BR102015012252B1

BR102015012252B1 - Sistema de comunicação de dados, sistema ferroviário e método para comunicar dados

Info

Publication number: BR102015012252B1
Application number: BR102015012252-7A
Authority: BR
Inventors: Renaud Comte
Original assignee: Alstom Transport Technologies
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2022-06-28
Also published as: CN105141336A; BR102015012252B8; CA2891978A1; EP2950457A1; BR102015012252A2; FR3021826B1; FR3021826A1; EP2950457B1; HK1212827A1; CN105141336B; ES2683598T3; CA2891978C

Abstract

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS, SISTEMA FERROVIÁRIO E MÉTODO PARA COMUNICAR DADOS. Trata-se do sistema de comunicação de dados (16) de acordo com a invenção que compreende: um primeiro módulo transceptor (30) para transmitir dados na forma de um sinal de rádio, uma primeira antena de rádio (32), conectada ao primeiro módulo (30) e posicionada próxima a um condutor elétrico (20), em que a primeira antena (32) é configurada para transmitir, respectivamente para receber, o sinal de rádio na forma de ondas de rádio de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico (20), uma segunda antena de rádio (34), e um segundo módulo transceptor de dados (36), conectado à segunda antena (34) e configurado para permutar dados com o primeiro módulo transceptor (30). A segunda antena (34) é posicionada longe do condutor elétrico (20) e é configurada para receber ondas irradiadas a partir do dito condutor elétrico (20), respectivamente para transmitir ondas de rádio, em que algumas são projetadas para se propagar ao longo do condutor elétrico (20) na forma de ondas de superfície.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um sistema de comunicação de dados que compreende um primeiro módulo transceptor para enviar-receber dados na forma de um sinal de rádio e uma primeira antena de transceptor de rádio, conectada ao primeiro módulo transceptor e com capacidade para ser posicionada próxima a um condutor elétrico, em que a primeira antena de transceptor é configurada para transmitir, respectivamente para receber, o sinal de rádio na forma de ondas de rádio de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico. O sistema de comunicação de dados compreende adicionalmente uma segunda antena de transceptor de rádio e um segundo módulo transceptor de dados, configurado para permutar dados com o primeiro módulo transceptor, em que o segundo módulo transceptor é conectado à segunda antena.

[002] A invenção também se refere a um sistema ferroviário que compreende uma rede ferroviária elétrica que compreende pelo menos um sistema de catenária, em que cada sistema de catenária compreende um condutor elétrico, pelo menos um veículo ferroviário projetado para se mover ao longo da via férrea e tal sistema de comunicação de dados.

[003] A invenção também se refere a um método para comunicar dados na forma de um sinal de rádio dentro de tal sistema de comunicação de dados.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[004] A invenção se refere ao campo das radiocomunicações, para o qual o sinal de rádio é transmitido pelo menos parcialmente na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico.

[005] Tais sistemas e método de comunicação de dados, acoplados a uma grade elétrica, são conhecidos do documento no WO 2006/050331A2. A grade elétrica compreende uma pluralidade de condutores elétricos conectados eletricamente uns aos outros, em que cada condutor é posicionado entre dois elementos de manutenção do condutor e em que cada elemento de contenção é preso a um mastro vertical.

[006] O sistema de comunicação de dados compreende uma antena de transmissão fixada a um elemento de suporte e posicionada próxima ao condutor elétrico para transmitir um acoplamento de sinal de rádio na forma de ondas de superfície ao longo do condutor elétrico. O sistema de comunicação de dados também compreende vários pares de antenas de relé, em que cada par de antenas de relé compreende uma antena receptora configurada para receber ondas de superfície que se propagam ao longo de um primeiro condutor elétrico e uma antena de transmissão conectada à antena receptora correspondente e configurada para retransmitir o dito sinal de rádio na forma de ondas de superfície projetadas para se propagar ao longo de um segundo condutor elétrico. O sistema de comunicação de dados compreende adicionalmente uma antena receptora configurada para receber o sinal de rádio transmitido pela antena de transmissão em uma extremidade da grade elétrica situada em um lado oposto à antena de transmissão. A antena de recepção também é posicionada próxima a um condutor elétrico correspondente e é configurada para receber o sinal na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo dos condutores elétricos da grade. A antena receptora situada na extremidade da grade é adicionalmente conectada a um dispositivo de comunicação central através de meios de radiocomunicação tradicionais.

[007] Quando o usuário deseja se conectar ao sistema de comunicação de dados, por exemplo, para transmitir dados, o mesmo se aproxima de um mastro da grade elétrica e envia os ditos dados a uma antena de transmissão fixada a um elemento de manutenção através de um primeiro transceptor de rádio contido em um aparelho eletrônico à sua disposição e de um segundo transceptor de rádio conectado à antena de transmissão. A primeira parte da transmissão de dados é então realizada na forma de ondas de rádio transmitidas entre o primeiro transceptor e o segundo transceptor, e a parte subsequente da transmissão de dados é realizada através da transmissão de ondas de superfície ao longo dos diferentes condutores elétricos da dita grade.

[008] Em outras palavras, o usuário se conecta localmente a uma antena e aos meios de rádio, então os dados são enviados ao longo de condutores elétricos na forma de ondas de superfície.

[009] No entanto, tal sistema de comunicação de dados não é sempre muito prático para o usuário, já que esse último precisa se conectar localmente a uma das antenas de transmissão situadas próximas a um condutor elétrico.

