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Die
Erfindung betrifft eine Zugkupplung zum Kuppeln eines ersten Schienenfahrzeugs
an ein zweites Schienenfahrzeug mit einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen
von Informationen und/oder Befehlen zwischen dem mit dem ersten Schienenfahrzeug
gekuppelten zweiten Schienenfahrzeug
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Die
Datenübertragung
von Schienenfahrzeug zu Schienenfahrzeug oder von einem Zugteil auf
ein anderes Zugteil erfolgt momentan weitgehend über elektrische Kontakte, welche
zusammen mit der Kupplung geschlossen werden. Aufgrund der zunehmenden
Kontaktanzahl durch eine zunehmende elektrische Verkabelung der
Züge und
der exponierten Lage direkt an der Kupplung ist der Einsatz von elektrischen
Steckverbindungen oft problembehaftet. Es ist bekannt, bei Schienenfahrzeugen
zur Übertragung
von Informationen und/oder Befehlen eine elektromechanische Steckkupplung
zu verwenden. Diese Steckkupplung ist eine aufwendig konstruierte
Steckverbindung mit zahlreichen einzelnen signalführenden
Leitern (z.B. ca. 50), wobei die Einzelkontakte anfällig für Verschmutzung
und Verschleiß sind.
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Bei
Zugkupplungen, wie sie im normalen Eisenbahnverkehr üblich sind,
müssen
solche elektromechanischen Steckkupplungen von Hand oder automatisch
mittels eines Servomotors gekuppelt bzw. entkuppelt werden, welches äußert umständlich und oft
unzuverlässig
ist.
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Eisenbahnbetreiber
verlangen in Zukunft die Übertragung
einer erheblichen Anzahl von Informationen und Daten zu denen Audiosignale,
Videosignale, Bussignale, Betriebsdaten und Betriebsbefehle gehören.
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Das
hohe Datenaufkommen und die zunehmende Datenmenge verlangen eine Übertragungsstrecke,
die für
hohe Datenmengen und Geschwindigkeiten und damit für hohe Bandbreiten
ausgelegt ist.
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So
ist etwa aus
CH 676903
A5 ein Übertragungsverfahren
und eine Übertragungsanordnung mit
einer oder mehreren Hochfrequenzübertragungsstrecken
bekannt.
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Die
darin offenbarte Hochfrequenzübertragungsanordnung
hat bei Einsatz von Mikrostreifenantennen oder Antennen als Magnetspulen
an der Stirnseite in der Nähe
des Fahrzeugdaches jedoch den Nachteil des ungewollten Übersprechens
auf vorbeifahrende Schienenfahrzeuge und auf alle in der näheren Umgebung
befindlichen fahrzeugspezifischen elektrischen Komponenten des gleichen
Zuges. Diese können
beispielsweise Regelkreise für
die Bremsanlage sein. Allgemein ist die elektromagnetische Wechselwirkung
zwischen der in
CH 676903
A5 offenbarten HF-Übertragungsstrecke
und jeglicher Art von elektronischen Fahrzeugkomponenten nicht vorhersehbar.
Der Betrieb einer solchen HF-Übertragungsstrecke
bedeutet einen erhöhten
Schirmungsaufwand gegen Streu- und Leckstrahlung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer robusten, wartungsarmen
und somit störsicheren Übertragungsanordnung,
die die Anfälligkeit
einer elektromechanischen Steckkupplung vermindert oder vermeidet,
sowie die Nachteile einer Übertragungsanordnung
mittels Antennen im Bereich der Fahrzeugstirnseite vermindert aufweist
und dennoch eine hohe Datenübertragungsrate
zulässt.
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Diese
Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Zugkupplung dadurch gelöst, dass
die Übertragungseinrichtung
der Zugkupplung eine HF-Übertragungseinrichtung
zum drahtlosen Übertragen
von Informationen und/oder Befehlen aufweist. Eine HF-Übertragungseinrichtung zur
drahtlosen Datenübertragung
in der Zugkupplung, also eine drahtlose Übertragungsstrecke zwischen
den Schienenfahrzeugen, kann im Gegensatz zu einem Steckverbindersystem
verschleiß-
und wartungsfrei betrieben werden. Zusätzlich können die von Menschenhand auszuführenden
Tätigkeiten
minimiert oder gänzlich vermieden
werden.
