DE1605409C3 - Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Ortung und linienförmigen Beeinflussung von Eisenbahnzügen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Ortung und linienförmigen Beeinflussung von Eisenbahnzügen durch ein Streckengerät, das über Leitungen mit an der Strecke befindlichen Einrichtungen zur Nachrichtenübertragung verbunden ist, an die Empfangs- und Sendeeinrichtungen der Fahrzeuggeräte induktiv angekoppelt sind.

Eine Reihe von Linienzugbeeinflussungen mit kontinuierlicher Signalübertragung in den Führerstand oder mit direkter Einwirkung auf die Fahrzeugantriebe sind bekanntgeworden. Sie unterscheiden sich durch die Art der Nachrichtenübertragung zwischen Strecke und Zug und durch die Bestimmung des Fahrortes bzw. des Abstandes zu vorausliegenden Hindernissen.

Die Nachrichtenübertragung zur Sicherung oder Steuerung von Bahnen auf dem Funkwege findet wegen der schlechten Empfangsverhältnisse in Tunneln oder unter Brückenbauten ebenso selten Anwendung, wie die Übertragung über Fahrleitungen und Stromschienen, deren verzweigte Netze elektrische Anpassungsschwierigkeiten bereiten.

An das Gleis gebundene Übertragungsstrecken mit guten Übertragungseigenschaften über größere Entfernungen entstanden erst durch im Gleis ausgelegte Leiter in Form von Doppelleitungen bzw. durch einen Leiter in Gleismitte und den Schienen als Rückleiter, oder durch Oberflächen- bzw. Leckwellenleiter. Letztere werden mit Trägerfrequenzen mit GHz-Gebiet betrieben und sind daher erheblich kostspieliger als Doppelleitungen mit einem der Aufgabe angemessenen Trägerfrequenzbereich zwischen 10 und 100 kHz. Werden die im Gleis ausgelegten Leiter mit elektrisch markanten Punkten, z. B. durch Kreuzen der Leiter einer Doppelleitung, versehen, so können die mit Sende- und Empfangsgeräten ausgerüsteten Triebfahrzeuge ihren Fahrort z. B. durch Zählung passierter elektrisch markanter Punkte bestimmen und melden. Anstelle der Doppelleitungen verlegte kurze Leiterschleifen vermeiden bereits die Nachteile inkrementaler, nicht absoluter Fahrortmessung, jedoch abgehängte oder abgerissene Wagen und Züge ohne den Fahrort kennzeichnenden Sender können auch hierbei nicht erkannt werden, so daß die Sicherung wieder nur über Streckenbelegungsspeicher und gesonderte Einrichtungen zur Zugschlußüberwachung erreicht werden kann. Aus Sicherheitsgründen werden daher Systeme mit Linienleitern gern mit Gleisstromkreisen kombiniert verwendet.

Gleisstromkreise zeigen allein durch den passiven Achskurzschluß den Fahrort oder Standort eines jeden Wagens an. Für heute üblicherweise durchgehend verschweißte Schienen benötigen Gleisstromkreise ohne Isolierung aber bekanntlich jeweils einen starken Niederfrequenzgenerator (10 kHz) oder Impulsgenerator und einen das Gleisrelais steuernden Empfänger. Dieser Aufwand pro Gleiskreis verhinderte bisher eine feine Unterteilung der Strecke im Sinne einer möglichst kontinuierlichen passiven Fahrortmessung, die für eine Linienzugbeeinflussung Voraussetzung wäre und führte statt dessen zu den bisher bekannten Systemen mit relativ langen aneinandergereihten Gleisstromkreisen mit einer abschnittsweisen Beeinflussung der Züge. Hier werden vorzugsweise isolierstoßlose abgestimmte Gleisstromkreise in der Art des Aster-Kreises oder solche mit Kurzschlußverbindungen oder Reihenresonanzkreisen an beiden Enden verwendet, damit trotz fehlender Isolierstöße eine genaue Wirklänge des Gleisstromkreises gewährleistet ist. Teilweise können diese mit einer in der Regel nicht sehr hohen Wechselspannung ständig erregten Gleisstromkreise nur dann aneinandergereiht werden, wenn die benachbarten Kreise mit verschiedenen Frequenzen betrieben werden.

Es sind auch Verfahren zur Abstandshaltung mit Führerstandsignalisation ohne Linienleiter bekanntgeworden, die je Gleisabschnitt eines von mehreren Zeichen, die einer Trägerfrequenz auf moduliert sein können, in die Schienen einspeisen. Ein mit induktiv an die Schienen gekoppeltem Empfangsgerät ausgerüsteter Zug richtet sein Fahrverhalten nach der Anzahl verschiedener empfangener Zeichen ein, da diese Menge von der letzten Achse des ihm vorausfahrenden Zuges begrenzt wird. Es ist bereits in dem älteren DT-Patent 15 30 449 eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen linienförmigen Zugbeeinflussung und Gleisbesetztmeldung vorgeschlagen worden mit einem Streckengerät (Zentrale), das über entlang der Strecke angeordnete Leitungen nicht voneinander isolierte Gleisabschnitte speist, an deren voneinander isolierte Schienen die Fahrzeuggeräte für die linienförmige Nachrichtenübertragung zwischen dem Streckengerät und den Zügen gekoppelt sind. Die Koppelschaltungen an den Enden der Gleisabschnitte benötigen jedoch Meldeoszillatoren verschiedener Frequenz zum Melden der Gleisbesetzung an das Streckengerät.

Weiterhin ist in dem älteren DT-Patent 14 55 382 eine Schaltungsanordnung zum automatischen Überwachen des Verkehrs von Unterpflaster- und Straßenbahnen vorgeschlagen worden. Diese Anordnung benötigt zur Ortung und Signalübertragung in den Abschnitten der Strecke zusätzliche nacheinander angeschaltete Signalelemente in Form von induktiven Leiterschleifen oder kapazitiven Elektroden, die elektrisch voneinander isoliert und mit dem Fahrzeuggerät des im Abschnitt befindlichen Zuges gekoppelt sind. Hierdurch kann die Gleisbesetzung durch einen Zug nur aus den vom Fahrzeuggerät gesendeten und im Streckengerät empfangenen Informationsquittungen ermittelt werden. Beim Ausfall eines Fahrzeugsenders ist die Ortung des betreffenden Zuges nicht mehr möglich.