[010] O objetivo da invenção é propor, portanto, um sistema de comunicação de dados que possibilita facilitar a transmissão de dados através desse sistema, ao mesmo tempo usando condutores elétricos para realizar essa transmissão pelo menos parcialmente na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo dos condutores elétricos da grade elétrica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[011] Para tal, a invenção se refere a um sistema de comunicação de dados do tipo supracitado, em que a segunda antena de transceptor é projetada para ser posicionada longe do condutor elétrico, preferencialmente a uma distância maior do que 50 cm do dito condutor elétrico,em que a segunda antena é configurada para receber ondas de rádio que, entre as ondas de rádio de superfície transmitidas pela primeira antena, são irradiadas para longe do condutor elétrico e diretamente a partir do dito condutor elétrico, respectivamente configurada para transmitir ondas de rádio, em que algumas dentre as ondas transmitidas pela segunda antena são projetadas para se propagar ao longo do condutor elétrico na forma de ondas de superfície de rádio.

[012] De acordo com outros aspectos vantajosos da invenção, o sistema de comunicação de dados compreende um ou mais dos recursos a seguir, considerados individualmente ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis: - somente a primeira antena de transceptor é projetada para ser posicionada próxima ao condutor elétrico, preferencialmente a menos do que 20 cm do condutor elétrico; - o sistema compreende adicionalmente pelo menos um par de antenas de relé, em que cada par de antenas de relé compreende uma primeira antena de relé de transceptor configurada para receber, respectivamente para retransmitir, ondas de superfície que se propagam ao longo de um primeiro condutor elétrico e uma segunda antena de relé de transceptor, em que a segunda antena de relé é conectada à primeira antena de relé correspondente do par de antenas e é configurada para retransmitir, respectivamente para receber, ondas de superfície que se propagam ao longo de um segundo condutor elétrico, em que as ondas de superfície ao longo do primeiro condutor correspondem às ondas de superfície ao longo do segundo condutor elétrico; - o sistema compreende adicionalmente o condutor elétrico projetado para ser percorrido por uma corrente elétrica, e a primeira antena de transceptor é posicionada próxima ao condutor elétrico, preferencialmente substancialmente a menos do que 20 cm do condutor elétrico; - o condutor elétrico é um condutor elétrico de um sistema de catenária de uma rede ferroviária; - a distância entre o condutor elétrico e a segunda antena de transceptor é substancialmente compreendida entre 50 cm e 150 cm, preferencialmente substancialmente compreendida entre 50 cm e 100 cm; - o condutor elétrico se estende em uma direção longitudinal, a primeira antena de transceptor é estacionária em relação ao condutor elétrico, e a segunda antena de transceptor é móvel em relação ao condutor elétrico na direção longitudinal; - cada antena configurada para transmitir ou receber um sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo de um condutor correspondente compreende dois elementos ativos, configurados para serem posicionados ao longo do condutor elétrico e em qualquer um dos lados do dito condutor; - os elementos ativos têm um formato idêntico e são projetados para serem posicionados simetricamente em relação a um plano vertical que contém o condutor; - cada um dos elementos ativos tem um perfil curvado ao longo de um plano vertical paralelo ao condutor elétrico, em que o perfil curvado é preferencialmente côncavo em relação ao condutor elétrico; - a segunda antena de transceptor é uma antena direcional e é projetada para ser apontada na direção do condutor elétrico.

[013] A invenção também se refere a um sistema ferroviário que compreende uma rede ferroviária elétrica que compreende pelo menos um sistema de catenária, em que cada sistema de catenária compreende um condutor elétrico, pelo menos um veículo ferroviário projetado para se mover ao longo da rede ferroviária e um sistema de comunicação de dados, em que o sistema de comunicação de dados é conforme definido acima.

[014] De acordo com outro aspecto vantajoso, o sistema ferroviário compreende a seguinte função: - a primeira antena de transceptor é configurada para transmitir, respectivamente para receber, o sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor do sistema de catenária correspondente, e pelo menos um veículo ferroviário compreende a segunda antena de transceptor de rádio e o segundo módulo transceptor de dados, em que o segundo módulo transceptor é conectado à segunda antena e configurado para permutar dados com o primeiro módulo transceptor.

