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Die Erfindung betrifft eine Anlage, umfassend Busteilnehmer mit jeweiligen Busanschlussvorrichtungen.
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Es ist bekannt, bei Anlagen Antriebe als Busteilnehmer mittels einer Busverkabelung zu verbinden. Der Datenbus stellt eine Transportschicht für Information dar und ist vorzugsweise als sogenannter Feldbus ausgeführt.
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Aus der Patentschrift
DE 199 44 967 C2 ist ein Übertragungssystem für Daten- und Steuersignale in einem Kraftfahrzeug mit einem Lichtwellenleiter bekannt, an den über eine Multiplexeinrichtung und eine Signaltrenneinrichtung mehrere Bussysteme angeschlossen sind, die gruppenweise Signalquellen und den Signalquellen zugeordnete Signalempfänger für sicherheitsrelevante Daten- und Steuersignale auf einem Sicherheitsbus, sonstige Kraftfahrzeugfunktionen steuernde Signale oder Daten auf einem CAN-Bus und ein Entertainmentsystem, ein Satelliten-Navigationssystem und dergleichen auf einem MOST-Bus zusammenfassen. Der Lichtwellenleiter bildet im allgemeinsten Fall eine Ringleitung zur Zusammenfassung sämtlicher Daten- und Steuersignale im Kraftfahrzeug.
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Bei Auftrennen des Lichtwellenleiters ist allerdings auch die Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten nicht mehr ausführbar.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 102 06 239 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Datenbusnachrichten verschiedener Datenbussysteme im Multiplexverfahren parallel auf einen breitbandigen Datenbus aufgeschaltet werden. In einer Weiterbildung ist dabei vorgesehen, dass nach einer Fehlererkennung bei der Übertragung die Stromversorgung durch Aufmodulieren des Datensignals als ein Signalersatzpfad verwendet wird. Nachdem ein Fehlermanagementsystem einen Fehler erkannt und lokalisiert hat, kann das zu übertragende Signal elektrisch als Powerline-Signal in die Stromversorgungsleitung eingekoppelt werden und dann im Notbetrieb aus dem Stromversorgungssignal wieder ausgekoppelt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage nach den in Anspruch 1 oder 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Anlage nach Anspruch 1 sind, dass die Anlage mittels einer elektrischen Busverkabelung verbundene Busteilnehmer mit jeweiligen elektrischen Busanschlussvorrichtungen und elektrischen Datenbus als erster Transportschicht zur Datenübertragung umfasst,
wobei eine zweite Transportschicht vorgesehen ist,
wobei als erste Transportschicht ein erstes Frequenzband und als zweite Transportschicht ein zweites höherfrequentes Frequenzband vorgesehen ist,
wobei die Busverkabelung derart ausgeführt ist, dass jeder Busanschlussknoten von einer Buskabelschleife umfasst ist und die Busverkabelung aus geschlossenen Buskabelschleifen zusammengesetzt ist, wobei jeweils zwei solche Schleifen mehr als einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
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Dadurch ist vorteiligerweise die Anlage derart ausführbar, dass eine erhöhte Sicherheit realisierbar ist. Die Anlage kann nämlich vorzugsweise derart ausgeführt sein, dass bei Auftreten eines Fehlers in der ersten Transportschicht, insbesondere beispielsweise durch Auftrennen oder Durchschneiden der Busverkabelung an einer Stelle, die zweite Transportschicht zur Überführung der Anlage in einen sicheren Zustand vorgesehen ist. Auf diese Weise ist die Sicherheit erhöht für alle auftretenden Fehler in der ersten Transportschicht. Diese können dabei elektrischer oder mechanischer Art sein, wie Kurzschluss oder Auftrennen, oder elektronischer Art, wie digitales Blockieren wegen Softwarefehlern oder Versagens von Halbleitern, insbesondere Treiber auf integrierten Schaltkreisen.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Anlage nach Anspruch 3 sind, dass die Anlage Busteilnehmer mit jeweiligen Busanschlussvorrichtungen umfasst, die mittels einer Busverkabelung zur Datenübertragung verbunden sind,