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Die Übertragungsstrecke
weist insbesondere eine Länge
von mehr als 0,5cm, insbesondere mehr als 1cm und vorzugsweise mehr
als 2cm oder 5cm auf.
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Vorzugsweise
weist die HF-Übertragungseinrichtung
zum drahtlosen Übertragen
von Informationen und/oder Befehlen eine für eine Funkübertragung und/oder eine für eine Lichtübertragung
hergerichtete HF-Komponente auf. Die HF-Komponente kann ein optisches,
ein optoelektronisches, ein elektronisches oder elektrisches Bauteil
sein. Eine optische HF-Komponente ist z.B. ein Lichtwellenleiter, eine
Infrarot-LED oder eine Laserdiode. Eine solche, beispielsweise von
einem Digitalteil der HF-Übertragungseinrichtung
abgesetzte HF-Komponente, ist mit Vorteil in einer Platz sparenden
Bauweise hergerichtet. Durch ein geringes Baumaß ist die Integration in die
Zugkupplung vorteilhaft.
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Zweckmäßig ist,
dass die HF-Komponente an oder in der Zugkupplung, vorzugsweise
kupplungsstellenseitig, befestigt ist. Da die Schienenfahrzeuge
im Einsatz relativ zueinander sowohl in horizontaler (z.B. +/– 50 Grad)
wie auch in vertikaler (z.B. +/– 8
Grad) Richtung zueinander bewegt werden, hat die Integration der
HF-Komponenten in die Zugkupplung den Vorteil, dass sich die HF-Komponenten ohne
Winkelverschiebung immer genau gegenüberstehen.
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Eine
weitere Steigerung der in der Toleranz reduzierten Gegenüberstellung
der HF-Komponenten wird dadurch erreicht, dass die jeweilige HF-Komponente
mit der jeweiligen Zugkupplung eine bauliche Einheit bildet.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist, dass die HF-Komponente der ersten Zugkupplung
des ersten Schienenfahrzeugs derart angeordnet ist, dass ihr Abstand
zu einer gegen überliegenden
HF-Komponente der zweiten Zugkupplung des gekuppelten zweiten Schienenfahrzeugs
im Bereich von 1cm bis 10cm liegt. Die unerwünschte Leck- und Streustrahlung
wird durch die Metallmassen im Zugkupplungsbereich unterdrückt. Bei
einem geringen Koppelabstand von ca. 1cm bis 10cm ist die Sendeleistung
auf ein Optimum zwischen Übertragungsqualität und Störaussendung
einstellbar. Mit Vorteil wird nur eine geringe Sendeleistung von
einigen 10μW
benötigt.
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In
weiterer Ausgestaltung stehen die Zugkupplung und die HF-Übertragungseinrichtung miteinander
in funktioneller Wechselwirkung. D.h. z.B. solange kein Koppelpartner
an die Zugkupplung angekoppelt ist, ist die HF-Komponente beispielsweise deaktiviert.
Eine Rückmeldung
der Zugkupplung an die HF-Übertragungseinrichtung
kann beispielsweise über
einen Meldekontakt, der den Zustand der Zugkupplung mitteilt, realisiert
sein.
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Zweckmäßig ist,
dass die HF-Komponente in einer ersten Variante eine Antenne, beispielsweise eine
Patch-Antenne, mit der die zu übertragenden
Informationen bzw. Befehle übertragbar
sind, aufweist. Die Patch-Antenne ist z.B. eine oberflächenmontierbare
Miniatur-Keramikantenne. Diese sehr kleinen und flachen Breitbandhochleistungsantennen
sind vorzugsweise in Keramik-Multilayertechnik gefertigt. Die Antennen
sind unempfindlich gegenüber
Umweltbeeinflussungen und ihre HF-Leistung ist derjenigen von geätzten Antennen
und Drahtantennen überlegen.
Auf Grund der verbesserten HF-Leistung und des geringen Koppelabstands
wird nur eine geringe Sendeleistung von einigen 10μW benötigt. Diese
geringe Sendeleistung vereinfacht die notwendigen HF-Schaltungen.
Außerdem
lassen sich damit die Anforderungen für die maximale Sendeleistung
in bestimmten Frequenzbändern
leicht erfüllen.
Durch eine vorteilhafte Konstruktion mit zwei Metallgehäusen zur
Aufnahme der Antennen und einem geringen Abstand von ca. 1cm ergibt
sich ein gut abgeschlossener Übertragungskanal,
welcher das Einkoppeln von Störsignalen
stark unterdrückt.