[015] A invenção também se refere a um método para comunicar dados na forma de um sinal de rádio dentro de um sistema de comunicação de dados, em que o sistema de comunicação de dados compreende um primeiro módulo transceptor de dados, uma primeira antena de transceptor de rádio conectada ao primeiro módulo transceptor, em que a primeira antena de transceptor é posicionada próxima ao condutor elétrico, uma segunda antena de transceptor de rádio e um segundo módulo transceptor de dados conectado à segunda antena, em que o método compreende as seguintes etapas: - transmitir o sinal de rádio, através de um módulo entre o primeiro módulo e o segundo módulo e através de uma antena entre a primeira antena e a segunda antena, - transmitir o sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico, e - receber o dito sinal de rádio, através da outra antena dentre a primeira antena e a segunda antena e através do outro módulo dentre o primeiro módulo e o segundo módulo, em que o sinal de rádio associado à segunda antena é recebido na forma de ondas que, entre as ondas de superfície transmitidas, são irradiadas para longe do condutor elétrico e diretamente a partir do dito condutor elétrico, respectivamente transmitidas na forma de ondas de rádio, em que algumas dentre as ondas transmitidas pela segunda antena são projetadas para se propagar ao longo do condutor elétrico na forma de ondas de superfície de rádio, em que a segunda antena é posicionada longe do condutor elétrico, preferencialmente a uma distância maior do que 50 cm do dito condutor elétrico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016] Esses recursos e vantagens da invenção aparecerão após a leitura da descrição a seguir, fornecida apenas como um exemplo não limitante e produzida em referência aos desenhos anexos, em que: - a Figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema ferroviário de acordo com uma primeira realização, em que o sistema ferroviário compreende uma rede ferroviária elétrica, um veículo ferroviário projetado para se mover ao longo da rede ferroviária e um sistema de comunicação de dados, em que o sistema de comunicação de dados em particular compreende uma primeira antena de transceptor posicionada próxima a um condutor elétrico da rede e configurada para transmitir, respectivamente para receber, um sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo dos condutores elétricos da dita rede; - a Figura 2 é uma ilustração diagramática da primeira antena da Figura 1; - a Figura 3 é um fluxograma de um método de comunicação de dados de acordo com a invenção; - a Figura 4 é uma vista similar àquela da Figura 1 de acordo com uma segunda realização da invenção; e - a Figura 5 é uma vista similar àquela da Figura 2 de acordo com a segunda realização da invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[017] Na Figura 1, um sistema ferroviário 10 compreende uma rede ferroviária elétrica 12, uma pluralidade de veículos de ferrovia 14 e um sistema de comunicação de dados 16. Um único veículo ferroviário 14 é mostrado na Figura 1 de forma a simplificar os desenhos, e cada veículo de trilho 14 é projetado para se mover ao longo da rede ferroviária 12.

[018] A rede ferroviária elétrica 12 compreende pelo menos um sistema de catenária 18, em que cada sistema de catenária 18 compreende uma pluralidade de condutores elétricos 20, em que os condutores elétricos 20 são conectados uns aos outros para assegurar a continuidade da transmissão de uma corrente elétrica através dos mesmos.

[019] A rede ferroviária elétrica 12 também compreende elementos 22 para manter os condutores elétricos 20 do sistema de catenária 18, assim como mastros verticais 24 aos quais os elementos de manutenção 22 são fixados. Os mastros verticais 24 então possibilitam posicionar os condutores elétricos 20 em uma altura predeterminada em relação ao solo em que os trilhos 26 são fixados para o percurso dos veículos de ferrovia 14.

[020] Cada veículo ferroviário 14 é conhecido per se e é adequado para percorrer nos trilhos 26 ao longo da rede ferroviária elétrica 12. Os veículos de ferrovia 14 podem usar qualquer tipo de fonte de alimentação, isto é, externa, fonte de alimentação elétrica do tipo catenária ou um trilho adicional, por exemplo, ou interna, do tipo diesel, por exemplo.

[021] No exemplo ilustrado na Figura 1, cada veículo ferroviário 14 é adequado para ser alimentado eletricamente através do condutor elétrico correspondente 20 ao sistema de catenária 18. Cada veículo ferroviário 14, por exemplo, compreende pantógrafos 28, em que cada um é configurado para ficar em contato com um condutor elétrico correspondente 20.

[022] O sistema de comunicação de dados 16 compreende um primeiro módulo transceptor 30 para transmitir dados na forma de um sinal de rádio e uma primeira antena de transceptor de rádio 32, conectada ao primeiro módulo transceptor 30 e posicionada próxima ao condutor elétrico 20. A primeira antena de transceptor 32 é configurada para transmitir, respectivamente para receber, o sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico correspondente 20.

[023] O sistema de comunicação de dados 16 também compreende uma segunda antena de transceptor de rádio 34 e um segundo módulo transceptor de dados 36, configurado para permutar dados com o primeiro módulo transceptor 30. O segundo módulo transceptor 36 é conectado à segunda antena de transceptor 34.

[024] No exemplo da Figura 1, o veículo ferroviário 14 compreende a segunda antena de transceptor de rádio 34 e o segundo módulo transceptor 36, em que o segundo módulo transceptor 36 é conectado à segunda antena 34 e configurado para receber dados transmitidos pelo primeiro módulo transceptor 30.

[025] Os condutores elétricos 20 também pertencem ao sistema de comunicação de dados 16, sendo que os condutores elétricos 20 participam na transmissão de dados na forma de um sinal de rádio, servindo como um suporte de propagação para as ondas de superfície transmitidas, respectivamente recebidas, pela primeira antena 32.

[026] Cada condutor elétrico 20 se estende em uma direção longitudinal X, conforme mostrado na Figura 2.

[027] O primeiro módulo transceptor 30 é conhecido per se e é configurado para converter os dados a serem transmitidos em um sinal elétrico enviado à primeira antena 32, ou para converter o sinal elétrico recebido a partir da primeira antena 32 em dados, respectivamente.

[028] A primeira antena 32 é então configurada para transformar o sinal elétrico recebido a partir do primeiro módulo transceptor 30 em um sinal de rádio transmitido na forma de ondas de superfície ao longo do condutor elétrico correspondente 20, ou para transformar um sinal de rádio recebido na forma de ondas de superfície ao longo do condutor elétrico correspondente 20 em um sinal elétrico transmitido ao primeiro módulo transceptor 30, respectivamente.

