) . Dabei ist die Funkübertra¬ gung entlang einer Bahnstrecke auch dadurch veränderlich, dass Reflexionen insbesondere in Tunneln und verschiedenartige andere statische und dynamische Störeinflüsse vorhanden sein können.A disadvantage of these known systems that the transmission qualities of the radio operation along the route of From place to place as well as from time to time may be subject to greater fluctuations, so that it can come in the transition from one radio cell to another to Funkturterbrechungen. In particular, design features or electromagnetically effective systems can influence the field strength or error rate profile along a route. Such influences can be stable in the long term (eg due to the pillar construction within a railway station) or change quickly (eg weather influences or temporary shading due to a train passing). The Funkübertra ¬ is laid along a railway line also be variable, that reflections can be present in particular in tunnels, and various other static and dynamic interference.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, sicherzustellen, dass der Übergang von einer Funkzelle zur nächsten unterbrechungsfrei und möglichst ohne Einschränkungen erfolgt, insbesondere auch bei geringen Bandbreitenreserven.The object of the invention is to ensure that the transition from one radio cell to the next is uninterrupted and as far as possible without restrictions, in particular even with low bandwidth reserves.
Die Lösung der Erfindung ist bezogen auf das System durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezogen auf das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 9 gegeben; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.The solution of the invention is given in relation to the system by the features of claim 1 and related to the method by the features of claim 9; the dependent claims relate to advantageous embodiments.
Die Lösung sieht bezogen auf das System als auch auf das Verfahren vor, dass der Ort zum Wechsel der Funkzelle anhand von beim Durchfahren dieser Fahrstrecke ermittelten örtlichen Übertragungsqualitäten festgelegt wird, insbesondere durch die vom vorausfahrenden Fahrzeug oder während einer früheren Durchfahrt ermittelten Übertragungsqualitäten.
Zweckmäßigerweise wird die Übertragungsqualität von den er¬ zielten örtlichen Übertragungswerten der Funkübertragung abgeleitet .With respect to the system as well as to the method, the solution provides that the location for changing the radio cell is determined on the basis of local transmission qualities determined when driving through this route, in particular by the transmission qualities determined by the preceding vehicle or during an earlier transit. Expediently, the transmission quality is derived from the targeted local transmission values of the radio transmission.
Vorteilhafterweise ist der Ort des Wechsels der Funkzelle der Ort, an dem die Übertragungswerte der beiden sich überlappenden Funkzellen gleich sind, weil dann regelmäßig eine ausrei¬ chende Übertragungsqualität vorliegt .Advantageously, the location of the change of radio cell of the place where the transfer values of the two overlapping radio cells are the same, because then regularly suffi ¬-reaching transmission quality is present.
Dabei ist es zusätzlich von Vorteil, wenn der Ort des Wech¬ sels der Ort ist, an dem in Fahrtrichtung gesehen der Übertragungswert der jeweils unmittelbar nachfolgenden Funkzelle zusätzlich zunimmt.It is additionally advantageous if the location of the Wech ¬ sels is the place where seen in the direction of travel, the transmission value of the immediately following radio cell increases in addition.
Insbesondere wird man diesen Ort wählen, wenn der Ort desIn particular, one will choose this place if the place of
Wechsels der Funkzelle der Ort ist, an dem in der Vergangenheit in Fahrtrichtung gesehen, der Übertragungswert der alten Funkzelle zusätzlich abnimmt.Change of the radio cell is the place where seen in the past in the direction of travel, the transmission value of the old radio cell also decreases.
Insbesondere wird man einen Ort auswählen, an dem die erwarteten Verläufe der Übertragungswerte beispielsweise eines der obigen Kriterien dauerhaft erfüllen, wobei die Erwartungs¬ werte auf längerfristig gesammelten und mit statistischen Mitteln und/oder erfahrungsbasierten Verfahren bearbeiteten oder ermittelten Übertragungswerten beruhen.In particular, it will select a place where the expected courses of transfer values meet, for example, one of the above criteria permanently, with the expectation ¬ values on long collected and processed by statistical means and / or experience-based procedures or determined transmission values are based.
Als Übertragungswert kommen vorzugsweise die örtlich gemes¬ sene Empfangsfeldstärke und/oder die Übertragungsfehlerrate und/oder die effektiv nutzbare Bandbreite und/oder der Sig- nal-Rauschabstand in Frage.The transmission value are preferably locally gemes ¬ sene reception field strength and / or the transmission error rate and / or the usable bandwidth and / or the Sig- nal-to-noise ratio in question.
Weiter ist es vorgesehen, den Zeitpunkt und/oder den Ort des Funkzellenwechsels anhand von operativen Daten des Bahnsys¬ tems zusätzlich zu korrigieren.
