DE2640756C2

DE2640756C2 - Einrichtung zur gesicherten Datenübertragung bei spurgebundenen Fahrzeugen

Info

Publication number: DE2640756C2
Application number: DE2640756A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ulrich Dr.-Ing. 7050 Waiblingen Dobler; Richard Toronto Ontario Spannagel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE2640756A1; CH619658A5; BR7705253A; US4133504A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur sicheren Datenübertragung νοκ einer Zentrale auf ein oder mehrere Empfänger, insbesondere automatisch gesteuerte Fahrzeuge, welche Information in Form von Datentelegrammen über ein Linienleitersystem oder eine Funkverbindung erhalten, wobei die Datentelegramme durch Redundanzbits gesichert sind. Es ist bekannt (z. B. DE-OS 22 27 687) eine Anzahl spurgebundener Fahrzeuge von einer Zentrale aus mittels zyklisch abgegebener Datentelegramme, welche durch Adressen den einzelnen Fahrzeugen zugeordnet werden, automatisch zu steuern.

Dabei kann die Übertragung der Datentelegramme

auf den Wegen Zentrale-Fahrzeug und Fahrzeug—Zentrale auf verschiedene Weise gesichert werden. Ein bekanntes Verfahren besteht darin, daß die Fahrzeuge auf ein von der Zentrale empfangenes Telegramm hin ein Antworttelegramm zur Zentrale zurückübermitteln, aus welchem die Zentrale erkennt, ob auf dem Hin- oder Rückweg ein Übertragungsfehler aufgetreten ist und dies dem Fahrzeug mitteilt Wird ein Übertragungsfehler festgestellt, so wird das Telegramm ein oder mehrmals wiederholt, bis die Übertragung fehlerfrei gelungen ist Bei völligem Zusammenbruch der Verbindung wird ein Fahrzeug innerhalb einer bestimmten Zeit oder nach einer bestimmten Wegstrekke zwangsgebremst

Dieses für Eisenbahnzwecke entwickelte Verfahren

« kann für Nahverkehrssysteme dann zu langsam und zeitraubend werden, wenn im Interesse einer häufigen Bedienung aller Strecken der Einsatz von vielen kleinen Fahrzeugeinheiten anstelle weniger Züge mit großem Platzangebot angestrebt wird. Die Erhöhung der

so Fahrzeugzahl bringt nämlich eine Erhöhung der Fahrzeugfolge mit sich, die auf Hauptstrecken Fahrzeugfolgezeiten bis in den Bereichen um 10 Sekunden denkbar werden läßt
Die Erhöhung der Fahrzeugzahl mit ihren kurzen Fahrzeugfolgezeiten reduziert die maximal übertragbare Datenmenge zwischen der Zentrale und den Fahrzeugen auf zweierlei Weise: zum einen über die Zykluszeit der Übertragung, die ja mit der Zahl der Fahrzeuge pro Zentrale ansteigt und die eine weniger dichte Telegrammfolge zwischen der Zentrale und jedem einzelnen Fahrzeug bewirkt zum anderen verkürzt sie den für die Datenübertragung insgesamt zur Verfügung stehenden Zeitraum ganz erheblich.

Ein Informationssicherungsverfahren mit Beantwor-

tung jedes Telegramms und mehrfacher Telegrammwiederholung bei Auftreten von Übertragungsfehlern wird hier die minimal erreichbare Fahrzeugfolgezeit erheblich verlängern.

Eine Verkürzung der Zykluszeit kann, wie in der DE-OS 2215 442 vorgeschlagen, dadurch erreicht werden, daß jedem Fahrzeug eine eigene Frequenz zugeteilt wird, auf der es mit der Zentrale korrespondiert Dies gestattet die gleichzeitige Ausgabe von Datentelegrammen an mehrere Fahrzeuge. Diese Maßnahme ist jedoch sehr aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist, eine einfache Datenübertragungseinrichtung zu schaffen, die in wesentlich kürzerer Zeit unter Wahrung der notwendigen Sicherheit die Übertragung der zur Steuerung der Fahrzeuge erforderlichen Information gestattet

Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Zentrale eine Datenausgabeeinrichtung befindet, weiche die Ausgabe aller Datentelegramme, unabhängig von den Empfängern, ständig zyklisch wiederholt auch wenn keine Änderung des Telegramminhalts notwendig ist, und daß sich in jedem Empfänger eine Auswerteschaltung befindet, die jede in einem für den betreffenden Empfänger bestimmten Datentelegramm enthaltene Information erst dann als richtig anerkennt, wenn eines oder mehrere der folgenden für diesen Empfänger bestimmten Datentelegramm eine identische oder eine in zulässigem Maße geänderte Information enthalten. Dadurch wird die Entscheidung, ob eine verfälschte Information vorliegt oder nicht im Fahrzeug getroffen und eine Beantwortung jedes Datentelegrammes sowie die Übermittelung einer Nachricht an die Fahrzeuge über die Feststellung eines Übertragungsfehlers in der Zentrale wird überflüssig. Außerdem wird ein einzelner Übertragungsfehler unterdrückt was die Kontinuität der Fahrt erheblich verbessert und Zeit für Rückfragen und Telegrammwiederholungen einspart Bei Informationen, welche sich auf eine in bestimmten Grenzen und in bestimmter Richtung ändernde Größe beziehen, wie z. B. die Angabe von Zielpunkt-Koordinaten, wird diese Änderung bereits beim Vergleich der nacheinander eintreffenden Datentelegramme berücksichtigt um eine kontinuierliche Veränderung dieser Größe von Datentelegramm zu Datentelegramm zu gestatten.

Eine Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die jedem Empfänger zugehörige Auswerteschaltung im wesentlichen einen Eingangsspeicher, einen Zwischenspeicher, einen Ausgabespeicher, einen Taktgenerator und eine Vergleichsschaltung enthält welche ein zuletzt empfangenes, nach erfolgter Redundanzprüfung im Eingangsspeicher eingespeichertes Datentelegramm mit einem unmittelbar zuvor empfangenen, im Zwischenspeicher so befindlichen Datentelegramm vergleicht und bei Identität mit Hilfe des Taktgenerators die Übernahme des im Zwischenspeicher gespeicherten Datentelegramms in den Ausgabespeicher und die Übernahme des im Eingangsspeicher gespeicherten Datentelegramins in ss den Zwischenspeicher, bei nicht vorliegender Identität aber die Löschung des Inhaltes des Eingangsspeichers in den Zwischenspeicher veranlaßt Hier werden die Aufgaben des Fahrzeuggerätes durch eine einfache und deshalb wenig störanfällige Schaltung wahrgenommen.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht den Vergleich einzelner Bitgruppen in einem Datentelegramm und ist dadurch gekennzeichnet daß eine Durchschalteeinrichtung, welche die Inhalte des Eingangsspeichers und des Zwischenspeichers dem Vergleicher zuführt, dies bitgruppenweise vornimmt, wobei die Bitgruppen komplette Einzelinformationen enthalten.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichem, daß die einzelnen Bitgruppen nacheinander dem Vergleicher zugeführt und verglichen werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß der Vergleicher aus mehreren Teilvergleichern besteht die den einzelnen Bitgruppen der Datentelegramme zugeordnet sind und daß der Vergleichsschaltung alle zu vergleichenden Bitgruppen gleichzeitig zugeführt und dort parallel verglichen werden.

Eine Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß anstatt einer nur auf Identität prüfenden, einfachen Vergleichsschaltung eine differenzbildende Vergleichsschaltung verwendet wird und daß eine Übernahme des Inhaltes oder von Teilen des Inhaltes des Zwischenspeichers in den Ausgabespeicher auch dann erfolgt wenn sich die miteinander zu vergleichenden Speicherinhalte oder Bitgruppen um einen im Vorzeichen festgelegten und/oder im Betrag innerhalb bestimmter Grenzen liegenden Wert unterscheiden. Dadurch ist gewährleistet, daß ein Datentelegramm oder eine darin enthaltene Datengruppe nicht als verfälscht angesehen wird, wenn der Inhalt eine begrenzte und plausible Änderung gegenüber dem vorhergehenden Datentelegramm erfahren hat

Eine weitere Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß sich in der Zentrale die gleiche Auswerteschaltung befindet, die auch die Fahrzeuge besitzen und daß diese die von den Fahrzeugen an die Zentrale gesendeten Datentelegramme auswertet

Eine andere Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß alle oder ein Teil der oben genannten Schaltungsteile aus Mikroprozessoren bestehen. Damit können die Schaltungen der Einrichtung nach der Erfindung raumsparender und in der Zukunft noch kostengünstiger ausgelegt werden.