[029] A primeira antena 32 é posicionada perto o suficiente do condutor elétrico 20 para permitir uma propagação das ondas de superfície ao longo do condutor elétrico 20 e em general para ter bom acoplamento ao condutor elétrico 20. A primeira antena 32 é posicionada, por exemplo, a menos do que 50 cm do condutor elétrico correspondente 20, preferencialmente a menos do que 20 cm do dito condutor 20.

[030] A primeira antena 32 é, por exemplo, estacionária em relação ao condutor elétrico correspondente 20. Em outras palavras, a posição da primeira antena 32 é inalterada em relação àquela do condutor elétrico correspondente 20, em particular em relação à posição dos elementos de manutenção 22.

[031] Na primeira realização descrita, somente a primeira antena de transceptor 32 é posicionada próxima ao condutor elétrico correspondente 20, conforme mostrado na Figura 1. Em outras palavras, a única antena posicionada próxima ao condutor elétrico 20 é a primeira antena 32, em que essa última se situa preferencialmente a menos do que 50 cm do dito condutor elétrico 20.

[032] A primeira antena 32 compreende dois elementos ativos 40 posicionados ao longo do condutor elétrico correspondente 20 e em qualquer um dos lados do dito condutor 20, conforme mostrado na Figura 2.

[033] A primeira antena 32 é presa ao mastro 24 ou, em uma alternativa não mostrada, a um elemento de manutenção 22, e o primeiro módulo transceptor 30 é posicionado, por exemplo, próximo à base do mastro 24 associado a esse elemento de manutenção 22.

[034] De acordo com a invenção, a segunda antena de transceptor 34 é posicionada longe dos condutores elétricos 20, preferencialmente a uma distância maior do que 0,5 m do condutor elétrico 20 mais perto, conforme mostrado na Figura 1. Adicionalmente, a segunda antena de transceptor 34 se situa, por exemplo, a uma distância menor do que 1,5 m do condutor elétrico 20 mais perto.

[035] A segunda antena de transceptor 34 é configurada adicionalmente para capturar ondas que, entre as ondas de superfície transmitidas ao longo do condutor elétrico 20, são depois irradiadas para longe do condutor elétrico 20 e diretamente a partir do mesmo, respectivamente configurada para transmitir ondas de rádio, em que algumas das ondas de rádio transmitidas pela segunda antena 34 são projetadas para se propagar ao longo do condutor elétrico 20 na forma de ondas de superfície de rádio.

[036] A segunda antena de transceptor 34 que é configurada para capturar ondas irradiadas para longe do condutor elétrico correspondente 20 ou configurada para transmitir ondas ao condutor elétrico correspondente 20, respectivamente, é, por exemplo, uma antena dipolo, ou uma antena de um quarto de onda, ou uma antena de fenda.

[037] Alternativamente, a segunda antena 34 é uma antena direcional, isto é, focada, tais como uma antena helicoidal aérea, uma antena patch ou uma antena corneta. A segunda antena 34 é, então, preferencialmente projetada para ser apontada na direção do condutor elétrico 20, ainda mais preferencialmente orientada para uma direção substancialmente perpendicular àquela do condutor elétrico 20.

[038] A segunda antena 34 é, por exemplo, móvel em relação ao condutor elétrico 20 na direção longitudinal X. Em outras palavras, a posição da segunda antena 34 varia na direção longitudinal X em relação à posição do condutor elétrico 20, em particular em relação à posição dos elementos de manutenção 22.

[039] O segundo módulo transceptor 36 é conhecido per se e possibilita converter um sinal elétrico recebido a partir da segunda antena 34, à qual é conectado, em dados correspondentes, ou converter dados em um sinal elétrico transmitido à segunda antena 34, respectivamente, possibilitando, assim, permutar dados com o primeiro módulo transceptor 30.

[040] Na Figura 2, os elementos ativos 40 têm preferencialmente formas idênticas e são posicionados simetricamente em relação a um plano vertical P que contém o condutor elétrico correspondente 20.

[041] Cada elemento ativo 40 compreende uma primeira extremidade 42 e uma segunda extremidade 44 na direção longitudinal X. Cada elemento ativo 40 tem um comprimento L entre a primeira e a segunda extremidades 42, 44 na direção longitudinal X. O comprimento L é compreendido, por exemplo, entre 5 cm e 30 cm, preferencialmente igual a 20 cm, em que esses comprimentos dependem da frequência selecionada.

[042] Cada elemento ativo 40 tem uma altura H em uma direção vertical Z perpendicular à direção longitudinal X. A altura H é compreendida, por exemplo, entre 5 cm e 30 cm, preferencialmente igual a 30 cm.

[043] Cada elemento ativo 40 tem preferencialmente um perfil curvado ao longo de um plano vertical paralelo ao condutor elétrico 20, isto é, ao longo de um plano que contém as direções longitudinal X e vertical Z, conforme mostrado na Figura 2. O perfil curvado de cada elemento ativo 40 é preferencialmente côncavo em relação ao condutor elétrico 20.

[044] Um espaço W está presente entre os elementos ativos 40 de uma mesma antena, em que o espaço é definido em uma direção transversal Y perpendicular ao plano vertical que contém as direções longitudinal X e vertical Z. O espaço W é compreendido, por exemplo, entre 0,5 cm e 10 cm. O espaço W tem um valor variável entre a primeira e a segunda extremidades 42, 44, para fornecer uma transição ininterrupta da impedância de fonte de alimentação na primeira extremidade 42, por exemplo, igual a 50 ohms, à impedância de propagação na segunda extremidade 44, por exemplo, igual a 377 ohms.