So ist die Korrektur beispielsweise vorteilhaft, wenn sich am Ort des Wechsels der Funkzelle zum Zeitpunkt des Wechsels ein Fahrzeug im Gegenverkehr befindet und somit die Übertragungs- werte verschlechtert werden.Further, it is provided that the time and / or location of the radio cell change based on operational data of Bahnsys ¬ tems to correct further. Thus, the correction is advantageous, for example, if a vehicle is in the opposite direction at the location of the change of the radio cell at the time of the change and thus the transmission values are deteriorated.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below with reference to a drawing. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Systems zum funkbasierten Informationsaustausch und Figur 2 ein entsprechendes zweites System in einer schematischen Darstellung.Figure 1 is a schematic representation of a first system for radio-based information exchange and Figure 2 shows a corresponding second system in a schematic representation.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem System zum funkba¬ sierten Informationsaustausch in einer schematischen Darstellung, bei dem sich Fahrzeuge 1, 2 eines Bahnsystems entlang einer Fahrstrecke (in Pfeilrichtung 3) bewegen. Jedes Fahrzeug 1, 2 besitzt zur Kommunikation mindestens einen zugsei- tigen Kommunikationsrechner 4, der wiederum über mindestens eine Sende- und Empfangseinrichtung 5 verfügt.Figure 1 shows a section of a system for funkba ¬ sierten information exchange in a schematic representation in which move vehicles 1, 2 of a railway system along a route (in the direction of arrow 3). Each vehicle 1, 2 has at least one zugssei- term communication computer 4 for communication, which in turn has at least one transmitting and receiving device 5.
Entlang der Fahrstrecke sind weiter mindestens einen Kommunikationsrechner umfassende wegseitige Einrichtungen 6 vorhan- den, die zur Kommunikation mit den zu fahrzeugseitigen Einrichtungen 4a gehörenden Kommunikationsrechnern 4, d.h. über deren Sende- und Empfangseinrichtungen 5, ebenfalls Sende- und Empfangseinrichtungen 7 aufweisen.Along the route, at least one communication computer is also provided with path-side devices 6 which are used for communication with the communication computers 4 belonging to the vehicle-side devices 4 a, i. have their transmitting and receiving devices 5, also transmitting and receiving devices 7.
Der Informationsaustausch zwischen den wegseitigen Sende- und Empfangseinrichtungen 7 und den fahrzeugseitigen Sende- und Empfangseinrichtungen 5 erfolgt mittels Funk, d.h. dem Senden und Empfangen von Funkwellen. Dabei definiert die Reichweite der wegseitigen Sende- und Empfangseinrichtungen 7 jeweils
eine Funkzelle. Der Abstand der wegseitigen Sende- und Emp¬ fangseinrichtungen 7 ist hierbei so gewählt, dass sich die Funkzellen unmittelbar benachbarter Sende- und Empfangseinrichtungen 7 überlappen. Die Überlappungsbereiche A, B sind in Figur 1 in ihrer Breite zur Verdeutlichung etwas übertrieben dargestellt.The exchange of information between the wayide transmitting and receiving devices 7 and the vehicle-side transmitting and receiving devices 5 by means of radio, ie the transmission and reception of radio waves. In this case, the range of the wayside transmitting and receiving devices 7 defines respectively a radio cell. The distance between the wayside transmitter and Emp ¬ catching devices 7 is so selected, the radio cells of directly adjacent transmitting and receiving devices 7 that overlap. The overlapping areas A, B are shown somewhat exaggerated in FIG. 1 for clarity.
Der Überlappungsbereich A ist der Bereich, in dem das Fahrzeug 1 sowohl mit der bezogen auf die Figur 1 mittleren Sende- und Empfangseinrichtung 7 als auch mit der rechtenThe overlapping area A is the area in which the vehicle 1 is centered both on the central transmitting and receiving device 7 as well as on the right one with reference to FIG
Sende- und Empfangseinrichtung 7 kommunizieren kann. Entsprechend kann das Fahrzeug 2 mit der linken Sende- und Empfang¬ seinrichtung 7 als auch mit der mittleren Sende- und Empfangseinrichtungen 7 kommunizieren. Diese Kommunikation ist in Figur 1 mittels der Linien 8, 9, 10, 11 schematisch dargestellt.Transmitting and receiving device 7 can communicate. Accordingly, the vehicle 2 can be the left transmission and reception ¬ seinrichtung 7 as also communicate with the central transmitting and receiving devices. 7 This communication is shown schematically in FIG. 1 by means of the lines 8, 9, 10, 11.
