DE10163614C2

DE10163614C2 - Verfahren zur Signalübertragung für die Magnetschwebebahn

Info

Publication number: DE10163614C2
Application number: DE10163614A
Authority: DE
Inventors: Alfred Plattner; Manfred Mueller
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Telefunken Radio Communication Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: US20030179817A1; DE10163614A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von elektromagnetischen Signalen zwischen einer stationären Sende-/Empfangsstation (1) und einer Sende-/Empfangsstation (8) in einem Magnetschwebebahnfahrzeug (F), wobei das Magnetschwebebahnfahrzeug (F) auf einem Fahrweg mit auf der Unterseite des Fahrwegs angebrachten Statorpaketen (4) zwangsgeführt ist. Gemäß der Erfindung werden die zu übertragenen Signale von einer fahrwegseitigen, mit der stationären Sende-/Empfangsstation (1) verbundenen Einkoppelstelle in die Statorpakete (4) mindestens einer Fahrwegseite der Magnetschwebebahn eingekoppelt und von einer fahrzeugseitigen, mit der Sende-/Empfangsstation (8) im Fahrzeug (F) verbundenen Auskoppelstelle aus den Statorpaketen (4) ausgekoppelt und umgekehrt, wobei die Statorpakete (4) als Transportmedium der Signale zwischen der jeweiligen Ein- und Auskoppelstelle dienen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von elektromagnetischen Signalen zwischen einer stationären Sende-/Empfangsstation und einer Sende- /Empfangsstation im Fahrzeug einer Magnetschwebebahn, insbesondere dem Trans rapid.

Bekanntermaßen werden Signale zwischen einer stationären Sende-/Empfangs station und einem Fahrzeug einer Magnetschwebebahn mittels Funk übertragen. Hierzu ist aus [1] ein Funksystem, bestehend aus einer Funkzentrale, mehreren Funkdezentralen, Basisstationen mit Funkmasten und den Mobilstationen in den Fahrzeugen der Magnetschwebebahn, bekannt. Dieses Funksystem wird zum einen für die Betriebsleittechnik und zum anderen für die Sprach- und Datenkommunikation zwischen der Funkzentrale und den Fahrzeugen verwendet. In [1] wird dabei insbe sondere ein System beschrieben, bei dem eine Kommunikation mit handelsüblichen Euro-ISDN Geräten möglich ist. In dem bekannten System steuert die Funkzentrale das gesamte Funknetz. Als problematisch erweist sich allerdings, dass zur Realisie rung eines großflächigen Funknetzes die Funkzentrale mit mehreren Basisstationen mit Funkmasten verbunden sein muß. Hieraus resultieren erheblicher baulicher und kostenintensiver Aufwand. Ein weiteres Problem ist, dass derartige Funknetze stark störungsanfällig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein neues Verfahren anzugeben, welches weni ger störungsanfällig ist und mit dem eine Signalübertragung zwischen einer stationä ren Zentrale und dem Fahrzeug einer Magnetschwebebahn ohne den großen bauli chen Aufwand eines großflächigen Funknetzes möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprü chen.

Erfindungsgemäß werden die zu übertragenen Signale von einer oder mehreren fahrwegseitigen, mit der stationären Sende-/Empfangsstation verbundenen Einkop pelstellen in die Statorpakete mindestens einer Fahrwegseite der Magnetschwebe bahn eingekoppelt und von einer oder mehreren fahrzeugseitigen, mit der Sende- /Empfangsstation im Fahrzeug verbundenen Auskoppelstellen aus den Statorpaketen ausgekoppelt und umgekehrt, wobei die Statorpakete als Transportmedium der Si gnale zwischen der jeweiligen Ein- und Auskoppelstelle dienen.

Das Prinzip der Magnetschwebebahn ist hinreichend bekannt und basiert im wesent lichen auf den anziehenden Kräften zwischen den im Fahrzeug angebrachten, ein zeln geregelten Elektromagneten und den an der Fahrwegunterseite angebrachten ferromagnetsichen Reaktionsschienen, auch als Statorpakete bezeichnet. Als Antrieb und zugleich als Bremse dient ein synchroner Langstator-Linearmotor im Fahrweg. Die Funktionsweise läßt sich aus der Wirkungsweise eines rotierenden Elektromotors ableiten, dessen Stator aufgeschnitten und gestreckt wird. Eine genauere Beschrei bung kann z. B. den Physikalischen Blättern 57 (2001) Nr. 6 Seiten 80-81 entnommen werden.