Zusätzlich werden
durch den abgeschlossenen Übertragungskanal die
eigenen Abstrahlungen minimiert. Dies wird durch die Richtwirkung
der Antennen verstärkt,
da die Öffnungen
der HF-Komponenten für
die Antennen senkrecht zur Strahlgeometrie angeordnet sind.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Antenne mindestens eine
Antennengruppe auf, wobei eine Antennengruppe wenigstens eine Sendeantenne
und/oder wenigstens eine Empfangsantenne aufweist. Komplette Antennengruppen
mit rauscharmen Verstärkerbauteilen
lassen sich mittels moderner Fertigungsverfahren z.B. der Keramik-Multilayertechnik
oder auch LTCC-Technik (Low Temperature Co-fired Ceramics) zu sehr
leistungsstarken aktiven Antennen zusammenstellen. Die Aufteilung
in Antennengruppen verbessert die Übertragungsqualität und ermöglicht eine
redundante Datenübertragung.
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Zweckmäßigerweise
ist die Antenne der HF-Komponente und eine Sende-/Empfangseinrichtung
für den
Frequenzbereich von 2,4 GHz bis 75 GHz hergerichtet, vorzugsweise
von 20GHz bis 60 GHz hergerichtet. Vorteilhaft ist eine Belegung
der Frequenzen im ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical Band).
Der im 12 cm Band liegende 2, 4 GHz Frequenzbereich hat sich heutzutage
schon für
zahlreiche WLAN- und Bluetooth-Anwendungen
bewährt. Für einen
Einbau in die Zugkupplung wird die 24 GHz Variante (24 GHz – 24,256
GHz) bevorzugt. Sender und Empfänger
können
als eine Komponente gefertigt werden. Bei einem geringen Abstand
von Sender und Empfänger
kann von einer niedrigen Leistung ausgegangen werden. Die HF-Komponenten können beispielsweise
die Größe einer
Zigarettenschachtel aufweisen und sind als Platine in einem Gehäuse aufbaubar.
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Nach
einer bevorzugten Weiterbildung weist die HF-Komponente in einer
zweiten Variante mindestens ein optoelektronisches Bauteil auf,
beispielsweise eine Infrarot-LED, mit der die zu übertragenden
Informationen bzw. Befehle übertragbar
sind. Neben preisgünstigen
HF-Komponenten für
die Funkübertragung existieren
auch sehr breitbandige und preisgünstige optoelektronische Bauteile.
Für eine
geforderte Nettodatenrate von 100 MBit/Sek. können alternativ als auch in
Kombination mit den Patch-Antennen optoelektronische Bauteile zur
Datenübertragung
mittels der HF-Komponenten eingesetzt werden.
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Nach
einer anderen vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst die HF-Komponente
einen Lichtwellenleiter. Insbesondere stehen sich zwei Lichtwellenleiter-Enden
oder zwei optische Abstrahlflächen
oder Endflächen
berührungslos
in der Mitte zwischen zwei Schienenfahrzeugen gegenüber.
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In
weiterer optionaler Ausgestaltung der Erfindung hat das optoelektronische
Bauteil mindestens eine optische Teileinheit, wobei die optische
Teileinheit wenigstens eine optische Sendeeinheit und/oder wenigstens
eine optische Empfangseinheit aufweist. Die Aufteilung in mehrere
optische Teileinheiten hat den Vorteil, dass die Datensicherheit
und die Übertragungsqualität erhöht werden,
z.B. durch Redundanz und/oder Aufteilen der Übertragung.
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Gemäß einer
vorteilhaften Integration einer als Mittel zur Zugendeerkennung
dienenden elektronischen Schaltungsanordnung in die Sende-/Empfangseinrichtung
kann, basierend auf einer Analyse der über die HF-Komponenten geführten Wellen
oder Signale, das Zugende automatisch erkannt werden.
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Zweckmäßig ist,
dass die HF-Komponente vorzugsweise ein Heizelement, zur Freihaltung
der HF-Komponente von Eis- und Schnee, aufweist. Um den in der Bahntechnik
herrschenden rauen Umweltbedingungen insbesondere bei Umgebungstemperaturen,
die unter dem Gefrierpunkt von Wasser liegen, entgegen zu wirken,
ist es von Vorteil, beispielsweise bei der Konstruktion mit zwei
Metallgehäusen,
ein Heizelement in jedes der Gehäuse
zu integrieren. Das Heizelement hält bei evtl. Vereisung der HF-Komponente
die Antenne und/oder das optoelektronische Bauteil frei von störenden Eispanzern
und sorgt somit auch bei widrigen Umweltbedingungen für eine sichere Übertragung.