wobei die Topologie der Busverkabelung derart ausgeführt ist, dass auch bei Auftrennen der Busverkabelung an einer Stelle die Busteilnehmer noch elektrisch verbunden sind,
wobei zusätzlich zur Datenübertragung ein höher frequenter Wechselstromanteil auf der Busverkabelung aufmoduliert ist,
wobei die Busverkabelung derart ausgeführt ist, dass jeder Busanschlussknoten von einer Buskabelschleife umfasst ist und die Busverkabelung aus geschlossenen Buskabelschleifen zusammengesetzt ist, wobei jeweils zwei solche Schleifen mehr als einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
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Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Auftreten eines Fehlers noch eine elektrische Verbindung der Busteilnehmer besteht, über welche Daten übertragbar sind. Es ist sogar erlaubt, dass der Fehler eine gesamte Transportschicht, also den Datenbus, wie Feldbus oder dergleichen, zerstört. Trotzdem sind dann mittels der zweiten Transportschicht zumindest noch sicherheitsgerichtete Daten übertragbar, mittels derer die Busteilnehmer, wie Antriebe oder dergleichen, in einen sicheren Zustand geregelt überführbar sind, wie konstante Drehzahl oder dergleichen.
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Bei nicht erfindungsgemäßen Ausführungen ist die zweite Transportschicht auch noch zusätzlich für weitere zusätzliche Verfahren verwendbar, wie beispielsweise Positionsbestimmung. Insbesondere ist der höher frequente Anteil derart höher frequent gewählt, dass laufende Wellen auf der Busverkabelung vorgesehen sind. Dies hat zum Vorteil, dass die zugehörigen elektromagnetischen Wellen sich entlang des elektrischen Leiters der Busverkabelung vorzugsweise ausbreiten und somit auch bei Kurzschluss oder Auftrennen zu allen Busteilnehmern gelangen können. Insbesondere die erfindungsgemäße Topologie der Busverkabelung, also die ringförmige Ausführung oder entsprechende Ausführungen, bieten diesen elektromagnetischen Wellen eine gute Ausbreitungsmöglichkeit mit geringem Wellenwiderstand.
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Die Sicherheit der Anlage ist also durch die Erfindung erhöhbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Busteilnehmer ein Antrieb, insbesondere umfassend zumindest einen Elektromotor und/oder einen diesen versorgenden Umrichter, oder mit einem Antrieb elektrisch verbunden. Insbesondere umfasst die Busanschlussvorrichtung ein Busanschlussknoten. Von Vorteil ist dabei, dass Antreibe bei vorhandenem Fehler in den sicheren Zustand versetzbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Busanschlussvorrichtung mindestens einen ersten elektronischen Schaltungsteil, der für die Übertragung der Daten des Busses in einem ersten Frequenzband vorgesehen ist, und umfasst einen zweiten elektronischen Schaltungsteil, der in einem höher frequenten Frequenzband als das erste arbeitet. Von Vorteil ist dabei, dass eine zweite Transportschicht unabhängig von der ersten Transportschicht vorhanden ist, obwohl das physisch gleiche Medium verwendet ist, nämlich die elektrischen Leistungen der Busverkabelung. Insbesondere ist das zweite Frequenzband für die Übertragung sicherheitsrelevanter Daten vorgesehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Frequenzband derart hoch, dass auch bei Kurzschluss oder Auftrennen oder Blockieren des Busses und/oder der Busverkabelung an einer Stelle jeder Teilnehmer mit den höher frequenten Anteilen erreichbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass sich sogar laufende Wellen ausbilden können. Bei einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung liegt das zweite Frequenzband in einem Bereich über 1 GHz, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 GHz und 10 GHz. Von Vorteil ist dabei, dass ein Kabelriss oder ein Kurzschluss von den Wellen leicht überwindbar ist, also mit geringem Energieverlust.
