DE102009024694B4 - Plant and method for operating a plant - Google Patents

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Abstract

Anlage, umfassend eine stationäre Einheit und ein schienengebundenes Fahrzeug, das ein Koppelkabel aufweist zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen zum Datenaustausch mit der stationären Einheit,
wobei die stationäre Einheit einen stationär angeordneten Leckwellenleiter umfasst, der entlang der Schienen verlegt ist,
wobei das Koppelkabel des Fahrzeugs ein Koaxialleiter, umfassend Außenleiter und Mittelleiter, ist,
wobei der Außenleiter in Bewegungsrichtung, also Schienenrichtung, regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen umfasst,
wobei das Koppelkabel an einem seiner Enden kurzgeschlossen ausgeführt ist, also Wellen reflektierend,
wobei der stationär angeordnete Leckwellenleiter dem Koppelkabel des Fahrzeugs gleicht oder wobei der stationär angeordnete Leckwellenleiter länger ausgeführt ist als das Koppelkabel des Fahrzeugs, wobei aber die Beabstandung der Ausnehmungen gleich ist und die Anzahl der Ausnehmungen entsprechend größer,
wobei der Außenleiter einen in Bewegungsrichtung, also Schienenrichtung, periodisch verlaufenden Außenradius aufweist und die Ausnehmungen durch Einbringen einer in Bewegungsrichtung ausgeführten Längsfräsung, also Nut, erzeugt sind,
wobei die Wandungsstärke des Außenleiters konstant ist in Bewegungsrichtung,
wobei der Außenleiter aus Kupferblech gefertigt ist,
wobei zumindest an einem Ende des Koaxialleiters der Außenleiter und der Mittelleiter kurzschlossen ausgeführt sind, also ohne Abschlusswiderstand, wie 50 Ohm,
wobei das Koppelkabel mit einer am Fahrzeug vorgesehenen elektronischen Einheit elektrisch verbunden ist, die zur Steuerung des elektrischen Fahrantriebs des Fahrzeugs vorgesehen ist, und der stationär angeordnete Leckwellenleiter mit der stationär angeordneten elektronischen Einheit verbunden ist.

Figure DE102009024694B4_0000
A plant comprising a stationary unit and a rail vehicle having a coupling cable for transmitting and / or receiving electromagnetic waves for communicating with the stationary unit,
wherein the stationary unit comprises a stationarily arranged leaky waveguide which is laid along the rails,
wherein the coupling cable of the vehicle is a coaxial conductor comprising outer conductor and center conductor,
wherein the outer conductor comprises in the direction of movement, ie rail direction, regularly spaced recesses,
wherein the coupling cable is designed to be short-circuited at one of its ends, thus reflecting waves,
wherein the stationarily arranged leaky waveguide is similar to the coupling cable of the vehicle or wherein the stationary arranged leaky waveguide is made longer than the coupling cable of the vehicle, but the spacing of the recesses is equal and the number of recesses correspondingly larger,
wherein the outer conductor has a in the movement direction, ie rail direction, periodically extending outer radius and the recesses are produced by introducing a longitudinal milling in the direction of movement, ie groove,
wherein the wall thickness of the outer conductor is constant in the direction of movement,
wherein the outer conductor is made of copper sheet,
wherein at least at one end of the coaxial conductor, the outer conductor and the center conductor are designed to be short-circuited, that is without a terminating resistor, such as 50 ohms,
wherein the coupling cable is electrically connected to an electronic unit provided on the vehicle, which is provided for controlling the electric traction drive of the vehicle, and the stationary arranged leaky waveguide is connected to the stationary arranged electronic unit.
Figure DE102009024694B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage.The invention relates to a system and a method for operating a system.

Aus der DE 198 28 605 A1 ist eine Antenne für ein Strahlungskabel-Zugfahrzeugkommunikationssystem bekannt. Dabei weist die Antenne einen Koaxialleiter mit regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen auf, so dass eine Phasenfront abgesendet wird, deren Ausbreitungsrichtung von der Wellengeschwindigkeit im Koaxialleiter abhängt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen beträgt eine halbe Wellenlänge. Die Ausbreitung erfolgt als Fernfeldwelle. Die verwendeten Sende- und Empfangsantennen sind möglichst gleichartig ausgeführt, so dass der Kopplungsgrad im Fernfeld optimal ist.From the DE 198 28 605 A1 For example, an antenna for a radiation cable towing vehicle communication system is known. In this case, the antenna has a coaxial conductor with regularly spaced recesses, so that a phase front is sent, whose propagation direction depends on the wave velocity in the coaxial conductor. The distance between two adjacent recesses is half a wavelength. The propagation takes place as a far-field wave. The used transmitting and receiving antennas are designed as similar as possible, so that the degree of coupling in the far field is optimal.