Aus der DT-PS 9 18 991 ist ein Gleisstromkreis für Eisenbahnsicherungsanlagen bekannt, bei dem der zu überwachende Gleisabschnitt gegen den an ihn angrenzenden Abschnitt nicht isoliert ist. Der zu überwachende Gleisabschnitt wird dabei kürzer als der kürzeste Achsabstand von Schienenfahrzeugen gewählt. Die Überwachung erfolgt im Hinblick auf einen hohen Längswiderstand der Schiene mit einer dadurch vorgegebenen Frequenz. Eine selbsttätige Ortung von Eisenbahnzügen durch ein zentrales Streckengerät ist damit nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Schaltungsanordnung zu schaffen, die für alle Sicherungs- und Steuerungsaufgaben von Eisenbahnen geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Kombination, daß zur Ortung und Nachrichtenübertragung die elektrisch voneinander isoliert verlegten Schienen nicht voneinander isolierter Gleisabschnitte verwendet werden, daß an der Strecke vom Streckengerät zeitmultiplex ferngesteuerte elektronische Schalter vorgesehen sind, von denen jeweils zwei benachbarte Schalter kurzzeitig und zugleich das eine Ende des zwischen den Schaltern liegenden Gleisabschnittes mit einer ersten Übertragungsleitung und das andere Ende mit einer zweiten Übertragungsleitung zum Streckengerät leitend verbinden, daß eine Wechselspannung eines Gleisspannungsgenerators des Streckengerätes, die über die eine Übertragungsleitung, den einen leitenden Schalter, die Schienen des Gleisabschnittes sowie über den anderen leitenden Schalter und die andere Übertragungsleitung wieder in das Streckengerät zurückgelangt, über ein elektronisches Gleisrelais eine Freimeldung, dagegen die bei Kurzschluß des Gleisabschnittes durch mindestens eine Fahrzeugachse niedrigere Wechselspannung eine Besetztmeldung, auslöst, daß das Streckengerät die in einem Steuerzyklus nacheinander ausgelösten Frei- und Besetztmeldungen in einem Streckenbelegungsspeicher speichert, daraus die Fahrorte, Zuglängen und Abstände der Züge voneinander und von durch Streckeneinrichtungen in den Streckenbelegungsspeicher direkt eingegebenen Hindernissen ermittelt, zur Abstandshaltung und Beeinflussung der Züge auswertet und einen Steuerbefehl für einen Zug jeweils dann einer in die Übertragungsleitung eingespeisten Befehlsträgerfrequenz aufmoduliert, wenn das Streckengerät über einen von diesem Zug besetzten Gleisabschnitt, einen ferngesteuerten Schalter und eine Übertragungsleitung eine vom Zug gesendete Meldefrequenz empfängt.

Durch die Benutzung der Schienen zur Ortung und zur Nachrichtenübertragung wird die Besetzung eines Gleisabschnittes nicht nur aus der von einem Fahrzeuggerät gesendeten und im Streckengerät empfangenen Meldefrequenz, sondern auch aus dem Kurzschluß des Gleisabschnittes durch Fahrzeugachsen ermittelt.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können allein auf der Basis einer passiven und genauen Fahrortmessung von einem Streckengerät aus sowohl Züge als auch streckenseitige Steuergeräte für Signale, Warnanlagen usf. aus sicherungstechnischen wie auch aus betrieblichen Gründen beeinflußt oder gesteuert werden, wie es für Abstandshaltung, Geschwindigkeitsbegrenzung, Sicherung von Wegübergängen, Halten im Bahnhof, wirtschaftliche Fahrweise usf. notwendig ist. Damit bietet das von einem Streckengerät aus steuernde System die technischen Mittel, beispielsweise auf gemeinsam von Stadtschnell- und Fernbahnen befahrenen Strecken Züge gemischt sowohl nach ortsfesten, jedoch vom Streckengerät ferngesteuerten Blocksignalen als auch nach linienförmig übertragenen Befehlen zur geschwindigkeitsabhängigen Abstandshaltung einander folgen zu lassen, ohne daß Widersprüche in der Signalgebung zwischen ortsfesten und im Führerstand befindlichen Signalen auftreten. Fahrzeugempfangs- und -Sendegeräte an der Spitze oder am Schluß eines Zuges können die Steuerung eines Zuges übernehmen. Daher erfordert ein Fahrtrichtungswechsel, eine Falschfahrt oder auch ein vorübergehend eingleisiger Betrieb keine Umschaltung der Übertragungseinrichtung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine in mehrere Schienenschleifen unterteilte s Strecke mit durch ein Streckengerät fernsteuerbaren Schaltern zur ortsselektiven Gleisüberwachung und zur Befehlsübertragung an Züge mit entsprechenden Empfangsgeräten,

F i g. 2 Steuerimpulse für benachbarte Schalter,

in Fig.3 über eine Wählermatrix nach einem Code fernsteuerbare Schalter und eine Tabelle für die Steuerkennzeichen,

Fig.4 mehrere Schienenschleifen mit sich teilweise überlappenden Wirklängen,

is Fig.5 und 6 eine Strecke mit Streckensignal und Warnanlage und zugehörigem streckenseitigem Gerät, das in F i g. 5 über einen für eine Schienenschleife vorhandenen Schalter, in F i g. 6 über einen gesonderten Schalter fernsteuerbar ist und

_?.o F i g. 7 eine Strecke, die für gemischten Verkehr von Zügen mit und ohne Fahrzeuggerät zusätzlich mit ferngesteuerten Blocksignalen ausgerüstet ist.