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Der
Gegenstand der Erfindung ist mit Vorteil bei Schienenfahrzeugen
mit einer automatischen Zugkupplung einsetzbar. Die bereits aufgezeigten unerwünschten
von Menschenhand auszuführenden Tätigkeiten
können
somit minimiert oder gänzlich vermieden
werden.
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Eine
weitere Steigerung der Effektivität bei der Zugzusammenstellung
und/oder beim Kuppel- bzw. Rangierbetrieb wird durch einen Zug mit
mindestens einem ersten Schienenfahrzeug und einem mit diesem gekuppelten
zweiten Schienenfahrzeug erreicht, wobei zur Kupplung der Schienenfahrzeuge eine
erfindungsgemäße Zugkupplung
verwendet ist. Somit lassen sich mit minimalem Kuppelaufwand die Züge bzw.
die Schienenfahrzeuge beliebig zusammenstellen.
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Die
HF-Komponente könnte
auch in einem Puffer integriert sein, wobei insbesondere für die HF-Komponente
der Puffer mit einer muldenartigen Schutzvertiefung für die HF-Komponente
hergerichtet ist.
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Bezüglich der
Vorteile, die sich durch die Integration einer HF-Komponente in
einen Puffer ergeben, wird auf obige Ausführungen der Vorteile, die sich
durch die erfindungsgemäße Zugkupplung
ergeben, verwiesen.
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Die
Integration einer drahtlosen Datenübertragungsstrecke in die mechanische
Zugkupplungseinrichtung oder in einen Fahrzeugpuffer ist auch für andere
zu kuppelnde Fahrzeugverbände
als Schienenfahrzeuge, z.B. für
zwangsgeführte
Transportsysteme, führerlose
Fabrikfahrzeuge etc., einsetzbar.
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Zur
Verbesserung einer signaltechnischen Sicherheit ist es zweckmäßig die Übertragungseinrichtung
doppelt auszulegen.
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Bevorzugte,
jedoch keinesfalls einschränkende
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung
ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und
gewisse Merkmale sind nur schematisiert dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
eine Zuganordnung, die aus zwei miteinander gekuppelten Teilzügen besteht, wobei
die Teilzüge
aus miteinander gekuppelten Schienenfahrzeugen bestehen,
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2 eine
schematische Detailzeichnung (Draufsicht) einer in die Zugkupplungseinrichtung
integrierten HF-Komponente
der Zuganordnung der 1,
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3 eine
schematische Detailzeichnung einer HF-Komponente mit einer Antenne
gemäß einem
erstem Ausführungsbeispiel,
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4 eine
schematische Detailzeichnung (Seitenansicht mit Aufbruch) einer
erweiterten HF-Komponente gemäß 3,
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5 eine
schematische Detailzeichnung einer HF-Komponente mit einen optoelektronischen Bauteil
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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6 eine
schematische Detailzeichnung der Anbaumöglichkeit einer HF-Komponente
an die Zugkupplung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
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7 eine
schematische Detailzeichnung der Anbaumöglichkeit einer HF-Komponente
an die Zugkupplung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
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Einander
entsprechende Teile sind in den 1 bis 7 mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Ein
in 1 dargestellter Zug 1 besteht aus einem
ersten Zugteil 2 mit Schienenfahrzeugen 3 und 4 und
einem zweiten Zugteil 5 mit Schienenfahrzeugen 6 und 7.
Die Zugteile 2 und 5 werden durch einen Gleiskörper 8 geführt. Die
Schienenfahrzeuge sind elektrisch und mechanisch mittels einer Zugkupplungseinrichtung 9 miteinander
gekuppelt. Die Zugkupplungseinrichtung 9 besteht aus einer
ersten Zugkupplung 10 und einer hieran gekoppelten zweiten Zugkupplung 11 (s. 2).
