CN1526588B - 光信号耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于两辆相互连接的车辆的光信号耦合器以及包括有这种信号耦合器的线路耦合器。信号耦合器具有第一个和第二个耦合部件，其中每个耦合部件固定在一辆车辆上，并且在耦合部件之间进行光信号传输。第一个耦合部件包括一个发送装置，以产生要传输的光信号，第二个耦合部件包括一个接收装置，以检测传输的光信号。

Description

光信号耦合器

技术领域

本发明涉及一种适用于两辆相互连接的车辆的光信号耦合器，尤其是相互连接的有轨机动车辆，其中的一辆有轨机动车辆上固定第一个耦合部件，另一辆有轨机动车辆上固定第二个耦合部件，在两辆机动车之间通过光信号进行传输。另外，本发明涉及的是一种有轨机动车辆的至少包括一个光信号耦合器的线路耦合系统。

背景技术

在车辆技术中，越来越多的光波导体被应用于信号和数据传输，这与相应的传统的电信号线路相比有本质的优点。这些优点在于其更大的传输带宽和相对于电磁干扰更少的干扰。当信号不仅是在一辆机动车之内，而且会在两辆相互连接的机动车之间传输时，如上所述类型的光信号耦合器是必要的，例如在铁路联运的车辆之间传输。

如上所述的一种光信号耦合器符合DE 28 54 962 C2所述的标准，在此标准里描述了有轨机动车的间接缓冲耦合。间接缓冲耦合是一种线路耦合，其功能是连输刹车制动脉冲并将流过电流在铁路联运中从一节车厢传输到另一节车厢。线路耦合包括两个触点支架，两个触点支架分别固定在两节车厢上，并且在其中有许多电气触点以及排列有序的光波导体。光波导体是具有弹性的，因此当触点支架在车厢耦合而向对方移动时，两组光波导体在端面互相挤压。通过这种互相挤压的光波导体可以进行光信号从一节车厢向另一节车厢传输。

然而，这种光信号耦合器经常会发生传输错误。其中的一个原因在于，在光信号从一个光波导体向另一个光波导体传输的过程中，由于光轴的偏移和倾斜使得光信号发生强烈的衰减，这样导致光信号的出错。然而在连接车辆系统这样的一种光轴偏移和光轴倾斜是难以避免的，因为两个耦合部件并不是相互刚性连接在一起，它们之间存在很强的机械负荷。发生这种不可靠的光信号传输的其他原因在于对磨损和污染的信号耦合器的敏感度，这种情况在车辆应用中相对来说是不可避免的。

这个问题的处理在DE 29 22 937 C2关于光信号耦合器的问题里提及，光波导体的端面不会互相碰撞，而是光信号通过棱镜在空气中从一个光波导体向另一个光波导体传输。这种光信号耦合器系统是相当复杂并且是非常昂贵的，而且这种系统并不可靠。

对于上述困难的考虑在DE 100 52 020 A1中做过简短的提及，在传统的光波导体的光信号耦合器的不足的条件下完全解决这个困难，其方法是在第一个光波导体里首先将光信号转换为电信号，通过一个传统的电耦合器来传输，然后将传输过的电信号重新转换为光信号馈入第二个光波导体里。这种方法当然解决了上述问题而显示出了光信号耦合器的优点，也就是说更高的传输带宽和更少的如电磁干扰场的干扰。但是，因为在车辆耦合时除了光信号传输之外还有大电流传输而产生很强的电磁场，在这种情况下将光信号用对电磁场很敏感的电信号代替是不明智的。另外，在车辆的耦合领域只包括有限的比电信号更大的传输带宽可作为信号耦合器。

发明内容

本发明涉及如下任务，即将互相连接的车辆通过光信号的输出有效地进行信号传输。这个问题是通过开始时所述的信号耦合器来解决，第一个耦合部件包括一个发送装置，用于产生要传输的光信号，第二个耦合部件包括一个接收装置，用于检测传输的光信号。

传统的信号耦合器基本上描述了两个光导体的无源耦合，与其相反的是本发明是有源元件的信号耦合器，在信号耦合器的过程中产生用于传输的光信号，并且在信号耦合器的过程中读出传输的光信号。

因为光信号只是在信号耦合器的过程中产生，所以就会产生特别适合的光信号，这样大大增加了信号传输的可靠性。如果由于信号耦合器的污染、磨损或者机械不精确性将导致所传输信号更大的衰减，这时可以在第一个耦合部件中产生更强的光信号用于补偿衰减的信号。