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Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist ein nicht beanspruchtes Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeuges durchführbar, wobei die Anlage einen stationären Teil und relativ dazu bewegbare Fahrzeuge umfasst, welche jeweils zumindest eine elektronische Schaltung umfassen,
wobei das Fahrzeug entlang einem vom stationären Teil umfassten Linienleiter bewegbar ist, insbesondere auf Schienen,
wobei das Fahrzeug zumindest ein Koppelelement umfasst, über welches mindestens zwei verschieden frequente Wechselströme und/oder Wechselspannungen aus dem Linienleiter oder einem entlang dem Linienleiter verlegten geschlitzte Koaxialkabel auskoppelbar sind, die von einer elektronischen Schaltung in den Linienleiter oder das Koaxialkabel einspeisbar sind,
wobei die Fahrzeuge als Busteilnehmer mit jeweiligen Busanschlussvorrichtungen vorgesehen sind, die mittels des Linienleiters oder des entlang dem Linienleiter verlegten Koaxialleiters als Busverkabelung zur Datenübertragung verbunden sind,
wobei die Topologie der Busverkabelung derart ausgeführt ist, dass auch bei Auftrennen, insbesondere Durchschneiden, der Busverkabelung an einer Stelle die Busteilnehmer noch elektrisch verbunden sind,
wobei
- – insbesondere während des Betriebs der Anlage, Amplituden und/oder Phasen der ausgekoppelten Wechselstromanteile und/oder deren Verhältnis bestimmt wird,
- – aus diesen so bestimmten Werten die Position des Fahrzeuges bestimmt wird,
wobei zusätzlich zur Datenübertragung ein höher frequenter Wechselstromanteil auf der Busverkabelung aufmoduliert ist, insbesondere zur Übertragung von sicherheitsrelevanter Daten. Insbesondere ist wesentlich, dass - – mindestens ein Fahrzeug, insbesondere bei Inbetriebnahme der Anlage, in der Anlage über ausgewählte Positionen gefahren wird,
- – die zu den Positionen zugehörigen Amplituden und/oder Phasen der ausgekoppelten Wechselstromanteile und/oder deren Verhältnis bestimmt werden und
- – als erste Werte zusammen mit den ausgewählten Positionen abgespeichert werden in einem Speicher der elektronischen Schaltung des Fahrzeuges und/oder einem Speicher der stationären elektronischen Schaltung, insbesondere als Tabelle,
- – wobei, insbesondere während des Betriebs der Anlage, Amplituden und/oder Phasen der ausgekoppelten Wechselstromanteile und/oder deren Verhältnis bestimmt werden als zweite Werte,
- – aus den zweiten Werten unter Verwenden der ersten Werte die jeweilige zu den zweiten Werten Position des Fahrzeuges bestimmt wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass die höher frequenten Anteile nicht nur zur Erhöhung der Sicherheit als Zusatzaufgabe sondern auch noch zur Bestimmung der Position eines Fahrzeuges in der Anlage als weitere Zusatzaufgabe verwendbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung prägt zur Energieversorgung des Fahrzeuges die Einspeisung einen mittelfrequenten Wechselstrom in den Linienleiter ein, insbesondere mit 25 kHz. Von Vorteil ist dabei, dass IGBT innerhalb der Einspeisung als Leistungsendstufe verwendbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden Extrapolationen zwischen den ersten Werten ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Bestimmung der Position genauer ermöglicht ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden mehrere Frequenzen verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass die Genauigkeit der Positionsbestimmung und Sicherheit erhöhbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die verschieden frequenten Wechselströme und/oder Wechselspannungen synchronisiert zu demjenigen mittelfrequenten Wechselstromanteil, welcher zur Energieversorgung des Fahrzeuges verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass Zeitbereiche des periodischen Primärstroms mit geringem Störsignalanteil auswahlbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die verschieden frequenten Wechselströme und/oder Wechselspannungen von der Einspeisung als Wellenzüge erzeugt, die bei Nulldurchgang des mittelfrequenten Wechselstromanteils starten. Von Vorteil ist dabei, dass die Störpegel klein sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der mittelfrequente Wechselstromanteil eine Frequenz auf, die zwischen 15 kHz und 100 kHz liegt, insbesondere vorzugsweise bei 25 kHz. Von Vorteil ist dabei, dass die Verluste von IGBT Schaltern in diesem Bereich gering sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung skizziert.