Die Zugkupplungseinrichtung 9 kann in automatischer oder
nicht automatischer Form ausgestaltet sein. Zwischen dem ersten Schienenfahrzeug 4 und
dem zweiten Schienenfahrzeug 6 ist ein berührungsloses Übertragungssystem 12 zur Übertragung
von Audiosignalen, Videosignalen, Betriebsdaten, Befehlen und/oder
anderen Busdaten vorhanden. Das Übertragungssystem 12 ist
im ersten Schienenfahrzeug 4 und im zweiten Schienenfahrzeug 6 über Sende-/Empfangseinrichtungen 13 bzw. 14 elektrisch
mit einem Bus 15 verbunden. Die Erläuterung des Übertragungssystems 12 zwischen
den Schienenfahrzeugen 4 und 6 gilt auch für die Kuppelstellen
zwischen den anderen Schienenfahrzeugen 3 und 4 sowie 6 und 7.
Der Bus 15 stellt die zu übertragenen Daten in den Schienenfahrzeugen 3, 4, 6 und 7 zur
Verfügung
für z.B.
Lautsprecheransagesysteme, interaktive Informationsterminals, öffentliche
Fernsprecheinrichtungen, Fahrgastinternetzugänge, Multimediaunterhaltungssysteme,
fahrzeugspezifische Regel-, Mess- und Steuereinheiten.
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2 zeigt
in einer Draufsicht das Übertragungssystem 12 aus 1 mit
einer stark schematisierten Zugkupplungseinrichtung 9.
Die Zugkupplungseinrichtung 9 umfasst die erste Zugkupplung 10 und
die zweite Zugkupplung 11. Die Zugkupplungen 10 und 11 sind über die
Wagenbefestigungen 34a und 34b formschlüssig mit
den hier nicht dargestellten Schienenfahrzeugen verbunden. Das Übertragungssystem 12 besteht
aus einer ersten HF-Komponente 16a, einer zweiten HF-Komponente 16b, einer
ersten Sende-/Empfangseinrichtung 13, einer zweiten Sende-/Empfangseinrichtung 14,
einer ersten Signalleitung 26a und einer zweiten Signalleitung 26b.
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 13 und 14 weisen
je ein Mittel zur Zugendeerkennung 20a, 20b auf.
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Die
beiden HF-Komponenten 16a, 16b sind auf den zugehörigen Zugkupplungen 10, 11 angeordnet.
Eine vorzugsweise Anordnung der HF-Komponenten 16a und 16b bei
der Integration in die Zugkupplung 10, 11 ist
jeweils waagrecht auf dem Außenmantel
des massiven Kupplungsträgers,
wobei auch Anordnungen unterhalb oder seitlich möglich sind. Die HF-Komponenten 16a, 16b enden
an den Stirnseiten der Zugkupplungen 10, 11. Die
beiden HF-Komponenten 16a, 16b stehen sich somit
im Bereich der Mitte der Zugkupplungseinrichtung 9 in einem
Abstand von wenigen Zentimetern äquidistant oder
parallel, berührungslos
gegenüber.
Sie können alternativ
an den Seiten des massiven Kupplungsträgers befestigt sein, siehe 6 und 7.
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Neben
dem witterungsgeschützten
und verschleißfreien
Betrieb der HF-Komponenten 16a, 16b bei dieser
Art der Integration ist ein weiterer Vorteil, dass die HF-Komponenten 16a, 16b sich
auch bei Kurvenfahrten ohne Abweichung immer genau gegenüberstehen.
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Die
beiden HF-Komponenten 16a, 16b stehen mit ihren
jeweiligen Sende-/Empfangseinrichtungen 13, 14 über die
Signalleitungen 26a und 26b in Verbindung. Die
Signalleitung 26a, 26b ist eine differentielle-Zweidraht
Leitung, die eine Übertragung
im Basisband ermöglicht.
Ein in der Sende-/Empfangseinheit 13, 14 enthaltener
nicht dargestellter Multiplexer führt die verschiedenen zu übertragenden
Signalklassen (Audiosignale, Videosignale, Betriebsdaten, Befehle,
Busdaten) in ein einheitliches Format für die spätere Übertragung mittels der HF-Komponenten 16a, 16b.
Eine für
die Übertragung
der Signalklassen notwendige, nicht dargestellte Systemkomponente Codec-Einheit
ist jeweils in den Sende-/Empfangseinrichtungen 13 und 14 enthalten.