[045] Cada elemento ativo 40 tem, então, preferencialmente um formato alongado na direção longitudinal X, ao mesmo tempo em que tem um perfil curvado ao longo do plano vertical paralelo ao condutor elétrico 20.

[046] Esse formato particular de cada um dos elementos ativos 40 possibilita fixar a primeira extremidade 42 do elemento ativo a um elemento de manutenção correspondente 22, ao mesmo tempo em que se posiciona a segunda extremidade 44 do elemento ativo em uma altitude na direção vertical Z substancialmente igual à altitude do condutor elétrico 20, devido ao perfil curvado de cada elemento ativo 40.

[047] Cada elemento ativo 40 também possibilita, devido ao seu formato alongado na direção longitudinal X, facilitar o acoplamento a ondas de superfície ao longo do condutor elétrico 20 tanto na transmissão quanto na recepção.

[048] O conjunto dos dois elementos ativos 40 da primeira antena 32 tem adicionalmente um formato genericamente cônico a partir das primeiras extremidades 42 dos elementos ativos na direção das segundas extremidades 44, o que possibilita facilitar adicionalmente a propagação das ondas de superfície ao longo do condutor elétrico 20.

[049] Cada elemento ativo 40 é feito, por exemplo, de um elemento eletricamente condutor que é inicialmente plano e tem uma espessura E, por exemplo, compreendida entre 0,5 cm e 3 cm, preferencialmente igual a 1 cm. Cada elemento eletricamente condutor, que é inicialmente plano, é depois curvado de forma a obter o perfil curvado dos elementos ativos 40.

[050] A operação do sistema de comunicação de dados 16 de acordo com a invenção será agora descrita com o uso da Figura 3, que mostra um fluxograma de um método de comunicação de acordo com a invenção. Por motivos de simplificação, no resto da descrição, o caminho de enlace descendente convencionalmente corresponde ao caminho do primeiro módulo 30 ao segundo módulo 36 e é descrito primeiro, então o caminho de enlace ascendente será descrito em seguida. Convencional e similarmente, o caminho de enlace ascendente corresponde ao caminho do segundo módulo 36 ao primeiro módulo 30, em que o sistema de comunicação de dados 16 é completamente recíproco.

[051] Para o caminho de enlace descendente, durante a etapa inicial 100, um sinal de rádio é transmitido através do primeiro módulo transceptor 30 acoplado à primeira antena 32, na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico correspondente 20, em que a primeira antena 32 é posicionada próxima ao condutor elétrico 20.

[052] O sinal de rádio então se propaga durante a etapa 110 na forma de ondas de superfície ao longo do condutor elétrico 20 e a partir da primeira antena 32. Durante essa etapa de transmissão 110, à medida que as ondas se propagam na superfície do condutor elétrico 20, algumas dessas ondas são irradiadas gradualmente cada vez mais longe do condutor elétrico 20 e diretamente a partir do dito condutor elétrico 20.

[053] A segunda antena de transceptor 34 tem, então, capacidade para, durante a etapa 120, receber as ditas ondas irradiadas para longe do condutor elétrico 20, em que a segunda antena 34 é posicionada longe do dito condutor elétrico 20 e configurada para capturar essas ondas irradiadas.

[054] Durante essa etapa de recepção 120, o sinal de rádio recebido pela segunda antena 34 é enviado, então, ao segundo módulo transceptor 36 para ser convertido em um sinal elétrico entregado à saída do segundo módulo transceptor 36. Os dados transmitidos pelo primeiro módulo transceptor 30 e a primeira antena 32 são, assim, diretamente recebidos no interior do veículo ferroviário 14 por meio do segundo módulo transceptor 36 acoplado à segunda antena 34.

[055] Para o caminho de enlace ascendente, durante a etapa de transmissão 100, um sinal de rádio é transmitido através do segundo módulo transceptor 36 acoplado à segunda antena 34, na forma de ondas de rádio, em que algumas dessas ondas transmitidas pela segunda antena 34 são projetadas para se propagar na forma de ondas de superfície de rádio ao longo do condutor elétrico correspondente 20.

[056] O sinal de rádio então se propaga durante a etapa 110 na forma de ondas de superfície ao longo do condutor elétrico 20 e na direção da primeira antena 32. Durante essa etapa de transmissão 110, as ondas se propagam na superfície do condutor elétrico 20 na direção da primeira antena 32.

[057] A primeira antena 32 tem, então, capacidade para, durante a etapa de recepção 120, receber as ditas ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico 20, em que a primeira antena 32 é posicionada próxima ao dito condutor elétrico 20 e configurada para capturar essas ondas de superfície.

[058] Durante essa etapa de recepção 120, o sinal de rádio recebido pela primeira antena 32 é transmitido, então, ao primeiro módulo transceptor 30 para ser convertido em um sinal elétrico entregado na saída do primeiro módulo transceptor 30. Os dados transmitidos pelo segundo módulo transceptor 36 e pela segunda antena 34 são, assim, recebidos pelo primeiro módulo transceptor 30 conectado à primeira antena 32.