Ein erster Vorteil der Erfindung ist, dass zur Realisierung der erfindungsgemäßen Signalübertragung kein großer baulicher Aufwand nötig ist. Des weiteren ist die er findnungsgemäße Signalübertragung nicht störungsanfällig, da sie auf keiner Funk übertragung basiert. Die Übermittlung der Signale erfolgt mittels der Signalpakete, welche hierbei eine Art Wellenleiter für die Signale darstellen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, dass die bereits vorhandenen Anlagenteile genutzt werden können. Darüber hinaus kann mit dem erfindungsge mäßen Verfahren eine bidirektionale Signalübertragung zwischen dem Magnet schwebefahrzeug und den stationären Anlagenteilen (z. B. stationäre Sende- /Empfangsstation) aufgebaut werden, bei der neben Sprache auch Daten übertragen werden können.

Vorteilhaft sind fahrweg- und fahrzeugseitig mehrere Ein- und Auskoppelstellen vor handen, wodurch insbesondere die Redundanz erhöht wird. Die Ein- und Auskoppel stellen können vorteilhaft kapazitiv mit den Statorpaketen gekoppelt sein. Es ist in einer anderen vorteilhaften Ausführung aber auch möglich, dass die Ein- und Aus koppelstellen mit den Statorpaketen induktiv gekoppelt sind.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können in den Statorpaketen der bei den Fahrwegseiten jeweils die gleichen Signale transportiert werden. Der Vorteil hier bei ist, dass der eine der beiden Fahrwegseiten jeweils als redundanter Signalweg zur Verfügung steht. Somit wird bei Ausfall einer Fahrwegseite als Signalweg ein Datenverlust vermieden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist es möglich, dass in den Statorpaketen der beiden Fahrwegseiten jeweils unterschiedliche Signale transpor tiert werden. Der Vorteil hierbei ist, dass die Kapazität der Datenübertragung wesent lich erhöht werden kann.

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass fahrzeug- und fahrwegseitig jeweils ein Modem vor handen ist, welches die zu übertragenen Signale auf eine geeignete Trägerfrequenz moduliert. Die Trägerfrequenz richtet sich dabei vorteilhaft nach den Übertragungsei genschaften der Statorpakete und ist insbesondere von den Wicklungen mit denen die Statorpakete aufgebaut abhängig.

Die zu übertragenen Signale können mittels der Modems vorteilhaft amplituden- oder phasenmoduliert werden. Es ist aber auch vorteilhaft möglich, dass die Signale puls moduliert werden. Bei Pulsmodulation können vorteilhaft die Pulsamplitude, die Puls dauer, die Pulsphase, die Pulsfrequenz oder eine Kombination hieraus moduliert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Signalübertragung halbduplex erfolgen, so dass das Senden und Empfangen der Signale zu unter schiedlichen Zeiten auf gleicher Frequenz erfolgt. Es ist aber weiterhin vorteilhaft auch möglich, dass die Signalübertragung vollduplex erfolgt, so dass das Senden und Empfangen der Signale zu gleiche Zeiten auf unterschiedlichen Frequenzen er folgt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind zur Erhöhung der Reichweite der Signalübertragung über die Statorpakete in vorgebbaren Abständen Repeater zur Signalaufbereitung vorhanden. Mittels dieser Repeater werden Signal verfälschungen, welche aufgrund von Abstrahlverlusten der Statorpakete entstehen, ausgeglichen. Die ursprünglich zu übertragenen Signale werden in dem Repeater mittels einem Fachmann bekannten Maßnahmen rückgewonnen und aufbereitet und anschließend in die Statorpakete erneut eingespeist. Darüber hinaus dient ein Re peater als eine Art Signalverstärker. Ein Repeater kann somit als eine Ein- und Aus koppelstelle für das zu übertragene Signal verwendet werden. Die zu übertragenen Signale werden den Repeatern vorteilhaft mittels Lichtwellenleiterkabel zugeführt.

Die für den Betrieb der Repeater benötigte Energie wird vorteilhaft durch induktive Kopplung aus den Statorpaketen entnommen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt beispielhaft eine Anordnung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens. Zur Übermittlung von elektromagnetischen Signalen von einem stationären Sender 1 an einen Empfänger 8 in einem Magnetschwebefahr zeug F werden die zu übertragenen Signale, z. B. Daten oder Sprache von dem sta tionären Sender/Empfänger 1 einem Modem 2 zugeführt. In diesem Modem 2 wer den die Signale mit einem geeigneten Modulationsverfahren auf eine Trägerfrequenz moduliert, die so gewählt ist, dass sie an die Übertragungseigenschaften der Stator pakete 4 angepasst ist. Bei dem Modulationsverfahren können zusätzliche band spreizende Modulationen, z. B. direct sequence spread spectrum (DSSS) oder Kurz pulsmodulationen zum Einsatz kommen. Die modulierten Signale werden mittels ei ner Anpassschaltung 3 in die Statorpakete 4 eingespeist. Die Einspeisung erfolgt hierbei insbesondere direkt auf die nicht eingezeichneten Wicklungen der Statorpa kete 4. Mittels der Statorpakete 4 werden die Signale an das Fahrzeug F geleitet. Die Statorpakete 4 dienen dabei als Wellenleiter zur Weiterleitung der modulierten elektromagnetischen Signale, zusätzlich zu ihrer eigentlichen Aufgabe, der Erzeugung des Wanderfeldes für den Antrieb des Fahrzeugs F.