Die Überlappungsbereiche A, B dienen dazu, dass die Fahrzeuge 1, 2 sicher von einer Funkzelle zur nächsten unmittelbar nachfolgenden Funkzelle umschalten können, d. h. das Fahrzeug 1 schaltet im Überlappungsbereich A von der rechten Sende- und Empfangseinrichtung 7 auf die mittlere Empfangseinrichtung 7 um. Diese Umschaltung ist in der Figur 1 durch den Pfeil 12 schematisch angezeigt. In der Figur 1 hat das Fahr- zeug 1 die Kommunikationsverbindung 8 bereits getrennt (ge¬ strichelte Linie) und nachdem es vorher auf die Kommunika¬ tionsverbindung 9 (durchgehende Linie) umgeschaltet hatte.The overlapping areas A, B serve to ensure that the vehicles 1, 2 can switch safely from one radio cell to the next radio cell immediately following, ie the vehicle 1 switches in the overlapping area A from the right transmitting and receiving device 7 to the central receiving device 7. This switching is indicated schematically in FIG. 1 by the arrow 12. In the figure 1, the vehicle has finished product 1, the communication link 8 already separated (ge ¬ dashed line) and after it had before the communica tion ¬ Compound 9 (solid line) switched.
Entsprechendes gilt für das Fahrzeug 2, wobei hier der Pfeil 13 die Umschaltung anzeigt.The same applies to the vehicle 2, in which case the arrow 13 indicates the switching.
Im oberen Teil der Figur 1 sind die Feldstärkeverläufe 14-16 dargestellt. So gehört der Feldstärkeverlauf 14 zur Sende- und Empfangseinheit 7 des rechten Kommunikationsrechners 6
und der Feldstärkeverlauf 15 zu der des mittleren Kommunika¬ tionsrechners 6. Entsprechend gehört der Feldstärkeverlauf 16 zur Sende- und Empfangseinheit 7 des in der Figur 1 linken Kommunikationsrechners 6.In the upper part of Figure 1, the field strength curves 14-16 are shown. Thus, the field strength course 14 belongs to the transmitting and receiving unit 7 of the right communication computer 6 and the field strength profile 15 to the middle of the communica tion ¬ computer 6. Accordingly, the field strength profile 16 is part of the transmitting and receiving unit 7 of the left in the Figure 1 computer communication. 6
Die Feldstärkeverläufe 14-16 sind in den Kommunikationsrech¬ nern 6, also dezentral, gespeichert und werden von dort an die Fahrzeuge 1, 2 übertragen, wobei jeder Kommunikations¬ rechner 6 zumindest den Feldstärkeverlauf 14-16 seiner Sende- und Empfangseinheit 7 kennt.The field strength gradients 14-16 are partners in the communication arithmetic ¬ 6, ie, locally stored and transferred from there to the vehicles 1, 2, wherein each communication ¬ computer 6 at least 14-16 to its transmitting and receiving unit 7 knows the field strength gradient.
Fährt das Fahrzeug 1 in der Figur 1 in Pfeilrichtung 3, so würde der Funkzellenwechsel üblicherweise an der OrtspositionIf the vehicle 1 is traveling in the direction of the arrow 3 in FIG. 1, the radio cell change would normally take place at the spatial position
17 eingeleitet werden, weil die Feldstärke der mittleren Sende- und Empfangseinheit 7 die Feldstärke der rechten17 are introduced because the field strength of the central transmitting and receiving unit 7, the field strength of the right
Sende- und Empfangseinheit 7 erstmalig überschreitet. Da dem Fahrzeug 1 aber die Feldstärkeverläufe 14, 15 im Überlap¬ pungsbereich A vom mittleren und rechten Kommunikationsrechner 6 übermittelt wurden, erfolgt der Funkzellenwechsel an der Ortsposition 18, da an diesem Punkt die Feldstärke nach einem Einbruch wieder größer und zusätzlich der Feldstärkeverlauf nachfolgend weiter ansteigend ist . Es ist selbstver¬ ständlich auch möglich, dass hier lediglich die OrtspositionTransmitter and receiver unit 7 exceeded for the first time. Since the vehicle 1 but the field strength curves 14, 15 were transmitted in the overlap ¬ pungsbereich A from the middle and right communication computer 6, the radio cell change takes place at the location position 18, since at this point the field strength after a burglary again larger and additionally the field strength course further increasing is. It is selbstver ¬ course also possible that here only the spatial position
18 übermittelt wird.18 is transmitted.
Entsprechend erfolgt die Umschaltung für das Fahrzeug 2 an der Ortsposition 19 und nicht an der Ortsposition 20.Accordingly, the switchover for the vehicle 2 takes place at the location position 19 and not at the location position 20.
Die Feldstärkeverläufe 14-16 werden jeweils von den Fahrzeu- gen 1,2 ermittelt, die hierzu mit einer Feldstärke-Messeinrichtung ausgerüstet sind. Sie erfassen bei jeder Durchfahrt jeweils den Feldstärkeverlauf 14-16 der Sende- und Empfangs¬ einheiten 7 und leiten diesen an die jeweiligen wegseitigen Einrichtungen 6 weiter.