[059] Então, isso possibilita facilitar a comunicação dos dados ao mesmo tempo retendo, na parte do caminho entre o primeiro módulo transceptor 30 e o segundo módulo transceptor 36, a transmissão de ondas de rádio na forma de ondas de superfície ao longo do condutor elétrico 20. Isso, então, possibilita obter um alcance significativo para a transmissão do sinal de rádio, ao mesmo tempo em que facilita a recepção dos dados no interior do veículo ferroviário 14 ou a transmissão de dados a partir do interior do veículo ferroviário 14, respectivamente.

[060] Diferentemente do sistema de comunicação de dados do estado da técnica, o sistema de comunicação de dados 16 de acordo com a invenção não exige que o usuário se conecte localmente através de um meio de rádio a uma antena de transceptor para ondas de superfície situadas próximas a um mastro da rede ferroviária elétrica. O sistema de comunicação de dados 16 de acordo com a invenção facilita, assim, a recepção, respectivamente a transmissão, de dados em todos os pontos do condutor elétrico 20.

[061] No veículo ferroviário, o sistema de comunicação de dados 16 permite o uso de antenas tradicionais, em que a segunda antena de transceptor 34, por exemplo, é do tipo onidirecional.

[062] Alternativamente, de forma a obter melhor desempenho, a segunda antena de transceptor 34 é preferencialmente direcional, ou focada, apontada na direção o condutor elétrico 20.

[063] Posicionar a segunda antena de transceptor 34 longe dos condutores elétricos 20, preferencialmente a uma distância maior do que 50 cm do condutor elétrico 20 mais perto, possibilita ainda ter uma distância de segurança entre o veículo ferroviário 14 e o condutor elétrico 20, quando a segunda antena de transceptor 34 é fixada ao veículo ferroviário 14.

[064] As Figuras 4 e 5 ilustram uma segunda realização da invenção, em que os elementos idênticos àqueles da primeira realização, anteriormente descrita, são identificados por referências idênticas e não são descritos novamente.

[065] De acordo com essa segunda realização, o sistema de comunicação de dados 16 compreende adicionalmente pelo menos um par 200 de antenas de relé, em que cada par de antenas de relé 200 compreende uma primeira antena de relé de transceptor 202 configurada para receber, respectivamente para retransmitir, ondas de superfície que se propagam ao longo de um primeiro condutor elétrico 20A e uma segunda antena de relé de transceptor 204. A segunda antena de relé de transceptor 204 é conectada à primeira antena de relé de transceptor 202 correspondente do dito par de antenas 200 e é configurada para retransmitir, respectivamente para receber, ondas de superfície que se propagam ao longo de um segundo condutor elétrico 20B, em que as ondas de superfície ao longo do primeiro condutor 20A correspondem às ondas de superfície ao longo do segundo condutor elétrico 20B.

[066] Para cada par de antenas de relé 200, a primeira antena de relé de transceptor 202 e a segunda antena de relé de transceptor 204, cada uma, têm uma forma similar à forma da primeira antena de transceptor 32.

[067] A primeira antena de recepção de relé 202 e a segunda antena de relé de transceptor 204 têm, por exemplo, a forma da primeira antena 32 anteriormente descrita em relação à Figura 2 e, então, cada uma compreende os dois elementos ativos 40, conforme mostrado na Figura 5.

[068] No exemplo da Figura 4, a primeira antena de transceptor 32 e a primeira antena de relé 202 são posicionadas, cada uma, em uma extremidade do primeiro condutor elétrico 20A ao mesmo tempo em que se estendem globalmente na direção longitudinal X e são orientadas para direções opostas.

[069] A segunda antena de relé 204, acoplada à primeira antena de relé 202 situada próxima ao primeiro condutor elétrico 20A, é situada próxima ao segundo condutor elétrico 20B, ao mesmo tempo em que é orientada na mesma direção da primeira antena de transceptor 32, enquanto também se estende globalmente na direção longitudinal X.

[070] O par de antenas de relé 200, então, possibilita retransmitir as ondas de superfície que inicialmente se propagam ao longo do primeiro condutor 20A na direção do segundo condutor elétrico 20B e, por outro lado, possibilita retransmitir as ondas de superfície que se propagam inicialmente ao longo do segundo condutor elétrico 20B na direção do primeiro condutor 20A.

[071] Para o caminho de enlace descendente, a primeira antena de relé 202 tem capacidade para capturar as ondas de superfície que se propagam ao longo do primeiro condutor 20A, então a segunda antena de relé 204 que é acoplada à primeira antena de relé 202 tem capacidade para retransmitir esse mesmo sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do segundo condutor elétrico 20B.

[072] Por outro lado, para o caminho de enlace ascendente, a segunda antena de relé 204 tem capacidade para capturar as ondas de superfície que se propagam ao longo do segundo condutor 20B, então a primeira antena de relé 202 que é acoplada à segunda antena de relé 204 tem capacidade para retransmitir esse mesmo sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do primeiro condutor elétrico 20A à primeira antena de transceptor 32.

[073] As antenas de relé 202, 204 são também chamadas de antenas de retransmissão, ou antenas repetidoras, em que essas antenas 202, 204 possibilitam repetir, ao longo do segundo condutor 20B, o sinal de rádio que inicialmente se propaga ao longo do primeiro condutor 20A na forma de ondas de superfície e reciprocamente ao longo do primeiro condutor 20A, em que o sinal de rádio se propaga inicialmente ao longo do segundo condutor 20B na forma de ondas de superfície.