实际上由于通过补偿使得信号耦合器中的光衰减可以接受，降低信号耦合器中对于光质量的要求。这样可以在一定程度上节约生产成本，从而平衡了更多的发送及接收装置的开销。

即使车辆互相离得很近，但是并未连接，而且光导元件的端面也未接触，这时在第一个耦合部件产生的强光信号也可以在第二个耦合部件被接收到。非连接状态的信号传输例如可以啮合到一个曲线中。也就是说，可以知道关于车轮相对于车辆的位置的信息，它给出了曲线的曲率，由此对准互相耦合的机械部件。

在信号从一辆机车到另一辆机车传输的过程中，在本发明所述的信号耦合器应用分为三节：一节是从信号源到第一耦合单元，一节是从第二耦合单元到目标源，在中间的一节里，由第一耦合单元的发送装置产生的光信号进行信号耦合。如果信号在目标点产生错误，会很容易发觉是三节中的那一节发生了错误。例如，可以在发送装置中产生的光信号附带有控制信号，由此接收装置可以确定信号是否已正确传输。另外，还可以在发送装置和接收装置进行信号预处理，以便提高信号传输的可靠性。

反之，在传统的光信号耦合器的所有三节都积累了干扰。因此不仅产生简单的传输错误，而且在产生了唯一的干扰源而不是由于干扰源的合成时，将会很难发觉干扰是发生在三节中的那一节。

本发明信号耦合器的另外一个优点在于，比传统的光信号耦合器更广泛的可应用性。如前所述传统的光信号耦合器主要应用于两辆已经连接的车辆的光波导体的耦合，而本发明涉及的信号耦合器可以传输所有类型的信号，也就是说与单个车辆里的信号是光信号、液压信号还是气动信号无关。因为每种情况下，机车信号(电信号、光信号、液压信号或者气动信号)在第一个耦合单元的发送装置都转换为用于专门信号耦合器的光信号，在第二个耦合单元的接收装置检测到此信号，并且对原始的机车信号(电信号、光信号、液压信号或者气动信号)进行恢复并传输到下一辆机车。

第一个耦合单元最好包含一个微处理器，用来控制在发送装置中光信号的生成.或者附带地或可选地第二个耦合单元最好也包含一个微处理器，用来处理在接收装置中检测到的光信号.通过在信号产生和信号处理时应用微处理器，大大提高了光信号耦合器的可靠性和灵活性.因为借助于微处理器还可以对信号进行检测和预处理.另外，通过光信号耦合器可以连接两种不同结构形式的机车，这里信号是以不同的方式处理和/或传输的.信号可以借助于微处理器进行传输.信号可以借助于微处理器在信号耦合器过程中转变为每辆机车所要求的形式.

在另外的一个具有优点的方案中，第一个耦合单元的微处理器对于多个单路信号合成为复路信号进行编程，第二个耦合单元的微处理器对于复路信号分解为多个单路信号进行编程。这样许多不同的信号可以同时通过信号耦合器进行传输，从而节省了信号耦合器。

在另外的一个光信号耦合器的具有优点的方案中，第一个耦合单元和第二个耦合单元分别包含一个光导元件，其中一个具有凹球状的端面，另一个具有曲率相同的凸球状的端面，两者至少有一个被施加有弹性预应力，这样如果两辆机车互相耦合，光导元件在其端面向对方挤压。在耦合状态第一个耦合单元凹球状的端面与第二个耦合单元的等曲率的凸球状的端面的连接恰好匹配，而在端面之间不会产生使光信号减弱的空隙。

由于一个或者两个光导元件的预应力而产生的压力使得凸球状的端面向凹球状的端面的凹入处挤入，两个耦合单元自动相互对中。这样就避免了光导元件的光轴在信号耦合时的偏移，而这在传统的信号耦合中会导致信号衰减。

另外，球状的端面会引起光导元件的光轴的相互倾斜，而不会使两个端面互相偏离。在这样的倾斜过程中凸球状的端面向凹球状的端面移动就如关节在关节窝中一样，而不会在端面之间产生空隙。这相对于传统的信号耦合器中，平面的端面之间耦合单元发生弯曲时不可避免的产生空隙而导致信号传输过程中不可靠的衰减，是有很大优点的。