F i g. 1 zeigt kurze, aus den Schienen T gebildete Schleifen S, die mit Hilfe elektronischer Schalter F sowohl als kurze Gleisstromkreise als auch als Übertragsschleifen zu den über eine Antenne A induktiv angekoppelten Fahrzeuggeräten eingesetzt werden können, indem zeitmultiplex nacheinander jeweils zwei benachbarte ferngesteuerte Schalter Fi und F/+1 das Ende einer Schienenschleife Si mit der einen Übertragungsleitung L 1 und das andere Ende der Schienenschleife mit der anderen Übertragungsleitung L 2 zum Streckengerät SG verbinden. Innerhalb eines Abfragezyklus von z. B. 1 see Dauer werden durch Steuerimpul-

}s se an die Punkte Xvom Streckengerät SG nacheinander alle ferngesteuerten Schalter Fi mit ihrem Nachbarschalter F/+1 zeitlich überlappend ein kurzes Zeitintervall d(F i g. 2) lang leitend gesteuert.

Fig.2 zeigt die Steuerimpulse UX15 bis UXM, durch welche die Schalter F15 und F16, dann F16 und F17, darauf F17 und F18 gesteuert werden. Ein Generator des Streckengerätes speist die Übertragungsleitung Ll mit einer Wechselspannung Ui der Frequenz /I₁ die dann beispielsweise über den gerade

_4S leitenden Schalter F15 in die Schienenschleife S15 als Gleiskreiserregung und über den benachbarten leitenden Schalter F16 und die Übertragungsleitung L 2 wieder in das Streckengerät SG zum Empfänger R 1 als elektronisches Gleisrelais gelangt. Der Generator für die Spannung Ui und der Gleisrelaisempfänger Rl werden damit zeitmultiplex für alle Gleisstromkreise gemeinsam verwendet. Befindet sich eine Achse eines in F i g. 1 gestrichelt gekennzeichneten Fahrzeuges in der Schienenschleife 515, so wird im Gleisrelaisempfänger R 1 keine oder eine nur sehr geringe Spannung der Frequenz /1 empfangen und damit die Besetztanzeige des zugehörigen Abschnittes ausgelöst und vom Streckengerät in einem Streckenbelegungsspeicher festgehalten und ausgewertet. Auf Grund der Gleisbe-

setzung durch die Achsen und deren Änderung erhält das Streckengerät Kenntnis über Fahrort, Zuglänge, Bewegungsrichtung und bei genügend schneller zyklischer Abfrage auch über die Geschwindigkeit jedes Zuges.

Die Auswertung dieser Daten für Abstandshaltung, Geschwindigkeitsüberwachung und Zugsteuerung führt zu Steuerbefehlen KFan die Züge. Diese Steuerbefehle KF werden einer oder mehreren Befehlsträgerfrequen-

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zen fo des Generators Uo in Fig. 1 impulsförmig aufmoduliert und gegenphasig über beide Übertragungsleitungen L X und L 2 und über die gerade leitend angenommenen Schalter F15 und F16 in die Schienenschleife 515 gespeist. Über die induktive gekoppelte Antennenspule A gelangt der für den Zug an dieser Stelle vom Streckengerät abgesetzte Steuerbefehl KF an das Fahrzeugempfangsgerät des Triebfahrzeuges zur Steuerung des Antriebes bzw. der Bremsen oder des Führerstandsignals. In einer Abfrageperiode werden alle Schienenschleifen 5 des dem Streckengerät SG zugeordneten Streckenbereiches zeitmultipex nacheinander über die ferngesteuerten Schalter F mit der Gleisspannung UX erregt und abgetastet und zugleich mit den der Befehlsträgerfrequenz fo impulsförmig aufmodulierten Steuerbefehlen KFerregt, die synchron zur Steuerung der Schalter F dem Befehlsspeicher des Streckengerätes entnommen werden. Hierdurch erhält jedes Fahrzeug nur die Befehle übertragen, die es befolgen soll. In seine Antennenspule A gelangen gar nicht erst an andere Fahrzeuge gerichtete Befehle, ganz im Gegensatz zu Systemen mit langen im Gleis ■_Λ s ausgelegten Doppelleitungen, die allen Befehlen Adres-

V) ■ sen hinzufügen oder deren Fahrzeuggeräte den Empfängern nachgeschaltete besondere selektive Einrichtungen erhalten müssen, um die Züge nachrichtentechnisch unterscheiden zu können.

Durch die von beiden Enden einer nachgeschalteten Schienenschleife Si gegenphasig eingespeiste Befehlsträgerfrequenz fo empfängt die Antennenspule A vor der ersten Achse eines Zuges ebenso wie eine Antennenspule A hinter der letzten Achse eines Zuges die Steuerbefehle KF. Auf diese Weise können ohne Umschaltung der Übertragungseinrichtung die Fahrtrichtung eines Zuges umgekehrt, Falschfahrten durchgeführt werden oder Wendezüge verkehren, weil auch Fahrzeuggeräte am Zugschluß empfangen und steuern können.

Fig. 1 zeigt außer dem Generator für die Wechselspannung UX einen zweiten Generator für eine Wechselspannung U2 der Frequenz /2, die jeweils über die Übertragungsleitung L 2 in eine Schienenschleife S als zweite Gleiskreiserregung eingespeist wird und über die Leitung L X wieder in das Streckengerät an den

^i'1 Gleisrelaisempfänger R2 gelangt. Diese Ergänzung dient der doppelten Kontrolle der Gleisbesetzung und der Störungserkennung. Gefährliche Leitungsberührungen zwischen den Übertragungsleitungen L X und L 2 können durch eine Pause zwischen zwei Abfragezyklen erkannt werden. Wird in dieser Pause kein Schalter y leitend gesteuert, darf über die Leitung L 2 keine Spannung der Frequenz /1 und über die Leitung LX keine Spannung der Frequenz /2 in das Streckengerät zurückgelangen.

Unter Umständen können auch die Gleisspannungs- frequenzen /1 und /2 selbst vom Streckengerät moduliert werden und entweder anstelle oder zusätzlich zu den Befehlsträgerfrequenzen fo Befehle an die Fahrzeuge tibertragen.