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Die Teilnehmer 1 sind an ihrem jeweiligen Busanschlussknoten 4 über die Busverkabelung 2 verdrahtet. Diese ist mit einer derartigen Topologie ausgeführt, dass von jedem Busanschlussknoten 4 des jeweiligen Teilnehmer 1 zu einem anderen Busanschlussknoten 4 jedes anderen Teilnehmers 1 mindestens zwei Wege der Verbindung bestehen.
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In 1 ist ein beispielhafter Fehler 3 gezeigt. Die erfindungsgemäße geforderte Topologie ist dabei derart, dass bei einem Fehler 3 an der gekennzeichneten Position, beispielsweise einem Aufschneiden der Kabel an dieser Position, zumindest noch ein Weg der Verbindung zwischen jedem Paar von Busanschlussknoten 4 bestehen bleibt.
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Statt eines Aufschneidens oder Auftrennens der Busverkabelung ist als Fehler auch ein Kurzschluss eines Treibers der elektronischen Schaltung des Busanschlussknotens 4 für die Erfindung relevant. Der Fehler kann aber auch in einem Busanschlussknoten 4 auftreten, beispielsweise dadurch, dass eine elektronische Schaltung des Busanschlussknotens 4 einen Frequenzbereich oder die Datenübertragung im Bus blockiert.
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Eine vorteilhafte Topologie ist die Ringstruktur oder eine Struktur mit verketteten Ringen gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 2. Die dort gezeigten Einzelelemente sind ansonsten dieselben wie bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1.
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Als Teilnehmer sind bei der Erfindung vorteiligerweise Antriebe, umfassend zumindest Elektromotoren, vorsehbar. Den Antrieben ist innerhalb der Anlage ein jeweiliger sicherer Zustand zugeordnet. Dieser kann beispielsweise eine konstante Drehzahl, umfassend Stillstand, sein oder auch ein vorgebbarer Bewegungsablauf oder ein vorgebbares Drehmoment oder ein vorgebbarer Drehmomentenverlauf.
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Wesentlich ist bei der Erfindung auch, dass die Kabel für die Datenübertragung zwischen den Bus-Teilnehmern zur Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen mit einem höher frequenter Wechselstromanteil verwendet werden.
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Die Datenübertragung für die Busteilnehmer findet mit der im Stand der Technik bekannten Frequenz statt, also je nach der üblichen Frequenz des Bus-Systems, wie ASI, CAN, Profibus, Interbus, Ethernet und dergleichen. Wesentlich ist bei der Erfindung, dass laufende Wellen mit einer höheren Frequenz verwendet wird, die sich auch bei Kurzschluss, Auftrennung oder Blockierung auf der Busverkabelung 2 im Wesentlichen ungehindert ausbreiten können.
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Bei Auftreten eines Fehlers ist also über die höhere Frequenz eine Datenübertragung für Sicherheitsdaten gewährleistbar. Diese höhere Frequenz stellt also eine zweite Transportschicht dar, die dieselben physikalischen Mittel nutzt wie die erste Transportschicht, aber unabhängig von dieser und auch bei physikalischen Fehlern in der ersten Transportschicht arbeitet.
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Auf diese Weise ist im Fehlerfall jeder Antrieb geregelt stillsetzbar oder mit sicherer Drehzahl betreibbar.