在光信号耦合器传输应用于有轨机车的信号传输时，耦合单元的弯曲而产生尽可能少的衰减具有很大的特殊的意义。尽管传统的有轨机车的信号传输试图使耦合单元线性运行，也就是说，避免产生耦合单元的倾斜，但是在实际上由于高机械负载而不可靠，这将导致传输光信号更多的衰减。反之，在所描述的信号耦合器的另一方案中，原则上完全排除了线性运行的可能，因为本身是从相对较大的耦合单元的倾斜转为可以容忍的信号衰减范围。信号耦合器的另一方案也是一定程度的直线的“弯曲”。

在另外的一个信号耦合器的具有优点的方案中，每个光导元件包含一个不透光的套管和一个设置在其内部的透明内芯。当耦合单元已经耦合时，不透光的套管形成了一个屏蔽了自然光线的隧道。这样在光导元件倾斜时没有自然光线落在透明内芯上，端面范围的套管壁厚不能太小。至少是端面曲率半径的1/10，最好是1/5。

在另外的一个具有优点的方案中，不透光的套管是导电的并且在耦合单元的光导元件端面的互相挤压时套管之间产生电接触，通过电接触，电信号从第一个耦合单元传输到第二个耦合单元。为此提供了第二个独立的信号传输通道，以提高光信号耦合器的可靠性。

如果光导元件包括一个不透光的套管和一个设置在其内部的透明内芯，在通常情况下相应的球状端面具有一个由不透光的套管形成的节段和一个由透明内芯形成的节段。如果套管和内芯例如是圆柱形的，那么由内芯形成的端面部分是球形形状，通常情况下套管总是形成环形形状的一段。

如上所述的方案中电信号可以通过套管进行传输，由套管形成的一段最好是硬镀金的，以保持长期的防腐蚀接触。

为了保证套管之间的良好的电气接触，最好将套管伸出透明内芯一些。

在这种情况下，如果端面是平面的，光导元件互相碰撞而偏离了前面所述的正常情况，仅通过球状套管末端形成端面，此末端具有环形的球节段。这种球节段在这里被称为“球面”。所以这种球形形状的套管末端被解释为如上所述的“球状端面”的特殊情形。

最好至少信号的一部分是作为光信号在耦合单元之间进行传输，附带地作为电信号通过两个耦合单元的套管传输。如果光信号的传输受到干扰或者完全破坏，就要应用作为备用的电信号。这种在不同路径的双重传输对于相当安全的信号来说具有很大的意义(例如，机车连接时的制动信号)，这样必然完全避免了信号传输时的错误或者不完全传输。

最好第一个耦合单元和/或第二个耦合单元有一个外壳，其中的轴端形成套管类型的节段，这样光导元件可以轴向推移设置，并且在轴末端方向产生弹性预应力，在另一末端形成用作接触支承的连接螺栓。

如果光导元件的套管是导电的，那么在光导元件的套管和每个耦合单元的外壳的套管类型的节段之间最好设置一个电气滑动触点，通过这个触点进行电信号的传输。这样外壳可以应用于电信号的传输和转发。

连接螺栓最好包含两个互相绝缘的段，当连接螺栓用作接触支承时，其中的一段与地电位相连，另一段与一个电信号导线相连。

机车中应用的光信号耦合器通常集成为专用的线路耦合器，其中的一半具有较少的机械作用。因为所描述的信号耦合器比传统的耦合对耦合单元的调节有小得多的敏感性，所以不需要专门的线路耦合。这种典型的耦合头的作用可用所述的光耦合来平衡，而不会妨碍其功能。

本发明还涉及一种两辆相互连接的有轨机动车辆的线路耦合系统，具有两个分别固定在有轨机动车辆上的触点支架，其中在一个触点支架中至少一个耦合单元与发送装置相连接，在另一个触点支架中至少一个耦合单元与接收装置相连接，它们共同形成如上所述类型的光信号耦合器。

最好在每一个触点支架中分别设置有一个与发送相连接的信号耦合器部件和一个与接收装置相连接的信号耦合器部件，两个支架共同形成两个如上所述的光信号耦合器。这样就可以从线路耦合光信号的一边向另一边发送。这里最好将每个触点支架的耦合部件的发送装置和接收装置与一个共用的微处理器相连接，从而控制在发送单元中光信号的产生并且处理在接收装置中检测到的光信号。