[074] Cada par de antenas de relé 200, então, possibilita adicionalmente aumentar a distância de propagação do sinal de rádio ao longo dos condutores elétricos 20A, 20B, isto é, aumentar de forma geral o alcance de transmissão do sinal de rádio através desse sistema de comunicação de dados 16.

[075] Cada par de antenas de relé 200 é preso a pelo menos um elemento de manutenção 22 e é posicionado preferencialmente próximo a um mastro da rede ferroviária elétrica 12.

[076] A operação do sistema de comunicação de dados 16 de acordo com essa segunda realização é, então, similar à operação do sistema de comunicação de dados 16 de acordo com a primeira realização.

[077] Para o caminho de enlace descendente, a transmissão do sinal de rádio é sempre realizada através da primeira antena de transceptor 32 associada ao primeiro módulo transceptor 30, e a recepção final dos dados é sempre realizada através da segunda antena de transceptor 34 acoplada ao segundo módulo transceptor 36, com o segundo módulo transceptor 34 posicionado longe dos vários condutores elétricos 20A, 20B.

[078] Reciprocamente, para o caminho de enlace ascendente, a transmissão do sinal de rádio é realizada através da segunda antena de transceptor 34 associada ao segundo módulo transceptor 36, e a recepção final de dados é realizada através da primeira antena de transceptor 32 acoplada ao primeiro módulo transceptor 30.

[079] De acordo com essa segunda realização, a etapa de transmissão 110 compreende adicionalmente uma retransmissão das ondas de superfície a partir de um condutor elétrico 20A ao outro condutor elétrico 20B por meio de um par de antenas de relé 200 correspondentes, em que cada par de antenas de relé 200 possibilita propagar as ondas de superfície a partir de um condutor elétrico ao outro.

[080] As vantagens dessa segunda realização compreendem as vantagens da primeira realização descrita anteriormente.

[081] O sistema de comunicação de dados 16 de acordo com essa segunda realização possibilita adicionalmente aumentar o alcance de transmissão dos dados na forma de sinais rádio, pelos pares de antenas de relé 200 com capacidade para assegurar a continuidade na propagação das ondas de superfície ao longo dos condutores elétricos apesar da passagem a partir do primeiro condutor 20A ao segundo condutor 20B. Esse efeito é obtido, em particular, quando os condutores elétricos 20 são parte do sistema de catenária 18 da rede ferroviária elétrica.

[082] Assim, pode-se perceber que o sistema de comunicação de dados 16 de acordo com a invenção possibilita se ter uma grande distância entre a primeira antena de transceptor 32 e a segunda antena de transceptor 34, tipicamente uma distância maior do que 1 km, ao mesmo tempo em que melhora a facilidade de comunicação dos dados, em que a segunda antena de transceptor 34 é fixada, por exemplo, a um veículo ferroviário 14, enquanto é acoplada ao segundo módulo transceptor 36 posicionado no interior do dito veículo ferroviário.

[083] Isso possibilita, então, receber os dados no interior do veículo ferroviário 14, incluindo quando o mesmo estiver em movimento ao longo da rede ferroviária elétrica 12.

Claims

1. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16) compreendendo: - um primeiro módulo transceptor (30) para transmitir dados na forma de um sinal de rádio, - uma primeira antena de transceptor de rádio (32), conectada ao primeiro módulo transceptor (30) e com capacidade para ser posicionada próxima a um condutor elétrico (20; 20A, 20B), em que a primeira antena de transceptor (32) é configurada para transmitir, respectivamente para receber, o sinal de rádio na forma de ondas de rádio de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico (20; 20A, 20B), - uma segunda antena de transceptor de rádio (34), e - um segundo módulo transceptor de dados (36), configurado para permutar dados com o primeiro módulo transceptor (30), em que o segundo módulo transceptor (36) é conectado à segunda antena (34), caracterizado pela segunda antena de transceptor (34) ser projetada para ser posicionada longe do condutor elétrico (20; 20A, 20B); em que a segunda antena (34) é configurada para receber ondas de rádio que, entre as ondas de rádio de superfície transmitidas pela primeira antena (32), são irradiadas para longe do condutor elétrico (20; 20A, 20B) e diretamente a partir do dito condutor elétrico (20; 20A, 20B), em que a segunda antena de transceptor (34) é configurada para emitir ondas de rádio, sendo que algumas das ondas de rádio transmitidas pela segunda antena (34) são projetadas para se propagar ao longo do condutor elétrico (20; 20A, 20B) na forma de ondas de superfície de rádio, e pela primeira antena (32) ser configurada para transmitir ou receber um sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo de um condutor correspondente que compreende dois elementos ativos (40), configurados para serem posicionados ao longo do condutor elétrico (20; 20A, 20B) e em cada lado do dito condutor (20; 20A, 20B), cada um dos elementos ativos (40) tendo um perfil curvado ao longo de um plano vertical paralelo ao condutor elétrico (20; 20A, 20B).

2. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por somente a primeira antena de transceptor (32) ser projetada para ser posicionada próxima ao condutor elétrico (20).

3. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema (16) compreender adicionalmente pelo menos um par (200) de antenas de relé (202, 204), em que cada par de antenas de relé (200) compreende uma primeira antena de relé de transceptor (202) configurada para receber, respectivamente para retransmitir, ondas de superfície que se propagam ao longo de um primeiro condutor elétrico (20A) e uma segunda antena de relé de transceptor (204), em que a segunda antena de relé (204) é conectada à primeira antena de relé (202) correspondente do par de antenas e é configurada para retransmitir, respectivamente para receber, ondas de superfície que se propagam ao longo de um segundo condutor elétrico (20B), em que as ondas de superfície ao longo do primeiro condutor (20A) correspondem às ondas de superfície ao longo do segundo condutor elétrico (20B).

4. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por cada antena de relé (202, 204) compreender dois elementos ativos (40), configurados para serem posicionados ao longo do condutor elétrico (20A, 20B) e em cada lado do dito condutor (20A, 20B), em que cada um dos elementos ativos (40) tem um perfil curvado ao longo de um plano vertical paralelo ao condutor elétrico (20; 20A, 20B).

5. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo sistema (16) compreender adicionalmente o condutor elétrico (20; 20A, 20B) projetado para ser percorrido por uma corrente elétrica, e a primeira antena de transceptor ser posicionada próxima ao condutor elétrico (20; 20A, 20B).

6. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo condutor elétrico (20; 20A, 20B) ser um condutor elétrico de um sistema de catenária (18) de uma rede ferroviária (12).

7. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 6, caracterizado pela distância entre o condutor elétrico (20; 20A, 20B) e a segunda antena de transceptor (34) ser compreendida substancialmente entre 50 cm e 150 cm.

8. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo condutor elétrico (20; 20A, 20B) se estender em uma direção longitudinal (X), e em que a primeira antena de transceptor (32) é estacionária em relação ao condutor elétrico (20; 20A, 20B), e a segunda antena de transceptor (34) é móvel em relação ao condutor elétrico (20; 20A, 20B) na direção longitudinal (X).

9. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelos elementos ativos (40) terem um formato idêntico e serem projetados para serem posicionados simetricamente em relação a um plano vertical (P) que contém o condutor (20; 20A, 20B).

10. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo perfil curvado ser côncavo em relação ao condutor elétrico (20; 20A, 20B).

11. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela segunda antena de transceptor (34) ser uma antena direcional e ser projetada para ser apontada na direção do condutor elétrico (20).

12. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela primeira antena de transceptor (32) ser posicionada a substancialmente menos do que 20 cm do condutor elétrico (20, 20A, 20B).

13. SISTEMA FERROVIÁRIO (10) que compreende: - uma rede ferroviária elétrica (12) que compreende pelo menos um sistema de catenária (18), em que cada sistema de catenária (18) compreende um condutor elétrico (20; 20A, 20B), pelo menos um veículo ferroviário (14) projetado para se mover ao longo da rede ferroviária (12), e - um sistema de comunicação de dados (16), caracterizado pelo sistema de comunicação de dados (16) ser conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

14. SISTEMA FERROVIÁRIO (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela primeira antena de transceptor (32) ser configurada para transmitir, respectivamente para receber, o sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor do sistema de catenária correspondente, e em que pelo menos um veículo ferroviário (14) compreende a segunda antena de transceptor de rádio (34) e o segundo módulo transceptor de dados (36), em que o segundo módulo transceptor (36) é conectado à segunda antena (34) e configurado para permutar dados com o primeiro módulo transceptor (30).

15. MÉTODO PARA COMUNICAR DADOS na forma de um sinal de rádio dentro de um sistema de comunicação de dados (16), o sistema de comunicação de dados (16) compreendendo um primeiro módulo transceptor de dados (30), uma primeira antena de transceptor de rádio (32) conectada ao primeiro módulo transceptor (30), em que a primeira antena de transceptor (32) é posicionada próxima ao condutor elétrico (20; 20A, 20B), uma segunda antena de transceptor de rádio (34) e um segundo módulo transceptor de dados (36) conectado à segunda antena (34), em que o método compreende as seguintes etapas: - transmitir (100) o sinal de rádio, através de um módulo entre o primeiro módulo (30) e o segundo módulo (36) e através de uma antena entre a primeira antena (32) e a segunda antena (34), - transmitir (110) o sinal de rádio na forma de ondas de superfície que se propagam ao longo do condutor elétrico (20; 20A, 20B), e - receber (120) o dito sinal de rádio, através da outra antena dentre a primeira antena (32) e a segunda antena (34) e através do outro módulo dentre o primeiro módulo (30) e o segundo módulo (36), caracterizado pelo sinal de rádio associado à segunda antena (34) ser recebido na forma de ondas que, entre as ondas de superfície transmitidas, são irradiadas para longe do condutor elétrico (20; 20A, 20B) e diretamente a partir do dito condutor elétrico (20; 20A, 20B), respectivamente transmitidas na forma de ondas de rádio, em que algumas dentre as ondas transmitidas pela segunda antena (34) são projetadas para se propagar ao longo do condutor elétrico (20; 20A, 20B) na forma de ondas de superfície de rádio, em que a segunda antena (34) é posicionada longe do condutor elétrico (20; 20A, 20B), e em que a primeira antena (32) compreende dois elementos ativos (40), configurados para serem posicionados ao longo do condutor elétrico (20; 20A, 20B) e em cada lado do dito condutor (20; 20A, 20B), em que cada um dos elementos ativos (40) tem um perfil curvado ao longo de um plano vertical paralelo ao condutor elétrico (20; 20A, 20B).