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Bei der Erfindung wird also der Antrieb in einen sicheren Zustand gebracht. Dies kann erfindungsgemäß geregelt geschehen. Dies bedeutet, dass der sichere Zustand, wie beispielsweise eine konstante Drehzahl, innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne erreicht wird, in welcher die Beschleunigung oder Bremsbeschleunigung betragsmäßig unter einem kritischen Wert verbleibt. Somit kann der sichere Zustand ohne großen Ruck oder dergleichen erreicht werden. Als konstante Drehzahl ist dabei auch die Drehzahl 0, also Stillstand anzusehen.
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Mit der Erfindung ist also nun eine zweite Transportschicht vorgesehen, die zur Übertragung von sicherheitsrelevanten Daten verwendbar ist. Wesentlich ist, dass die zweite Transportschicht unabhängig von der ersten funktioniert.
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Für den Empfang und/oder das Aussenden der genannten höher frequenten Anteile weisen die Busanschlussknoten entsprechende elektronische Schaltungsteile auf. Diese sind unabhängig aufgebaut von denjenigen elektronischen Schaltungsteilen, die für die Datenübertragung des Busses, insbesondere Feldbusses, notwendig sind. Somit ist die Sicherheit auch erhöht bei Ausfall dieser für den Bus relevanten Komponenten. Für die zweite Transportschicht sieht der Fachmann die notwendigen, für den höheren Frequenzbereich verwendbaren elektronischen Mittel vor. Für die erste Transportschicht sind die Komponenten des Standes der Technik verwendbar.
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Über die höher frequenten Anteile sind nicht nur sicherheitsrelevante Daten sondern auch Warnungen oder Kontrolldaten übertragbar.
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In Weiterbildung ist die Erfindung auch bei einer Anlage ausbildbar, die ein System zur berührungslosen Energieübertragung aufweist.
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Dabei ist dann der höher frequente Anteil für eine Positionsbestimmung von bewegbaren Fahrzeugen verwendbar. Somit lässt sich die Sicherheitserhöhung bei einem solchen System zusätzlich zur Positionsbestimmung verwenden. Auf diese Weise entsteht ein höchst effizientes System ohne großen zusätzlichen Aufwand.
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Insbesondere gibt es einen nicht-beweglichen Teil der Anlage und bewegbare Teile, die auf Schienen oder ohne Schienen ausgeführt sind. Vorteiligerweise haben diese bewegbaren Teile, also Fahrzeuge, einen Antrieb.
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Am Fahrzeug ist zumindest ein Übertragerkopf vorgesehen, der mindestens eine Wicklung umfasst. Der nicht-bewegliche Teil des Systems umfasst als Primärleitung zumindest einen langgestreckten Linienleiter und eine Rückleitung. Die Rückleitung ist entweder in einem metallischen Profil, Schienenprofil oder auch als Linienleiter ausführbar. Der Übertragerkopf ist induktiv gekoppelt an den oder die Linienleiter. Wenn die Rückleitung in einem Profil erfolgt, ist der Übertragerkopf derart ausgeführt, dass zumindest sein Ferritkern den linienhaften Hinleiter zumindest teilweise umgibt. Der Übertragerkopf ist demgemäß U-förmig oder C-förmig ausgeführt. Die Sekundärwicklung, also die Wicklung des Übertragerkopfes, ist um die Schenkel des U oder C herum ausgeführt. Wenn die Rückleitung als Linienleiter ausgeführt ist, ist der Ferritkern vorteiligerweise als E-förmiger Kern auszuführen, wobei die beiden Leitungen, also Hinleiter und Rückleiter, zwischen den Schenkeln des E angeordnet sind oder in Schenkelrichtung ein wenig von dieser Position beabstandet sind.