附图说明

本发明的其他优点及特征来自如下描述，根据一个实施例可以更详细地解释信号耦合器。包括如下方面：

图1信号耦合器的第一个耦合单元的剖视图，包括分解描述(上图)和整体描述(下图)，

图2信号耦合器的第二个耦合单元的剖视图，包括单个描述(上图)和整体描述(下图)，

图3图1和图2在耦合状态的耦合单元的剖视图，

图4图3所示的已经耦合的状态位置，在光轴方向上的距离缩短了，

图5图3所示的已经耦合的状态位置，其光轴相互发生倾斜，

图6第一个耦合单元的发送装置的功能图，

图7第二个耦合单元的接收装置的功能图，

图8带有两个触点支架的用于有轨机动车辆的线路耦合的节段纵剖面图，在每个触点支架中分别设置一个信号耦合器的耦合部件。

具体实施方式

在图1中显示的是信号耦合器的第一个耦合单元10，根据本发明的分解描述(上图)和整体描述(下图)所示的构型。在图2中显示的是相同的信号耦合器的第二个耦合单元12根据本发明的分解描述(上图)和整体描述(下图)的纵剖面图。因为第一个耦合单元10以及第二个耦合单元12的很多特征都相同，所以在后面将一起描述，对相同的单元附以相应的附图标记。

耦合单元10和12都有一个带有套管型节段16的外壳14，其中设置了可以轴向移动的光导元件18。光导元件18可以对抗弹簧20的预应力而向每个外壳14的套管型节段16中挤压。光导元件18还可以不通过弹簧20而通过在套管型节段16内封闭的气体而被施加预应力。每个光导元件18包括一个不透光的套管22和一个设置在其内部的透明内芯24。

第一个耦合单元的光导元件18具有一个与套管型节段16相偏移的凹球状的端面26(图1)，第二个耦合单元的光导元件18具有一个凸球状的端面26’(图2)，凸球状的端面的曲率半径与相对的凹球状的端面26相同。凹球状的端面26和凸球状的端面26’不仅是在透明内芯中形成，而且总是在每个光导元件18的套管22的轴的末端延伸。

第一个和第二个耦合单元10和12的球状的端面26及26’具有通过透明内芯24所形成的节段26a和26’a，以及通过套管22所形成的节段26b和26’b。26b和26’b是环形的球截面。这个环形的球截面在本文称为“球面”。

在套管22中导向槽27与导向螺栓28相吻合。光导元件18的推移因此而受到限制，导向槽27的一个末端会与导向螺栓28撞。

套管型的外壳16内部包含有两个圆柱状的节段，一个内部节段30和另外一个直径比内部节段30大的外部节段32。在圆柱状的内部空间节段30和32之间在外壳内壁中形成了一个凸缘34。在外面的内部空间节段32中是光导元件18和一端连在光导元件18上另一端支撑在金属环36上的弹簧20，金属环平放在凸缘34上。

在里面的内部空间节段30中是第一个耦合单元10的发送装置38(图1)和第二个耦合单元的接收装置40(图2)。发送装置38和接收装置40都有接地端42，接地端焊接在外壳14的套管型节段16上，还具有一个信号端44。

外壳14在其偏离光导元件18的一端具有一个中空的连接螺栓46，包括一个接地端节段48和一个信号端节段50以及中间的绝缘段52，绝缘段52使节段48和50相互电绝缘。信号端44是通过连接螺栓46的中间空心部分引导并且焊接在信号端节段50上。里面的内部空间节段30以及连接螺栓46的中间空心部分以灌注材料来灌注，这在图1和图2中用阴影来表示。连接螺栓46的接地端节段48上形成外部螺纹54，通过螺纹耦合单元10和12可以与位于地电位的触点支架中的托座旋入。

图3描绘第一个耦合单元10和第二个耦合单元12的耦合状态。其中各个光导元件18的端面26以及26’相互挤压，以便使从发送装置38馈入第一个耦合单元10的光导元件18的透明内芯24的光信号通过端面26及26’在第二耦合部件12的光导元件18的透明内芯22传输中，并且被接收装置40探测到。光导元件18的不透光套管22形成遮住日光的光隧道，它连接发送装置38和接收装置40。