! Die Steuerspannung UX an den Punkten X der bei

dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel mit Dioden ausgeführten ferngesteuerten Schalter Fwird entweder über je eine Steuerader vom Streckengerät herangeführt oder nach Fig.3 durch eine Wählermatrix erzeugt, wenn eine Vielzahl von Schaltern Fvon einem >■-. Streckengerät gesteuert werden soll. Diese z. B. mit Dioden ausgeführten Wählermatrizen für die Schalter

\ Fl bis F5 in Fi g. 3 werden in bekannter Weise durch

Kennzeichen »L« und »0« binär über Steueradern Xa und Xa bis Xd und Xd gesteuert, wobei ein »L« durch eine negative Spannung an einer Steuerader X, eine »0<<^ durch eine negative Spannung an einer Steuerader X dargestellt wird.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung mit Wählerrhatrizen für den zyklisch permutierten vierstelligen Code, dessen Stellen a bis d — wie die Tabelle zeigt — sich bekanntlich pro Zählschritt an nur einer Stelle ändern. Das bedeutet, daß ζ. B. der Schalter F3, der überlappend bei Schritt 2 mit Schalter F2, bei Schritt 3 mit Schalter F4 leitend sein soll, bei »0« und bei »L« an der dritten Stelle c leitet. Somit kann eine Entscheidung an der dritten Stelle _bzw. an den zugeordneten Steueradern Xc und Xc durch eine Wählerdiode entfallen. Auch bei allen anderen Schaltern Ferübrigt es sich jeweils, eine der Stellen, und zwar die in der Tabelle jeweils eingerahmt gezeichnete Stelle bzw. die Spannung an einem der Steueraderpaare X, X zu prüfen, so daß die funktionell Nor-Gatter darstellenden Wählermatrizen der fernsteuerbaren Schalter F sich vereinfachen. Dafür erhält das Streckengerät SG Einrichtungen, die Spannungen der Steueradern X und X nach dem zyklisch permutierten Code zu steuern.

Die Trennübertrager in den fernsteuerbaren Schaltern Fnach Fig. 1 und 3 können die Schienenverbinder ersetzen und dienen der Entkopplung der Schienenschleifen von der Schaltspannung UX und transformieren den Wellenwiderstand, ζ. B. 240 Ohm, der beispielsweise symmetrischen Übertragungsleitungen LX und L 2 auf einen Widerstand von wenigen Ohm, z. B. 2 bis 10 Ohm, herunter. Dieser Wert als Quellenwiderstand bzw. Abschlußwiderstand einer Schienenschleife entspricht einer Anpassung oder einer geringen Unteranpassung an die Wellenwiderstände von 10 bis 20 Ohm des Gleises links und rechts der Anschlußstelle eines ferngesteuerten Schalters F und gibt damit einer Schienenschleife 5 eine Wirklänge, die jeweils wenige Meter über beide Enden der Schienenschleife reichten. Innerhalb der Wirklänge senkt eine Fahrzeugachse die Ausgangsspannung der Schienenschleife auf weniger als die Hälfte der Ausgangsspannung des unbesetzten Gleises ab und verursacht daher eine Besetztmeldung. Die Wirklänge ist hierbei praktisch unabhängig vom Zustand der Gleisbettung und vom Achsübergangswiderstand.

Zur Verdoppelung des Auflösungsvermögens der' Anordnung kann insbesondere durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Trennübertrager in den ferngesteuerten Schaltern Fjeder Schienenschleife 5/eine Wirklänge M gegeben werden, die das l,5fache der Länge der Schienenschleife zwischen den Anschluß punkten der zugehörigen Schalter Fi und F/+1 ist. Fig.4 zeigt Schienenschleifen 515 bis 517 mit einer Länge von 50 m zwischen je zwei über eine Wählermatrix D ferngesteuerten Schaltern F mit einer eingestellten Wirklänge M von jeweils 75 m. Die einander auf eine Länge von 25 m überlappenden Wirklängen M benachbarter Schleifen gestatten es, den Fahrort der ersten bzw. letzten Achse eines Zuges, bei dem der Abstand dieser Achsen gleich dem halben Abstand der Schalteranschlußpunkte oder einem ungeradzahligen Vielfachen davon ist, auf ca. 25 m genau zu bestimmen, da im Streckengerät ausgewertet werden kann, ob die erste bzw. letzte Achse beispielsweise nur die Schleife 515 oder auch schon die Schleife S16 oder nur die Schleife 516 kurzschließt.

Anstalt der in F i g. 1 und 3 als Beispiel verwendeten

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Dioden können auch Transistoren, Thyristoren oder Triacs als Schaltstrecke der fernsteuerbaren Schalter F eingesetzt werden. Diese Bauelemente lassen sich mit einer gegenüber den Dioden erheblich geringeren Steuerleistung steuern und verlangen daher dnen geringeren Aufwand für die Steueraderpaare X, X und die steuernden Ausgangsstufen des Streckengerätes SG.

Da die Schienenschleifen einer Strecke vom Strekkengerät SG aus nur von einem, aus Sicherheitsgründen allenfalls aus zwei Leistungsverstärkern mit der Gleisspannung Ui bzw. Ul für ihre Funktion als Gleisstromkreise gespeist werden, können diese Leistungsverstärker ohne wesentliche Aufwandserhöhung für höhere Leistungen ausgelegt werden, als es für Generatoren einzeln und ständig erregter Gleisstromkreise üblicher Form möglich ist, die mit Gleisspannungen von 0,5 bis 1 V betrieben werden. Die durch die Abtastung pulsförmige Speisung der Schienenschleifen 5 mit höheren Wechselspannungen verleiht dem Sicherheitssystem die günstigen Eigenschaften sog. Impulsgleisstromkreise, die auch bei Schienenverschmutzungen noch zuverlässig genug auf Achsen ansprechen.

Da bei der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung allein das Streckengerät die Fahrorte der Züge und die Fahrzeiten über eine Schienenschleife S bzw. deren Wirklänge M mißt und auswertet, ist es möglich, den Schienenschleifen unterschiedliche Längen zu geben. Beispielsweise können für in der Regel mit höherer Geschwindigkeit befahrene Streckenabschnitte lange Schienenschleifen, dafür im Bahnhofsbereich mit langsam befahrenen Abschnitten um so kürzere Schienenschleifen vorgesehen werden. Zweckmäßig ist es, für die Schienenschleifen jeweils das ganze Vielfache einer kürzesten Länge zu verwenden, die im Streckenspeicher als Maßstab fest programmiert wird. Auf diese Weise kann der Aufwand gemäß dem Engpaßcharakter jedes Streckenelementes über die ganze Strecke verteilt werden. Ferner können bei gleichem Aufwand ggf. bessere Eigenschaften der Schaltungsanordnung erzielt werden als bei räumlich gleichbleibendem Auflösungsvermögen.