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Für die Erfindung besonders wesentlich ist, dass eine weitere berührungslose elektromagnetische Übertragung entlang der Strecke als Busübertragung und gleichzeitige Informationsübertragung zur Bestimmung der Position vorgesehen ist. Dazu gibt es verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsvarianten.
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In erster Variante wird neben dem Linienleiter, also im Wesentlichen parallel zu diesem, ein Koaxialleiter verlegt, der Ausnehmungen in seinem Schirmleiter aufweist. Die Ausnehmungen können beispielsweise axiale Längsschlitze sein oder Querschlitze. Die Fahrzeuge weisen eine Empfangsvorrichtung auf, deren Antenne im Bereich der aus dem Koaxialkabel austretenden Strahlung entlang geführt wird.
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In zweiter Variante wird auf dem Linienleiter eine weitere Frequenz aufmoduliert. Die Übertragung der eigentlichen Leistung erfolgt mit einer Mittelfrequenz von beispielsweise 25 kHz. Es sind aber auch andere Frequenzen zwischen 10 kHz bis 50 kHz verwendbar. Idealerweise ist der in den Linienleiter von einer Einspeisung eingeprägte Strom sinusförmig. Vorzugsweise weist der Strom eine konstante Frequenz auf. Die Übertragung weiterer Frequenzen erfolgt dann in höherfrequenten Frequenzbändern, wie beispielsweise MHz- oder GHz-Bereichen. Die Fahrzeuge weisen eine Empfangsvorrichtung auf, die aus dem Pick-Up höherfrequente Anteile herausfiltert. Alternativ ist aber auch eine separate Antenne für die höher frequenten Anteile vorsehbar.
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Bei der ersten und bei der zweiten Variante sind die Fahrzeuge Busteilnehmer. Das Busverkabelungssystem bei der ersten Variante umfasst das Koaxialkabel, bei der zweiten Variante den Linienleiter. Die Einspeisung ist ein weiterer Busteilnehmer und kann mit einem zentralen Rechner verbunden sein.
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Wesentlich ist bei der Erfindung, dass zur berührungslosen Informationsübertragung zwischen einer festen Station, also einer Einspeisung, dem Fahrzeug auf die Primärleiter und/oder den Primärkreis höherfrequent aufmodulierte Ströme vorgesehen sind. Dazu ist die feste Station und das Fahrzeug mit mindestens einer Koppeleinheit zum Ein- und/oder Auskoppeln der höherfrequenten Ströme ausgestattet.
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Vereinfachend wird in der vorliegenden Schrift teilweise von „Frequenzen” auch dann gesprochen, wenn Wechselströme und/oder Wechselspannungen mit einer Frequenz oder mehreren Frequenzanteilen gemeint sind.
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In beiden Varianten wird eine Positionsbestimmung erfindungsgemäß folgendermaßen ausgeführt:
Der Access Point 3, also eine elektronische Schaltung, speist die Linienleiterstrecke 4 mit mindestens zwei höher frequenten Frequenzanteilen als der mittelfrequente Stromanteil, welcher zur Energieversorgung des Fahrzeuges dient.
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Der Wechselstrom im Primärleiter weist also mindestens zwei verschiedene Frequenzanteile auf. Jedes Fahrzeug empfängt mittels des Koppelelementes 1 beide Frequenzen und kann zumindest die Amplitude beider Frequenzen bestimmen. Bei Inbetriebnahme der Anlage werden nun die Fahrzeuge entlang des Linienleiters in der ganzen Anlage verfahren und die Amplituden an ausgewählten Positionen bestimmt. In einem Speicher des Fahrzeugs wird eine Tabelle hinterlegt, bei der jeder Position zumindest ein Amplitudenverhältnis zugeordnet wird.
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Während des Betriebs bestimmt die elektronische Schaltung des Fahrzeugs, also die Fahrzeugsteuerung, die Position des Fahrzeugs aus den ermittelten Amplitudenverhältnissen. Es ist der Steuerung sogar möglich, mittels einer Extrapolation die Position des Fahrzeuges zwischen den bei Inbetriebnahme wohldefinierten ausgewählten Positionen abzuschätzen.