Anhand zweier Figuren soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben werden.

F i g. 1 zeigt die Struktur eines Datentelegramms;

F i g. 2 zeigt den auf einem Fahrzeug befindlichen Teil der Einrichtung nach der Erfindung.

Von der Zentrale werden ununterbrochen zyklisch Datentelegramme ausgegeben, weiche an die einzelnen Fahrzeuge adressiert sind. Neben dem Adressenteil A und dem Redundanzteil R enthält jedes Datentelegramm einen Informationsteil IT, welcher Bitgruppen für verschiedene, zur Steuerung notwendige Informationen enthält In F i g. 1 sind die Bitgruppen für die Maximalgeschwindigkeit MG, die freigegebene Wegstrecke FS und andere Steuerkommandos SO dargestellt

In F i g. 2 sind hintereinandergeschaltet: eine Adreßerkennungsschaltung AF, eine Redundanzprüfschaltung ÄS, ein Eingangsspeicher ES, ein Zwischenspeicher ZS und ein Ausgabespeicher AS.

Zwischen der Redundanzprüfschaltung, im wesentlichen ein rückgekoppeltes Schieberegister, und dem Eingangsspeicher sowie zwischen den drei Speichern ES, ZS, AS sind Durchschalteinrichtungen DEi, 2, 4 angeordnet, die die Übergabe der Information von einem Speicher in den nächsten bewerkstelligen. Die Steuerimpulse für die Durchschalteinrichtungen werden von einem Taktgenerator T der abhängig von einer Vergleichsschaltung V arbeitet, die den Vergleich der

' Inhalte des Zwischenspeichers und des Eingangsspeichers vornimmt und von einer weiteren Durchschalteeinrichtung DE2 an besagte Speicher oder Teile davon angeschlossen wird. Ein Kontrollzähler K schließlich prüft, ob alle zum Vergleich vorgesehenen Bitgruppen innerhalb des Eingangs- und des. Zwischenspeichers verglichen worden sind.

Der Betrieb der Schaltung läuft im einzelnen folgendermaßen ab: Ein von der Zentrale in serieller Form einlaufendes Telegramm wird von der Adreßerkennungsschaltung als für das betreffende Fahrzeug bestimmt identifiziert Es gelangt damit in die Redundanzprüfschaltung RS, die eine Serien- Parallel-Umwandlung des Telegramminhaltes vornimmt und die Richtigkeit der Redundanz prüft Danach wird der Informationsteil des Datentelegramms, wenn die Redundanz richtig war, von der Durchschalteinrichtung DE 1 in den Eingangsspeicher übertragen. Gleichzeitig wird ein erster Interrupt /1 an den Taktgenerator abgegeben und der Kontrollzähler K auf Null zurückgestellt Der Interrupt /1 befähigt den Taktgenerator zur Abgabe eines Taktes ti, welcher die Durchschalteinrichtung DE2 veranlaßt die Inhalte des Eingangsspeichers und des Zwischenspeichers bitgruppenweise dem Vergleicher V zuzuführen. Bei Überein-Stimmung oder bei zulässigem Unterschied zwischen beiden Speicherinhalten wird ein zweiter Interrupt /2 abgegeben, der den Taktgenerator Γ veranlaßt anstatt des Taktes fl einen Takt f2 zu generieren, der die Durchschalteinrichtung DE 3 zur Übertragung des inhaltes des Zwischenspeichers in den Ausgangsspeicher befähigt Außerdem wird der Kontrollzähler weitergeschaltet Ergibt der Vergleich unzulässige Nichtübereinstimmung, so wird über einen Interrupt /3 der Taktgenerator zur Abgabe eines Taktes f3 gebracht, welcher über die Durchschalteinrichtung DE4 die Übertragung der betreffenden, im Eingangsspeicher befindlichen Bitgruppe in den Zwischenspeicher veranlaßt. Nach Beendigung des Vergleichs aller Bitgruppen eines Telegramms gibt der Kontrollzähler einen Schlußinterrupt /4, der den Taktgenerator so lange stoppt bis ein neuer Interrupt /1 von der Redundanzprüfschaltung her einen neuen Auswertezyklus startet Der Inhalt des Ausgabespeichers wird nach Beendigung des Auswertezyklus an die Fahrzeugsteuerung weitergeleitet und in die entsprechenden Steuerbefehle für die einzelnen Fahrzeugaggregate umgesetzt