Erhalten Trieb- oder Steuerfahrzeuge neben einem Empfänger für Steuerbefehle /CFauch einen Trägerfrequenzgenerator, der über die Antennenspule in der jeweils unter dem Fahrzeug befindlichen Schienenschleife 5; eine Spannung Um der Meldefrequenz fm induziert, dann empfängt immer dann das Streckengerät pulsförmig eine Wechselspannung der Frequenz fm, wenn es gerade die Schalter Fi und Fi+1 dieser Schienenschleife leitend steuert. Ein solcher empfangener Impuls einer Wechselspannung der Frequenz fm kennzeichnet daher zusätzlich einerseits den Fahrort eines Triebfahrzeuges mit Fahrzeugempfangsgerät, also eines fernsteuerbaren Triebfahrzeuges im Gegensatz zu anderen Wagen oder Fahrzeugen; andererseits können durch Modulation der Spannung Um im Fahrzeug auch Kennungen oder Nachrichten wie Zugnummern, Zieloder Geschwindigkeitsangaben an das Streckengerät übertragen werden.

Eine sicherungstechnische Überwachung besteht auch darin, daß ein Fahrzeug nur so lange eine Spannung Um in die unter ihm liegende Schienenschleife Si induziert, solange es vom Streckengerät Impulse der Streckengerätfrequenz fo, f\ oder /2 empfängt, wodurch im Streckengerät ständig eine Bestätigung der Fernsteuerfähigkeit oder Beeinflußbarkeit des Fahrzeuges vorliegt Das Streckengerät SG wiederum kann die Fahrt gestattenden Steuerbefehle KF nur so lange an ein Fahrzeug übertragen, solange es von diesem Fahrzeug Pulse der Meldefrequenz fm empfängt. Versagt die Sendeeinrichtung für die Meldefrequenz fm oder der Empfänger eines Fahrzeuges, so^: führt der unterbleibende Empfang von Fahrt gestattenden Befehlen zur Zwangsbremsung.

F i g. 5 und 6 zeigen, wie auch streckenseitige Geräte G 15, G 16 für Warnanlagen W an schienengleichen Wegübergängen, Signale Hund Weichenantriebe über ferngesteuerte Schalter vom Streckengerät aus gesteuert werden können. Hierfür erhalten diese streckenseitigen Geräte G jeweils einen Steuerempfänger Fzum Empfang einer Befehlsträgerfrequenz, dessen Eingang EG entweder über einen ohnehin zu einer Schienenschleife 515 bzw. S16 führenden fernsteuerbaren Schalter F15 bzw. F16 (F i g. 5) oder jeweils über einen eigenen Schalter FG 15 bzw. FG16 (Fig.6) mit einer Übertragungsleitung L 1 oder L 2 zeitmultiplex verbunden wird. Immer dann, wenn das Streckengerät SG einen zu einem Steuerempfängereingang EG führenden Schalter F oder FG über dessen Wählermatrix leitend steuert, moduliert es pulsförmig eine Befehlsträgerfrequenz mit einem Steuerbefehl KG, der über eine Übertragungsleitung Li oder L 2 an das betreffende streckenseitige Gerät G gelangt.

Die Steuerbefehle KG bildet das Streckengerät SG aus den von Gleisrelaisempfänger Rl bzw. R2 erhaltenen und im Streckenbelegungsspeicher gespeicherten Besetztinformationen der Schienenschleifen und deren Dauer als Fahrorte bzw. Maß für die Geschwindigkeiten der Züge.

Soll z. B. eine konstante Warnzeit für einen schienengleichen Wegübergang erreicht werden, so schaltet das Streckengerät durch einen Steuerbefehl KG die Blinklichter dann ein, wenn der anrückende Zug eine seiner Geschwindigkeit proportionale Entfernung vom Überweg erreicht hat. Werden die streckenseitigen Geräte G durch die ohnehin zu den Schienenschleifen 5 führenden fernsteuerbaren Schalter Fan eine Übertragungsleitung angeschlossen, hat zweckmäßigerweise die Befehlsträgerfrequenz für die Steuerbefehle KG an die streckenseitigen Geräte G eine andere Frequenz fog als die Befehlsträgerfrequenz fo für die Steuerbefehle KFan die Schienenfahrzeuge.

Das gleiche gilt für über eigene Schalter FG (F i g. 6) gesteuerte streckenseitige Geräte, solange die Schalter FG gleichzeitig mit einem der benachbarten Schalter F für die Schienenschleifen leitend gesteuert werden. Bei Häufung streckenseitiger Geräte G an einem Ort kann es aber auch zweckmäßig sein, die zeitmultiplexe Verbindung der Steuerempfängereingänge EG mit einer Übertragungsleitung L1 oder L 2 mit fernsteuerbaren Schaltern FG vorzunehmen, die während eines eigenen Zeitschrittes in einem kürzeren Intervall dg— ^{hd und nicht zusammen mit anderen Schaltern leitend werden.

Über die ferngesteuerten Schalter und die Übertragungsleitungen L1 und L 2 können auch die Betriebszustände der streckenseitigen Geräte G überwacht werden. Erzeugen diese Geräte G an ihrem Steuerempfängereingang EG eine Wechselspannung, deren Frequenz fB ihren Betriebszustand kennzeichnet, dann gelangt diese Wechselspannung immer dann als erkennbare Betriebszustandsmeldung an das Streckengerät SG, wenn der zugehörige Schalter F bzw. FG leitend gesteuert ist.