Alternativ kann sie auch bei den HF-Komponenten 16a, 16b untergebracht
sein. Die Codec-Einheit ist eine Codier-Decodiereinheit, sie führt eine
Leitungsanpassung der zu übertragenden
Daten auf Paket- und Bitebene durch. Die Leitungsanpassung beinhaltet
das Hinzufügen von
Redundanz und das Erzeugen eines gleichstromfreien Sendesignals.
Zur Umwandlung des Ausgangssignals (Bitstrom) der Codec-Einheit
in ein HF-Signal und umgekehrt dienen die nicht dargestellten Systemkomponenten
Transmitter und Receiver. Diese sind vorzugsweise in den HF-Komponenten 16a, 16b integriert.
Alternativ können
sie sich auch bei den Codec-Einheiten in den Sende-/Empfangseinrichtungen 13 und 14 befinden.
Die differentielle-Zweidraht Leitung oder eine Lichtwellenleiterverbindung
für den
Bitstrom zwischen HF-Komponente 16a, 16b und Sende-/Empfangseinrichtung 13, 14 ist dann
durch eine HF-Verbindung mittels Koaxialleitung oder Hohlleiter
ersetzt.
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Ein
Transmitter führt
die Modulation des digitalen Bitstroms durch, verstärkt das
Signal und speist es in eine Antenne 18 (s. 3, 4)
ein. Ein Receiver, empfängt
das Signal, verstärkt
und demoduliert es zu einem Bitstrom. Der Bitstrom wiederum gelangt über die
Signalleitung 26b zur Codec-Einheit und zum Multiplexer
der Sende-/Empfangseinrichtung 14 und wird hier wieder
in seine Signalklassen zerlegt. Die jeweilige Signalklasse wird über spezielle Leitungen
oder über
den Bus 15 (1) im Schienenfahrzeug 6 verteilt.
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Eine
in die Sende-/Empfangseinrichtungen 13 und 14 integrierte
elektronische Schaltungsanordnung 20a, 20b dient
als Mittel zur Zugendeerkennung und generiert, bei nicht Vorhandensein
eines Koppelpartners, ein Zugendesignal. Dieses Zugendesignal ist
in den Bus 15 einspeisbar und ist somit von den eingangs
aufgezählten
fahrzeugspezifischen Regel-, Mess- und Steuereinheiten auswertbar.
Das Erkennen des Zugendes 21 basiert auf einer Analyse
der über
die HF-Komponenten 16a, 16b geführten Wellen.
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3 zeigt
eine HF-Komponente 16a, 16b in der Ausführungsform
mit der bereits genannten Antenne 18. Die HF-Komponente 16a, 16b ist
als rechteckiger metallischer geschlossener Baugruppenträger ausgebildet.
Die HF-Komponente 16a, 16b weist in ihrem Inneren
genügend
Platz für
eventuelle zusätzliche
Stromversorgungen, Receiver, Transmitter, HF-Abstimmstufen, etc.,
auf. Die Front besteht aus einer mechanisch robusten Frontplatte
zur Aufnahme der Antenne 18. Die Antenne 18 unterteilt
sich in eine erste Antennengruppe 18a und eine zweite Antennengruppe 18b.
Jede dieser Antennengruppen 18a, 18b weist je
eine Sendeantenne S und eine Empfangsantenne E auf. Die Antennengruppen 18a, 18b sind
auf einer Keramikleiterplatte integriert.
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4 zeigt
die Weiterbildung der HF-Komponente 16a, 16b aus 3 in
einer Seitenansicht mit Aufbruch. Die Antenne 18 ist zusammen
mit einer HF-Schaltung 44, die die notwendige Elektronik
aufweist, auf einer Keramik- oder Hochfrequenzleiterplatte integriert,
eine Seite der Keramik enthält
die Antenne 18. Die andere Seite der Keramik ist mit einer
Trägerbaugruppe 46 verbunden.
Die Trägerbaugruppe 46 befindet
sich parallel zu einem Mikrowellenfenster 40, welches auch
die Vorderseite der HF-Komponente 16a, 16b bildet
und den mechanischen Schutz der Antenne 18 gewährleistet.
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Die
Frontplatte also die Vorderseite der HF-Komponente 16a, 16b weist
folgende unterschiedliche Materialien auf: Ein Material ist so beschaffen,
dass es die Mikrowellenstrahlung ungehindert passieren lässt. Das
für die
Mikrowellenstrahlung durchlässige
Material ist als ein Mikrowellenfenster 40 hergerichtet.