Wird anstatt eines seriellen Vergleichs der einzelnen Bitgruppen ein paralleler Vergleich durchgeführt so muß der Vergleicher wesentlich größer ausgelegt werden und aus mehreren Teilvergleichern bestehen, die den einzelnen Bitgruppen fest zugeordnet sind. Die Eingabe der Bitgruppen in die Teilvergleicher und der Vergleich der einzelnen Bitgruppen kann dann gleichzeitig durchgeführt werden, was eine erhebliche Zeitersparnis mit sich bringt Der Kontrollzähler wird dann zweckmäßig durch UND-Gatter ersetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur sicheren Informationsübermitt-Iuag von einer Zentrale auf ein oder mehrere Empfänger, insbesondere automatisch gesteuerte Fahrzeuge, welche Information in Form von Datentelegrammen Ober ein Linienleitersystem oder eine Funkverbindung erhalten, wobei die Information durch Redundanzbits gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Zentrale eine Datenausgabeeinrichtung befindet, welche die Ausgabe aller Datentelegramme unabhängig von den Empfängern ständig zyklisch wiederholt, auch wenn keine Änderung des Telegramminhaltes notwendig ist, und daß sich in jedem Empfänger eine Auswerteschaltung befindet, die jede in einem für den betreffenden Empfänger bestimmten Datentelegramm enthaltene Information erst dann als richtig anerkennt, wenn eines oder mehrere der folgenden, für diesen Empfänger bestimmten Datentelegramme eine identische oder eine in zulässigem MaBe geänderte Information enthalten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Empfänger zugehörige Auswerteschaltung im wesentlichen einen Eingangsspeicher (ES), einen Zwischenspeicher (ZS), einen Ausgabespeicher (AS), einen Taktgenerator (T) und eine Vergleichsschaltung (V) enthält, welche ein zuletzt empfangenes, nach erfolgter Redundanzprüfung im Eingangsspeicher eingespeichertes Datentelegramm mit einem unmittelbar zuvor empfangenen, im Zwischenspeicher befindlichen Datentelegramm vergleicht und bei Identität mit Hilfe des Taktgenerators die Übernahme des im Zwischenspeicher gespeicherten Datentelegramms in den Ausgabespeicher und die Übernahme des im Eingangsspeicher gespeicherten Datentelegramms in den Zwischenspeicher, bei nicht vorliegender Identität aber die Löschung des Inhaltes des Zwischenspeichers und die Übernahme des Inhaltes des Eingangsspeichers in den Zwischenspeicher veranlaßt

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchschalteinrichtung (DE2), welche die Inhalte des Eingangsspeichers (ES) und des Zwischenspeichers (ZS) dem Vergleicher (V) zuführt, dies bitgruppenweise vornimmt, wobei die Bitgruppen komplette Einzelinformationen enthalten.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bitgruppen nacheinander dem Vergleicher zugeführt und verglichen werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (V) aus mehreren Teilvergleichern besteht, die den einzelnen Bitgruppen der Datentelegramme zugeordnet sind und daß der Vergleichsschaltung alle zu vergleichenden Bitgruppen gleichzeitig zugeführt und dort parallel verglichen werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt einer nur auf Identität prüfenden, einfachen Vergleichsschaltung eine differenzbildende Vergleichsschaltung verwendet wird und daß eine Übernahme des Inhaltes oder von Teilen des Inhaltes des Zwischenspeichers in den Ausgabespeicher auch dann erfolgt, wenn sich die miteinander zu vergleichenden Speicherinhalte oder Bitgruppen um einen im Vorzeichen festgeleg-

ten und/oder im Betrag innerhalb bestimmter Grenzen liegenden Wert unterscheiden.

7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Zentrale die gleiche Auswerteschaltung befindet, die auch die Fahrzeuge besitzen und daß diese die von den Fahrzeugen an die Zentrale gesendeten Datentelegramme auswertet

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder ein Teil der oben genannten Schaltungsteile aus Mikroprozessoren bestehen.