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In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind sehr viele ausgewählte Positionen vorsehbar. Somit ist eine Feinbestimmung der Position möglich.
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In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der Einfluss der Anzahl der Fahrzeuge auf die Tabellenwerte mitberücksichtigt. Dadurch kann der Einfluss der Erhöhung der Anzahl von Koppelelementen innerhalb der Anlage und die damit veränderte Dispersion berücksichtigt werden.
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In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird nicht nur das Amplitudenverhältnis sondern zusätzlich oder auch nur das Phasenverhältnis berücksichtigt. Somit ist die Tabelle noch detaillierter und die Positionsbestimmung noch genauer ausführbar. Mehrdeutigkeiten bei der Positionsermittelung während des Betriebes sind vermeidbar.
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In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das Aussenden der beiden Frequenzen synchronisiert auf den Nulldurchgang des mittelfrequenten Primärstromes. Auf diese Weise ist ein Zeitbereich gewählt, in welchem die Störsignale möglichst klein sind. Daher ist die Positionsbestimmung sehr genau.
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Vorteiligerweise ist somit über den Primärkreis, die Primärleiter und die Übertragerköpfe nicht nur der mittelfrequente Strom zur Energieübertragung sondern auch der höher als mittelfrequente aufmodulierte Strom zur Datenübertragung vorsehbar. Bei einer Mittelfrequenz von 15 bis 50 kHz zur Energieübertragung ist für die Informationsübertragung ein Strom von mehr als 100 kHz vorteilhaft. Es können aber auch Frequenzen aus dem MHz oder GHz-Bereich verwendet werden bei Berücksichtigung der Baugröße, Konstruktionsweise und Auslegung der gesamten Anlage. Als besonders vorteilhaft haben sich Frequenzen im Bereich von 1 bis 8 GHz erwiesen.
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Für den Fall, dass ausschließlich die Phasen der beiden höher frequenten Stromanteile bestimmt werden, haben sich niedrigere Frequenzen zwischen 100 kHz und 1 GHz als vorteilig erwiesen. Wichtig ist dabei, dass die beiden Frequenzen kein ganzzahliges Vielfaches voneinander sind oder ihr Verhältnis einfache Brüche darstellt, wie 2/3, ¾ oder 7/9 und dergleichen, sondern vorteilhaft sind die Frequenzen in irrationalem Verhältnis zueinander oder höhere Brüche, wie 111/123, 147/153 oder dergleichen. Somit ist der Eindeutigkeitsbereich der Phasenvergleiche größer als die Anlage.
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Die Koppeleinheiten 1 können vorwiegend induktiv oder vorwiegend kapazitiv ausgelegt sein. Beispielsweise kann am Übertragerkopf ein Hochpassfilter elektrisch angeschlossen sein zum Abtrennen der höherfrequenten Stromanteile, also zum Abtrennen eines aufmodulierten Stromanteils.
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Vorteiligerweise ist kein Koaxialkabel in der Strecke notwendig. Weiter vorteilig ist, dass bei jeder Geometrie der Anlage die Informationsübertragung sicher ausführbar ist, da die aufmodulierten Ströme von den Gegenständen der Umgebung im Wesentlichen unbeeinflusst sind – im Gegensatz zur Funkübertragung.
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Weiter ist ein wesentlicher Vorteil, dass zur Realisierung der berührungslosen Informationsübertragung keine zusätzlichen Bauteile innerhalb der Strecke vorzusehen sind. Denn die Übertragungsköpfe sind induktiv an die Primär-Komponenten ankoppelbar und somit auch geeignet zum berührungslosen Übertragen der aufmodulierten Stromanteile.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Teilnehmer
- 2
- Busverkabelung
- 3
- beispielhafter Fehler
- 4
- Busanschlussknoten