因为两个光导元件18是分别在耦合单元10和12的外壳14中可移动设置的，所以两个耦合单元可以朝向对方或者离开对方移动，而不会减弱光耦合作用。在图4中例如描绘了耦合单元10和12由图3的位置朝向对方移动，而不会改变光导元件18的位置，这样光传输不会受到影响。所示的光耦合在耦合方向上两个耦合单元10和12的相对设置有一定的限度，这就是说沿着光导元件18的通过中间轴形成的光轴。另外由弹簧压力压紧的端面26和26’对离开光导元件18的光轴的偏移产生反作用，以助于两个耦合单元互相对齐并且保持对准位置。

图5也是描绘第一个耦合单元10和第二个耦合单元12的耦合状态。与图3和图4不同的是，这里耦合单元10和12不是在同一直线上，而是相互有所偏移。这表明光导元件18的光轴之间产生角度，这里每个光轴都与透明内芯24的对称轴重合。由于球形结构使得端面26以及26’没有空隙，所以在穿过端面26和26’时产生的光衰减能保持在一定限度。信号耦合器也因此可以看成可在一定程度上弯曲的，而不会减弱其功能。这相对于通常的使用的平面端面具有很大的优点，不会由于这样的偏移而大大衰减耦合单元之间的光传输。

图5描述信号耦合器的最大弯曲位置，耦合单元之间存在11°的倾斜角度。在更大的倾斜角度下，日光将射到光隧道之内，从而使光信号出错。日光射到光隧道中的临界角度取决于不透光套管在端面26和26’区域内的壁厚度与端面26、26’的曲率半径的比例关系。在所示的实施例中，第一个耦合单元在端面26区域内的不透光套管22的壁厚比第二个耦合单元12的不透光套管22小，因此对于确定临界角度起到决定作用。该角度大约是球形端面26和26’的曲率半径的1/5。

正如图3到图5所描绘的，两个耦合单元10、12与各个套管22所形成的球形端面26b以及26’b相接触。因此可以通过两个套管22附带地在两个耦合单元10和12之间传输电信号，只要耦合单元10和12是导电的。端面部分26b和26’b最好是硬镀金的。

通过附带的电信号的传输可能性可以增强信号传输的可靠性。为了保证特别的安全性要求，光信号或者光信号最重要的部分可以另外作为(冗余的)电信号通过套管22传输。

为了通过套管22进行电信号的传输和进一步的转发，可以将信号引入外壳14上的一个变换器(图中未绘出)，在这种情况下，外壳14与图1到图5所示不同，不再接地。在套管型的外壳段16和套管22之间可以存在一个滑动触点(未绘出)。

图6描绘的是发送装置38的功能图。正如图中所示，在接地端42与信号端44之间是输入电压Vin，通过一个电阻56进行标定并通过由一个电容58和一个电阻60构成的高通滤波器连接在发光二极管62上，从而产生与电压相应的光。输入电压Vin与发光二极管62的辐射功率S之间的关系在图6右边部分图中详细描绘，其中横坐标表示时间，纵坐标表示输入电压Vin，辐射功率S用未确定的单位表示。

图7描绘的是接收装置40的功能图。接收装置40包括一个光电二极管64，它根据入射光的强度产生电压。该电压在第一个电路单元通过一个运算放大器66、一个电阻68和一个电容70进行适当放大，并且通过另外一个运算放大器72转换为一个输出电压Vout。接收到的辐射功率S’(由发光二极管62产生的辐射功率乘以一个衰减系数得到)与接收装置40的输出信号Vout的关系在图7右边部分图中详细描绘，其中横坐标也是表示时间，纵坐标表示接收到的辐射功率S’，输出电压Vout用未确定的单位表示。

发送装置38和接收装置40这样来形成：尽管传输的光信号可以会发生衰减，接收装置40的输出信号Vout仍然与输入电压Vin相对应。即使在耦合单元10和12之间传输的光信号发生了一定的衰减，但是有效传输的电信号Vout相对于原始信号Vin并未减弱。

输入电信号Vin例如可以是一个高频电信号，在两辆机车之间通过同轴电缆进行传输，并且只有在发生信号耦合器时通过发送装置38转变为光信号。然而，当光信号已经在机车里通过光波导体进行传输时，例如也采用通过有源元件38和40来进行信号耦合。光信号首先是在第一个耦合单元10中转化为电信号，然后进入发送装置38。接收装置40的输出信号Vout重新又在第二个耦合单元中转化为光信号，然后馈入另一个光波导体。