Eine besondere für Signale und Warnanlagen

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geeignete Überwachung besteht darin, daß diese streckenseitigen Geräte G die Schienen des Gleises an ihrem Standort mit einem Betriebszustandsschalter B (F i g. 6) kurzschließen können und damit passiv wie eine Achse den Besetztzustand einer Schienenschleife simulieren. Auch Weichenantriebe können während des Umlaufs bzw. im unverschlossenen Zustand und im nicht befahrbaren Strang mit einem solchen Schalter Seinen Achskurzschluß simulieren.

Gelangt nach Passieren eines Zuges beispielsweise das Blocksignal H in die Stellung »Halt« (Rot) und schließt das zugehörige Gerät G15 die vor ihm liegende Schienenschleife S15 kurz, dann ist einerseits im Streckengerät SG die vollzogene Haltstellung dieses Signals gesichert erkennbar und überwacht und kann daher für Blockabhängigkeiten verwendet werden; andererseits gelangt die simulierte Besetzung der Schienenschleife über die Gleisrelaisempfänger als Hindernisanzeige in den Streckenbelegungsspeicher und kann wie die Fahrorte von Achsen bzw. Zügen zur Abstandshaltung und Zugsteuerung über Führerstandssignal oder zur direkten Zusteuerung ausgewertet werden. Solange die Warnanlage W, F i g. 6 den schienengleichen Wegübergang nicht sperrt, kann das zugeordnete Steuergerät G16 mit dem Betriebszustandsschalter B die Schienenschleife 516 kurzschließen und damit auf die gleiche Weise wie ein Halt zeigendes Signal ein Hindernis in den Streckenbelegungsspeicher des Streckengerätes SG übertragen. Ebenso können damit die Einschaltung bzw. Abschaltung der Warnanlage im Streckengerät gesichert überwacht und Blocksignale bzw. Überwachungssignale entsprechend gesteuert werden..

Wie Fig. 7 zeigt, erlaubt die integrierte Steuerung von Fahrzeugen und streckenseitigen Geräten G durch die Schaltungsanordnung außerdem die Sicherung eines gemischten Verkehrs auf Strecken, die sowohl von Zügen Za 1 und Za 2 mit Führerstandssignaleinrichtung, als auch von nicht ausgerüsteten, nur über Streckensignale SSbeeinflußbaren Zügen Zn gemeinsam befahren werden sollen. Die Fahrorte und Längen aller Züge erkennt das Streckengerät SG durch die Erregung und Abtastung der Schienenschleifen S über die ferngesteuerten Schalter F. Das Streckengerät SG kann die mit Führerstandssignaleinrichtung versehenen Züge Za von nicht ausgerüsteten Zügen Zn unterscheiden, wenn die Fahrzeuggeräte jeweils in der Schienenschleife unter ihnen eine Wechselspannung der Meldefrequenz fm induzieren, die bei der Abfrage pulsförmig im Streckengerät empfangen wird. Diese im Streckengerät empfangenen Trägerfrequenzpulse der Meldefrequenz fm werden dazu benutzt, vor Zügen Za mit Führerstandssignal und Fahrzeugempfangs- und -Sendegerät die Streckensignale SS dunkel zu schalten. Die Streckensignale SSkönnen — wie bei Selbstblocksignalen üblich — für nicht ausgerüstete Züge Zn in der Grundstellung »grün« zeigen und über das Streckengerät in gegenseitiger Abhängigkeit geschaltet sein, so daß ein Streckensignal nach der Räumung der Schienenschleifen in dem von ihm gedeckten Blockabschnitt erst wieder in die Grundstellung »grün« zurückkehrt, wenn auch das vorausliegende Streckensignal durch Rückmeldung überwacht in die Haltestellung »rot« gegangen ist (Rückblock).

Wird ein Fahrzeuggerät defekt bzw. die Meldefrequenz fm im Streckengerät nicht empfangen, so werden die vorausliegenden Streckensignale SS automatisch

wieder hell geschaltet. Sie dienen dann praktisch als Ersatz für das fehlende Führerstandssignal. Werden die Führerstandssignale nach einem Ruhestromprinzip dahingehend gesteuert, daß ein Fahrzeug nur fahren darf, solange es vom Streckengerät fahrtgestattende Befehle ATF erhält, aber bremst, sobald diese ausfallen, dann würde ein Defekt im Fahrzeuggerät sofort zur Zwangsbremsung führen, die nur durch manuelle Umschaltung im Führerstand beseitigt werden kann. Nach dieser Umschaltung ist das Fahrzeug vom Fahrer wieder frei steuerbar und kann nach den hell gesteuerten Streckensignale gefahren werden. Durch die manuelle Umschaltung können auch gleichzeitig Zugsicherungseinrichtungen des Fahrzeuges, wie Fahrsperren oder andere Zugbeeinflussungsgeräte, wirksam geschaltet werden. Damit ermöglicht die Schaltungsanordnung nicht nur die Sicherung gemischten Verkehrs von Fahrzeugen bzw. Zügen mit und ohne Führerstandssignal, z. B. auf Gemeinschaftsstrecken von Stadtschnell- und Fernbahnen, sondern auch die automatisch gestattete Weiterfahrt nach ortsfesten vom Streckengerät gesteuerten Signalen im Falle eines Defektes der Führerstandssignaleinrichtungen eines Fahrzeuges. In diesem Sinne defekte Fahrzeuge werden von der Sicherungsanordnung als nichtausgerüstete Fahrzeuge behandelt.

Werden Streckensignale dunkel geschaltet, so können auch die ggf. zur Betriebszustandsüberwachung vorgesehenen Schalter B unwirksam gemacht werden. Etwa vorhandene Streckenmagnete von Fahrsperren oder induktiven Zugbeeinflussungseinrichtungen werden von der Dunkelschaltung ihres beigeordneten Signals nicht betroffen. Anstelle der Dunkelschaltung können die Streckensignale auch ein neutrales Signalbild zeigen, z. B. »weiß«, das auch beim Führerstandssignal nicht als Signalbild verwendet wird.