Ein zweites Material dämpft die
auf ihn auftreffende Mikrowellenstrahlung und verhindert dadurch
Reflexionen. Es erfüllt
die Funktion eines Absorbers 42. Das Absorbermaterial ist
auf der Frontplatte entweder als Beschichtung aufgebracht oder es
wird die Absorptionseigenschaft durch eine entsprechende Oberflächenstruktur
erreicht, welche die auftreffende Mikrowellenstrahlung diffus und
nicht gerichtet reflektiert.
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Zur
Freihaltung der HF-Komponente 16a, 16b bzw. der
Antenne 18 von Eis und Schnee sind oberhalb und unterhalb
der Antenne 18 ein Heizelement 38 angeordnet.
Das Heizelement 38 wird über eine Elektronik auf der
Trägerbaugruppe 46 versorgt und
gesteuert. Die Signalleitung 26a, 26b wird durch die
rückwärtige Gehäusewand
der HF-Komponente 16a, 16b zur Trägerbaugruppe 44 geführt.
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In 5 ist
analog zu 3 eine HF-Komponente 16a, 16b dargestellt.
In dieser Ausführungsform
ist die Antenne 18 der 3 ersetzt
durch ein optoelektronisches Bauteil 36. Das optoelektronische Bauteil 36 gliedert
sich in eine erste optische Teileinheit 36a und in eine
zweite optische Teileinheit 36b. Die optische Teileinheit 36a beherbergt
einen optischen Sender SO. Die optische Teileinheit 36b beherbergt
einen optischen Empfänger
EO. Es kommen sowohl LED als Laser in Betracht.
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6 zeigt
in einer Vorderansicht die Stirnseite einer Zugkupplung 11 und
eine Montage- bzw. Befestigungsmöglichkeit
der HF-Komponente 16a, 16b aus 3 an
die Zugkupplung 11. Die Zugkupplung 11 wird durch
zwei wesentliche Bereiche charakterisiert. Zum einen existiert eine
Kupplungsmechanik für
Druckkräfte 11a und
zum anderen existiert eine Kupplungsmechanik für Zugkräfte 11b. Die Kupplungsmechaniken 11a, 11b sind
Bestandteil der massiven metallischen Zugkupplung 11. Die HF-Komponente 16 ist
mit ihrem kastenförmigen
Gehäuse
direkt oben auf der Zugkupplungseinrichtung 11, hier oberhalb
der Kupplungsmechaniken 11a, 11b, befestigt. Gegen
die widrigen Umweltbedingungen im Bahnverkehr, insbesondere im Winter,
trägt die
HF-Komponente 16a, 16b zusätzlich ein Heizelement 38 zur
Freihaltung der HF-Komponente 16a, 16b von Eis
und Schnee, welches in das Gehäuse
integriert ist.
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7 zeigt
wiederum in einer Vorderansicht der Zugkupplung 11 eine
weitere Befestigungsmöglichkeit
der HF-Komponente 16a, 16b an eine Zugkupplung 11.
In diesem Ausführungsbei spiel
teilt sich die HF-Komponente 16a, 16b in zwei
Teile. Der erste Teil wird seitlich links der Zugkupplung 11 befestigt und
der zweite Teil seitlich rechts der Zugkupplung 11 befestigt.
Die Antennengruppen 18a und 18b der Hochfrequenzkomponente 16a, 16b sind
derart angeordnet, dass die HF-Komponenten 16a, 16b der Gegenkupplung
sich um 180° versetzt
gegenüberstehen.
Somit hat jeweils eine Empfangsantenne E das Gegenstück einer
Sendeantenne S und jede Sendeantenne S hat das Gegenstück einer
Empfangsantenne E gegenüber.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
(nicht gezeichnet) betreffen:
- – die Ausführung der
Signalleitung 26a, 26b als Lichtwellenleiter,
- – die
Ausführung
der HF-Komponente 16a, 16b als Lichtwellenleiter,
die sich mit ihren optischen Endflächen im Bereich der Zugkupplungsmitte
berührungslos
gegenüberstehen:
In diesem Falle könnte
das optoelektronische Bauteil 36 nicht front- oder stirnseitig,
sondern an anderer zurückliegender
Stelle, angeordnet sein und stattdessen der Lichtwellenleiter bis
zur Front- oder Stirnseite der Zugkupplung 11 reichen.