在图8中描绘了与自动有轨机车连接相关的应用的线路耦合部件。当有轨机车车厢必须经常连接和断开的时候，就使用自动的有轨机车连接。这样相应的线路耦合这样形成：其电、光触点在车厢的自动连接的同时相互耦合。

线路耦合器包括两个触点支架74和76，其中除了设置有一系列电气触点(未绘出)之外，还设置了如上所述的信号耦合器单元10和12。耦合单元10和12与连接螺栓46的螺纹54从端面一侧与触点支架74和76相拧紧，这里螺纹置于地电位。同时，所示的第一个信号处理单元78与第一个耦合单元10的信号触点部分50电气接触，第二个信号处理单元80与第二个耦合单元12的信号触点部分50电气接触。

众所周知，耦合单元10和12是容易拧松或者拧紧的。这比传统的光信号耦合器来说具有很大的优点，常规技术中耦合单元与光波导体相连接，并且尤其不能从触点支架74和76的端面一侧安装或者更换。

在所示实施例中，第一个信号处理单元78通过同轴电缆82传输电信号并且通过光波导体84传输光信号。光波导体84传输的光信号通过一个变换单元86转化为电信号，并与控制单元88的电气导线82传输的电信号一起传输。在控制单元88中，这两路输入的电信号被处理成一个复路信号，在第一个耦合单元的信号连接端50上进行传输。为此控制单元(88)具有一个微处理器(未示出)，这里为一个工控PC机或者所谓的现场可编程门阵列(FPGA)。FPGA相对于传统微处理器具有可同时处理多条指令的优点，从而真正地进行多任务处理。

控制单元88还与数据线90相连接，通过它传输其他与信号处理相关的信息。例如，可以通过数据线90发送信号，将已经传输的未完全接收到的信号重新发送。

复路电信号向光信号的转化是通过发送装置38以及从第一个耦合单元10向第二个耦合单元12的传输来实现的.在接收装置40中产生的电信号从第二个耦合单元12的信号连接端50传输到第二个信号处理单元80的控制单元92中.在控制单元92中复路信号被分解为单个的信号.通过电气导线82输入的原始信号通过电导线84继续传输.通过光波导体84输入的原始信号通过一个变换单元96重新转化为光信号并且馈入光波导体98中.

通过另外一根数据线100可以信号从控制单元92的继续传输，例如当错误的信号被接收并进行错误报告时。控制单元92同样包括一个工控PC机或FPGA(未绘出)。

信号处理单元78和80也可以设置在耦合单元10以及12的外壳14内。另外，信号处理单元78和80分别可以与一个可发送的耦合单元(与第一个耦合单元10相似)和与一个可接收的耦合单元(与第二个耦合单元12相似)相连接。这样耦合器两侧的信号可以分别向另一侧传输，并且信号处理单元78和80可以双向与对方通信。

然而，耦合单元10以及12不仅可以向图8所示那样设置在特定的触点支架里，而且可以直接设置在机械有轨机车的连接头中，例如一个自动的中间缓冲耦合器中(未绘出)。如上所述的光信号耦合器相对于机械容差的不敏感性可能会使得传统的光信号耦合器中的设置不起作用。这样在有些情况下节省了独立的线路耦合器。

附图标记列表

10        第一个耦合单元

12        第二个耦合单元

14        外壳

16        套管型节段

18        光导元件

20        弹簧

22        不透光套管

24        透明内芯

26，26’  球状端面

27        导向槽

28        导向螺栓

30        里面的内部空间节段

32        外面的内部空间节段

34        凸缘

36        金属环

38        发送装置

40        接收装置

42        接地端

44        信号连接端

46        连接螺栓

48        接地端节段

50        信号连接端节段

52        绝缘段

54        外部螺纹

56        电阻

58        电容

60        电阻

62    发光二极管

64    光电二极管

66    运算放大器

68    电阻

70    电容

72    运算放大器

74    触点支架

76    触点支架

78    信号处理单元

80    信号处理单元

82    电气导线

84    光波导体

86    信号变换器

88    控制单元

90    数据线

92    控制单元

94    电信号线

96    信号变换器

98    光波导体

100   数据线

Claims (14)