Während bei der linienförmigen, geschwindigkeitsabhängigen Abstandshaltung der Züge durch Steuerbefehle KFdas Streckengerät den Abstand eines ausgerüsteten Zuges Za zum in Fahrtrichtung gesehen nächsten Hindernis mit seinem Bremsweg oder allgemein einem von seiner Geschwindigkeit abhängigen Mindestabstand vergleicht, kann das Streckengerät vor nicht ausgerüsteten Zügen Zn beispielsweise die nächsten drei der vier im max. Bremswegabstand voneinander aufgestellten Streckensignale SS als Ersatz für das fehlende Führerstandssignal durch Steuerbefehle KG einschalten. Von den hell geschalteten Signalen SS können die vom Zug gesehen jeweils ersten beiden »grün«, das dritte »rot« oder bei gewünschter Vorsignalisation die jeweils ersten beiden »grün«, das dritte »gelb«, das vierte Signal jedoch »rot« zeigen. Dem Handblock vergleichbar bewegt sich diese Signalbildfolge dann als Fühler vor einem Zug her, während sie bei den üblichen Selbstblocksystemen als Schleppe hinter einem Zug fortgeschaltet wird. Vor einem Hindernis, z. B. Zug, nicht verschlossene Weichen od. dgl, läßt sich erreichen, daß das Halt gebietende Signal »rot« der Signalbildfolge nicht in »grün« oder »gelb« geschaltet wird.

Für die zeitmultiplexe Übertragung von Befehlen KF an die Fahrzeuge oder Befehlen KG an die streckenseitigen Geräte G steht maximal nur das kurze Zeitintervall zur Verfügung, in dem ein fernsteuerbarer Schalter leitend gesteuert wird. Wenn ein Befehl KF oder KG durch Codierung nicht in einem Intervall, sondern erst in mehreren Intervallen und. damit erst nach mehreren Abfragezyklen vollständig übertragen

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werden kann, ist eine Verbesserung noch dadurch erzielbar, daß vom Streckengerät jedes Zeitintervall verlängert wird, in dem von der Zentrale ein Befehl übertragen werden soll. Allein die nur zum Speisen und Abtasten der Schienenschleifen dienenden Zeitinterval-Ie bleiben kurz. Eine Verlängerung der Übertragungszeiten läßt sich auch dadurch erreichen, daß in einem Abfragezyklus alle Schienenschleifen erregt und abgetastet, in den folgenden z. B. fünf Abfragezyklen jedoch nur die als besetzt erkannten und deren benachbarte noch freie Schienenschleifen erregt und abgetastet werden usf. Diese an sich bekannten Abwandlungen zeitmultiplexer Übertragung dienen der Verringerung der Übertragungsbandbreite der beteiligten Sender und Empfänger.

Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung integriert die Steuerung der Züge mit der Steuerung der an der Sicherung und am Betriebsablauf beteiligten streckenseitigen Geräte für Warnanlagen an schienengleichen Wegübergängen, Signalen, Weichen usf. vom Streckengerät aus.

Die geordnete selektive Nachrichtenverteilung wird einheitlich mit den gleichen vom Streckengerät ferngesteuerten Schaltern Fvorgenommen, die auch die zeitmultiplexe Energiespeisung der gleichzeitig als Übertragsschleifen und Gleisstromkreise benutzten Schienenschleifen besorgen. Züge wie streckenseitige Geräte benötigen daher keine besonderen selektiven Einrichtungen. Darüber hinaus bietet die zeitmultiplexe Energiespeisung der Schienenschleifen alle Vorteile impulsförmig mit hohen Spannungen betriebener Gleisstromkreise zur absoluten, nur durch Achskurzschluß gemessenen Fahrortbestimmung ohne jedoch Gleichspannungsgeneratoren, Gleisrelais und Blockeinrichtungen u. dgl. längs der Strecke zu benötigen. Sonderfahrzeuge, z. B. Draisinen oder Baumaschinen, können daher beliebig ein- und ausgesetzt werden. Die blockweise Abstandshaltung über ortsfeste, jedoch vom Streckengerät ferngesteuerte Signale kann gleichzeitig mit ünienförmiger und geschwindigkeitsabhängiger Zugbeeinflussung über Führerstandssignal oder direkte Zugsteuerung angewendet werden. Daraus ergeben sich die Vorteile gemischten Verkehrs auf Gemeinschaftsstrecken verschiedener Bahnen wie Stadtschnell- und Fernbahnen mit und ohne Führerstandssignal oder auch ein möglicher schrittweiser Ausbau einer Eisenbahnsicherung von der Blocksteucrung bis zur Anordnung mit ünienförmiger Zugsteuerung mit allmählichem Übergang.

Fahrzeugempfangs- und -Sendegeräte an die Spitze oder am Schluß eines Zuges empfangen gleichermaßen die Steuerbefehle, so daß keine Fahrtrichtungsabhängigkeiten zu bestehen brauchen. Auch vorübergehend eingleisiger Betrieb und Falschfahrten können gesichert und ohne besonderen Auftrag vorgenommen werden. Damit wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung den verschiedensten Anforderungen in sicherungstechnischer und betrieblicher Hinsicht auch unterschiedlicher Bahnen durch eine einheitliche Steuerung mit sehr einfachen Mitteln gerecht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