Figur 2 zeigt ein ähnliches System wie Figur 1 in schemati- scher Darstellung, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen. Allerdings unterscheiden sich die Feldstär- keverläufe 14, 16 in Figur 2 von denen in Figur 1. Weiter sind die wegseitigen Einrichtungen 6 mit einer Zentrale 21 verbunden, bei der beispielsweise das Fahrzeug 2 über die mittlere Einrichtung 6 nachfragen kann, welches die beste Ortsposition zum Funkzellenwechsel ist. Die Zentrale 21 würde hier die Ortsposition 22 übermitteln.The field strength profiles 14-16 are respectively determined by the vehicles 1,2, which are equipped for this purpose with a field strength measuring device. Enter at each passage in each case the field strength profile 14-16 of the transmitting and receiving units ¬ 7 and forward it to the respective wayside equipment. 6 Figure 2 shows a similar system as Figure 1 in a schematic representation, wherein like reference numerals designate like elements. However, the field intensity curves 14, 16 in FIG. 2 differ from those in FIG. 1. Furthermore, the path-side devices 6 are connected to a control center 21, in which, for example, the vehicle 2 can query via the middle device 6, which has the best spatial position for Radio cell change is. The central 21 would transmit the spatial position 22 here.
Nachträglich beurteilt das Fahrzeug 2 mittels seiner eigenen Feldstärke-Messeinrichtung, an welcher Ortsposition der Funkzellenwechsel anhand seiner Messungen hätte erfolgen müssen. Diese Information teilt das Fahrzeug 2 der Zentrale 21 mit. Dies erfolgt über die Kommunikationsverbindung 11 und die in Figur 2 linke wegseitige Einrichtung 6. Die Zentrale 21 gleicht diese Information mit den bereits von anderen Fahrzeugen 1, 2 gemeldeten Ergebnissen hinsichtlich der besten Ortsposition 22 auf diesem Fahrstreckenabschnitt ab. So kön¬ nen andere nachfolgende Fahrzeuge eine möglicherweise aktua¬ lisierte Ortsposition 22 für den Funkzellenwechsel verwenden.Subsequently, the vehicle 2 judges by means of its own field strength measuring device, at which position the radio cell change should have taken place on the basis of its measurements. This information is communicated to the vehicle 2 of the center 21. This takes place via the communication link 11 and the left-hand side device 6 in FIG. 2. The central station 21 compares this information with the results already reported by other vehicles 1, 2 with regard to the best spatial position 22 on this route section. Said Koen ¬ start other vehicles following a potentially aktua ¬ ized spatial position 22 to use for the radio cell change.
Es ist aber auch möglich, dass das entgegenkommende Fahrzeug 3 über die Kommunikationsverbindung 23 diese Ortsposition 22 direkt an das Fahrzeug 1 übermittelt .But it is also possible that the oncoming vehicle 3 transmits this spatial position 22 via the communication link 23 directly to the vehicle 1.
Die Übertragungsqualität wird von den erzielten örtlichen Übertragungswerten abgeleitet, hier dem örtlichen Feldstärke- verlauf. Genauso kann aber auch die Übertragungsfehlerrate und/oder die effektiv nutzbare Bandbreite und/oder der Signal-Rauschabstand usw. als Übertragungswert zur Ableitung der Übertragungsqualität dienen.
Auch ist es vorgesehen, eine Korrektur der Übertragungswerte vorzunehmen, wenn dies anhand der operativen Daten des Bahnsystems möglich ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich am Ort des Wechsels der Funkzelle zum Zeitpunkt des Wechsels ein Fahrzeug 1, 2 im Gegenverkehr befindet. In die¬ sem Falle wird Ort und/oder Zeit des Funkzellenwechsels ent¬ sprechend angepasst.The transmission quality is derived from the local transmission values achieved, in this case the local field strength. Equally, however, the transmission error rate and / or the effectively usable bandwidth and / or the signal-to-noise ratio, etc. can also serve as the transmission value for deriving the transmission quality. It is also intended to carry out a correction of the transmission values, if this is possible on the basis of the operative data of the railway system. This is the case, for example, if a vehicle 1, 2 is in the oncoming traffic at the location of the change of the radio cell at the time of the change. In the ¬ sem trap location and / or time of the radio cell change ent ¬ Speaking adjusted.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Übertragungsqua- litäten über einen längeren Zeitraum zu erfassen, um mit statistischen Mitteln die optimale Ortsposition (oder den Zeitpunkt bei bekannter Geschwindigkeit) für einen Wechsel der Funkzelle zur Verfügung zu haben.
Of course, it is also possible to record the transmission qualities over a longer period of time in order to have available with statistical means the optimum position (or the time at known speed) for a change of the radio cell.