1.一种用于连接两个相互可连接的有轨机车的导线的线路耦合器，具有两个包含电气触点的触点支架(74，76)，所述触点支架(74，76)分别被固定在每个有轨机车上，还包括至少一个光信号耦合器，所述光信号耦合器的第一个信号耦合单元(10)被设置在所述触点支架中的一个触点支架(74)上，而第二个信号耦合单元(12)被设置在另一个触点支架(76)上，在所述耦合单元之间传输光信号，其中第一个耦合单元(10)包含有一个用于生成要传输的光信号的发送装置(38)，第二个耦合单元(12)包含有一个用于检测所传输的光信号的接收装置(40)，在每个触点支架(74，76)中分别设置有带有发送装置(38)的信号耦合单元，以及带有接收装置(40)的信号耦合单元，这些耦合单元共同形成了两个光信号耦合器，

其中第一个耦合单元(10)包括一个微处理器，用来控制在发送装置(38)中信号的产生，第二个耦合单元(12)也包括一个微处理器，用来处理在接收装置(40)检测到的信号，

其特征在于，第一个耦合单元(10)的微处理器这样来编程，以将多个单个信号合成为复路信号，第二个耦合单元(12)的微处理器这样来编程，以将复路信号重新分解为多个单个信号。

2.根据权利要求1所述的线路耦合器，其特征在于，发送装置(38)具有至少一个用于产生光信号的发光二极管(62)。

3.根据权利要求1所述的线路耦合器，其特征在于，接收装置(40)具有至少一个用于检测光信号的光电二极管(64)。

4.根据权利要求1所述的线路耦合器，其特征在于，在第一个耦合单元(10)和第二个耦合单元(12)中的每一个中分别支撑有一个光导元件(18)，其中的一个光导元件具有凹球状的端面(26)，而另外一个光导元件具有曲率半径相同的凸球状的端面(26’)，其中至少有一个端面被施加了弹性预应力，使得在两辆车辆相互连接的时候将光导元件(18)通过端面(26，26’)相互挤压。

5.根据权利要求4所述的线路耦合器，其特征在于，每个光导元件(18)分别由一个不透光的套管(22)和一个设置在套管(22)内部的透明内芯(24)构成。

6.根据权利要求5所述的线路耦合器，其特征在于，套管(22)在端面(26，26’)区域内的壁厚至少是端面(26，26’)曲率半径的1/10。

7.根据权利要求6所述的线路耦合器，其特征在于，套管(22)在端面(26，26’)区域内的壁厚至少是端面(26，26’)曲率半径的1/5。

8.根据权利要求5所述的线路耦合器，其特征在于，不透光套管(22)是导电的，并且在第一个耦合单元(10)和第二个耦合单元(12)的光导元件(18)的端面(26，26’)相互挤压时，在相应的套管(22)之间形成电气接触，电信号可通过该电气接触从一个耦合单元向另一个耦合单元传输。

9.根据权利要求8所述的线路耦合器，其特征在于，作为每个端面(26，26’)的一部分的每个套管(22)的节段是硬镀金的。

10.根据权利要求8所述的线路耦合器，其特征在于，至少一部分信号作为光信号在第一个耦合单元(10)和第二个耦合单元(12)之间传输，另外作为电信号通过第一个耦合单元(10)和第二个耦合单元(12)的套管(22)传输。

11.根据权利要求5所述的线路耦合器，其特征在于，第一个耦合单元(10)和第二个耦合单元(12)具有一个外壳(14)，在其轴的一个末端形成一个套管型节段(16)，在该节段中光导元件(18)可轴向移动地设置，并且在朝向轴的这个末端方向施加弹性预应力，在轴的另一末端形成了连接螺栓(46)，用于确定触点支架(74，76)的位置.

12.根据权利要求11所述的线路耦合器，其特征在于，在光导元件(18)的套管(22)和外壳(14)的套管型节段(16)之间，第一个耦合单元(10)和第二个耦合单元(12)中的每一个分别包括一个电气的滑动触点，通过滑动触点传输可以将电信号在套管(22)和套管型节段(16)之间传输。

13.根据权利要求11所述的线路耦合器，其特征在于，连接螺栓(46)是由两个相互绝缘的部分(48，50)组成，当连接螺栓(46)插入触点支架(74，76)中时，其中一个部分处于地电位而另一个部分与电信号线相连。

14.根据权利要求1所述的线路耦合器，其特征在于，每个触点支架(74，76)中的耦合单元的发送装置(38)和接收装置(40)都与一个共用的微处理器相连接，该微处理器控制在发送装置(38)中信号的产生并处理在接收装置(40)中检测到的信号。

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