ib Ub Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Ortung und linienförmigen Beeinflussung von Eisenbahnzü- ^; gen durch ein Streckengerät, das über Leitungen mit an der Strecke befindlichen Einrichtungen zur Nachrichtenübertragung verbunden ist, an die Empfangs- und Sendeeinrichtungen der Fahrzeuggeräte induktiv angekoppelt sind, ge kenn- ι ο zeichnet durch die Kombination, daß zur Ortung und Nachrichtenübertragung die elektrisch voneinander isoliert verlegten Schienen nicht voneinander isolierter Gleisabschnitte verwendet werden, daß an der Strecke vom Streckengerät (SG, Fig. 1) zeitmultiplex ferngesteuerte elektronische Schalter (F) vorgesehen sind, von denen jeweils zwei benachbarte Schalter (Fi und Fi+ 1) kurzzeitig und zugleich das eine Ende des zwischen den Schaltern liegenden Gleisabschnittes (Si) mit einer ersten Übertragungsleitung (Li bzw. L 2) und das andere Ende mit einer zweiten Übertragungsleitung (L 2 bzw. L 1) zum Streckengerät (SG) leitend verbinden, daß eine Wechselspannung (U \ bzw. U 2) eines Gleisspannungsgenerators des Streckengerätes, die über die' eine Übertragungsleitung, den einen leitenden Schalter, die Schienen des Gleisabschnittes sowie über den anderen leitenden Schalter und die andere Übertragungsleitung wieder in das Streckengerät zurückgelangt, über ein elektronisches Gleis- jo relais (R 1 bzw. R 2) eine Freimeldung, dagegen die bei Kurzschluß des Gleisabschnittes durch mindestens eine Fahrzeugachse niedrigere Wechselspannung eine Besetztmeldung auslöst, daß das Streckengerät die in einem Steuerzyklus nacheinander χϊ ausgelösten Frei- und Besetztmeldungen in einem Streckenbelegungsspeicher speichert, daraus die Fahrorte, Zuglängen und Abstände der Züge voneinander und von durch Streckeneinrichtungen in den Streckenbelegungsspeicher direkt eingegebenen Hindernissen ermittelt, zur Abstandshaltung und Beeinflussung der Züge auswertet und einen Steuerbefehl (KF) für einen Zug jeweils dann einer in die Übertragungsleitungen eingespeisten Befehlsträgerfrequenz (fo) aufmoduliert, wenn das Strek- kengerät über einen von diesem Zug besetzten Gleisabschnitt, einen ferngesteuerten Schalter und eine Übertragungsleitung eine vom Zug gesendete Meldefrequenz (fm) empfängt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuggerät direkt oder über Führerstandssignal eine Zwangsbremsung auslöst, wenn es vom Streckengerät (SG) in mindestens einem Steuerzyklus keine »Fahrt« gestattenden Befehle empfangen hat.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuggerät die Meldefrequenz (fm) mit einer Ziel- oder Richtungsangabe des Zuges moduliert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuggerät die Meldefrequenz (fm) mit einer Ist-Geschwindigkeitsangabe des Zuges moduliert

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Gleisabschnitte (SJ den Grenzgeschwindigkeiten des Streckenbereiches angepaßt ist, indem für langsam zu befahrende Streckenbereiche kurze Gleisabschnitte, dagegen für schneller befahrbare Streckenbereiche ganzzahlig vielfach längere Gleisabschnitte vorgesehen sind, deren im Streckenbelegungsspeicher des Streckengerätes fest eingegebene Längen beim Ermitteln der Fahrorte berücksichtigt werden.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere durch Wahl des Übersetzungsverhältnisses von Trenntransformatoren in den ferngesteuerten Schaltern (F) die Gleisabschnitte (S) aus einem Quellenwiderstand gespeist und mit einem gleich großen Abschlußwiderstand abgeschlossen werden, der benachbarten Gleisabschnitten eine gegenseitig überlappende Wirklänge (M, F i g. 4) gibt, und daß das Streckengerät auswertet, ob eine erste oder letzte Fahrzeugachse im gleichen Abfragezyklus nur in einer Schienenschleife (Si) oder auch in einer der benachbarten Schienenschleifen (Si+\ oder Si— 1) ebenfalls eine Besetztmeldung auslöst oder ausgelöst hat.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckengerät (SG) innerhalb der durch die Grenzgeschwindigkeit vorgegebenen kürzesten Fahrzeit der Züge über die Wirklänge (M) eines Gleisabschnittes (S) die Schienenschleifen über die ferngesteuerten Schalter (F) m\i den Übertragungsleitungen (L I₁, Ll) mehrmals mit der Wechselspannung (UX) eines Gleisspannungsgenerators speist und aus der dabei gemessenen Besetzungsdauer eines Gleisabschnittes ein Maß für die Geschwindigkeit oder den Bremsweg der Züge ableitet und beim Ermitteln der Steuerbefehle (KF) für die Züge auswertet.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß streckenseitige Steuergeräte (G 16, G 15, Fig. 5 und 6) für Warnanlagen (W) an schienengleichen Wegübergängen, Signale (H) und Weichenantriebe jeweils einen Empfänger für eine Befehlsträgerfrequenz (fo, fog) enthalten, dessen Eingang (EG) entweder über einen vom Streckengerät (SG) zu einem Gleisabschnitt ^führenden fernsteuerbaren Schalter (F 15, F16, Fig. 5) oder über einen eigenen vom Streckengerät fernsteuerbaren Schalter (FG 16, FG15, F i g. 6) mit einer Übertragungsleitung (L 1 bzw. L 2) zeitmultiplex verbunden wird, und daß das Streckengerät immer dann die Befehlsträgerfre quenz mit einem Steuerbefehl (KG) für das Steuergerät moduliert, wenn der fernsteuerbare Schalter kurzzeitig leitend gesteuert wird.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die streckenseitigen Steuergeräte (G 16, F i g. 6) abhängig von ihrem Betriebszustand mit einem Schalter (B) die Schienen des Gleisabschnittes fS16) an ihrem Standort kurzschließen können, um damit den Besetztzustand des Gleisabschnittes zu simulieren und daß das Strekkengerät (SG,) die entsprechende im Belegungsspeicher gespeicherte Besetztmeldung für Steuerbefehle (KG) an weitere davon abhängige streckenseitige Steuergeräte (G 15) oder für Steuerbefehle (KF) an mit Fahrzeuggeräten ausgerüstete Züge (Za) auswertet

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 zur Sicherung und Steuerung des Verkehrs von Zügen mit oder ohne Fahrzeuggerät zur linienförmigen

i D uo

Nachrichtenübertragung auf Strecken mit blockabhängig gesteuerten Streckensignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte (G) der Strekkensignale fSS^über ferngesteuerte Schalter (F) und eine Übertragungsleitung (L 1 oder L 2) zeitmultiplex mit dem Streckengerät (SG) verbunden werden, das die Streckensignale (z.B. SS22) jeweils vor einem Zug (Za 1) mit einem Fahrzeuggerät, dessen Fahrort zusätzlich durch die im Streckengerät empfangene Meldefrequenz (fm) erkennbar ist, dunkel schaltet.