Auf dem Fahrzeug F sind Antennen 5 angeordnet, deren Abstand zu den Statorpa keten einige Zentimeter beträgt, insbesondere weniger als 15 Zentimeter. Mittels der Antennen 5 werden die in Statorpaketen 4 transportierten modulierten Signale aus gekoppelt. Die ausgekoppelten Signale werden in einem Sende-/Empfangsverstärker 6 verstärket und einem Modem 7 zur Demodulation und anschließend dem Empfän ger 8 zugeführt.

Die Übermittlung von elektromagnetischen Signalen von einem Sender 8 in einem Magnetschwebefahrzeug F zu einem stationären Empfänger 1 erfolgt in entspre chender Weise. Hierbei werden die Signale des Senders 8 in einem Modem 7 modu liert und mittels dem Sende-/Empfangsverstärker 6 und der Antenne 5 in die Stator pakete 4 eingekoppelt. Mittels der Anpassschaltung 3 werden die in den Statorpake ten 4 transportierten Signale ausgekoppelt. In dem Modem 2 werden die Signale de moduliert und dem stationärem Empfänger 1 zugeführt.

Literatur

[1] Zeitschriftenartikel aus der Zeitschrift "Systeme", Ausgabe

9

/

99

, http:/ / www.ikon-gmbh.de/german/news/Artikel%20Systeme%20Transrapid.htm

Claims

1. Verfahren zur Übertragung von elektromagnetischen Signalen zwischen einer stationären Sende-/Empfangsstation (1) und einer Sende-/Empfangsstation (8) in einem Magnetschwebebahnfahrzeug (F), wobei das Magnetschwebebahn fahrzeug (F) auf einem Fahrweg mit auf der Unterseite des Fahrwegs ange brachten Statorpaketen (4) zwangsgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenden Signale von einer fahrwegseitigen, mit der stationären Sende-/Empfangsstation (1) verbundenen Einkoppelstelle in die Statorpakete (4) mindestens einer Fahrwegseite der Magnetschwebebahn eingekoppelt und von einer fahrzeugseitigen, mit der Sende-/Empfangsstation (8) im Fahrzeug (F) verbundenen Auskoppelstelle aus den Statorpaketen (4) ausgekoppelt werden und umgekehrt, wobei die Statorpakete (4) als Transportmedium der Signale zwischen der jeweiligen Ein- und Auskoppelstelle dienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass fahrweg- und fahrzeugseitig mehrere Ein- und Auskoppelstellen vorhanden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Statorpa keten (4) der beiden Fahrwegseiten jeweils die gleichen Signale transportiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Statorpa keten (4) der beiden Fahrwegseiten jeweils unterschiedliche Signale transpor tiert werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass fahrzeugseitig und fahrwegseitig die zu übertragenen Signale mittels eines Modems (7, 2) auf eine den Übertragungseigenschaften der Statorpakete (4) entsprechende Trägerfrequenz moduliert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertra genden Signale amplitudenmoduliert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertra genden Signale phasenmoduliert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertra genden Signale pulsmoduliert werden, wobei die Pulsamplitude, die Pulsdauer, die Pulsphase, Pulsfrequenz oder eine Kombination daraus moduliert werden.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Ein- und Auskoppelstellen mit den Statorpaketen (4) induktiv ge koppelt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Auskoppelstellen mit den Statorpaketen (4) kapazitiv gekoppelt sind.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Übertragung der Signale halbduplex erfolgt, so dass das Senden und Empfangen der Signale zu unterschiedlichen Zeiten auf gleicher Frequenz möglich ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale vollduplex erfolgt, so dass das Senden und Emp fangen der Signale zu gleichen Zeiten auf unterschiedlichen Frequenzen mög lich ist.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zur Erhöhung der Reichweite der Signalübertragung über die Stator pakete (4) in vorgebbaren Abständen Repeater zur Signalaufbereitung vorhan den sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Betrieb der Repeater benötigte Energie durch induktive Kopplung aus den Statorpake ten (4) entnommen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragenen Signale den Repeatern mittels Lichtwellenleiterkabel zugeführt werden.