Aus der DE 10 2004 054 402 A1 ist eine Vorrichtung mit einem entlang einer Fahrstrecke bewegbaren Fahrzeugs bekannt. Entlang der Strecke ist ein Leckwellenleiter verlegt, so dass ein hochfrequenter Datenaustausch ermöglicht ist, der von einer mittelfrequent betriebenen, berührungslosen Energieübertragung ungestört ausführbar ist.From the DE 10 2004 054 402 A1 For example, a device with a vehicle movable along a route is known. Along the route a leaky waveguide is laid, so that a high-frequency data exchange is possible, which is undisturbed executed by a medium frequency, non-contact energy transfer.

Aus der US 3 691 488 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Koaxialkabel bekannt, das korrugiert ausgeführt ist und Öffnungen aufweist.From the US 3,691,488 In the closest prior art, a coaxial cable is known which is corrugated and has openings.

Aus der DE 10 2008 025 073 A1 ist eine Anlage mit Leckwellenleiter bekannt, entlang dessen ein Fahrwagen bewegt wird.From the DE 10 2008 025 073 A1 is known a system with leaky waveguide, along which a carriage is moved.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kommunikationsstörungen in einer Anlage mit berührungsloser Energie- und Datenübertragung zu vermindern.The invention is therefore based on the object of reducing communication disturbances in a system with contactless energy and data transmission.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the task in the system according to the claim 1 and solved in the method according to the features indicated in claim 12.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anlage sind, dass sie eine stationäre Einheit und ein Fahrzeug umfasst, das eine Antenne aufweist zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Funkwellen, insbesondere zum Datenaustausch mit der stationären Einheit,
wobei die stationäre Einheit eine stationär angeordnete Antenne umfasst,
wobei die Antenne des Fahrzeugs ein Koaxialleiter, umfassend Außenleiter und Mittelleiter, ist,
wobei der Außenleiter in Bewegungsrichtung regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen umfasst.
Important features of the invention in the system are that it comprises a stationary unit and a vehicle having an antenna for transmitting and / or receiving electromagnetic waves, in particular radio waves, in particular for data exchange with the stationary unit,
wherein the stationary unit comprises a stationary antenna,
wherein the antenna of the vehicle is a coaxial conductor comprising outer conductors and center conductors,
wherein the outer conductor in the direction of movement regularly spaced apart recesses comprises.

Zwar wird hierbei von Antennen gesprochen, diese sind aber im Wesentlichen nur induktiv gekoppelt, so dass die Übertragung im Nahfeldbereich stattfindet. Insbesondere werden also die Antennen mit einer nicht angepassten Impedanz betrieben, wozu vorzugsweise das Ende der als Koaxialleiter ausgeführten Antennen kurzgeschlossen oder offen ist, so dass Wellen reflektiert werden und nicht in die umgebende Luft übergehen. Der reflektierte Teil verstärkt die Empfangsleistung, da er ebenfalls genutzt wird. Einfach gesprochen, wird der Strom um den entsprechenden Anteil erhöht und somit über die induktive Kopplung im Nahfeldbereich mehr Leistung übertragen.Although this is spoken by antennas, but these are essentially coupled only inductively, so that the transmission takes place in the near field area. In particular, therefore, the antennas are operated with an unmatched impedance, for which purpose preferably the end of the antennas designed as coaxial conductors is short-circuited or open, so that waves are reflected and do not pass into the surrounding air. The reflected part amplifies the reception power, since it is also used. Simply put, the current is increased by the corresponding proportion and thus more power is transmitted via the inductive coupling in the near field region.

Im Folgenden wird der Einfachheit halber das Koppelkabel am Fahrzeug auch als Antenne und der Leckwellenleiter auch als Antenne bezeichnet.In the following, the coupling cable on the vehicle is also referred to as antenna and the leaky waveguide as antenna for the sake of simplicity.

Von Vorteil ist dabei, dass eine berührungslose Datenübertragung über einen geringen Abstand ausführbar ist. Dabei ist das stationär verlegte Kabel entsprechend der gewünschten Kommunikationszeit abhängig von der maximalen Fahrgeschwindigkeit auslegbar.The advantage here is that a non-contact data transmission over a small distance is executable. In this case, the stationary laid cable according to the desired communication time depending on the maximum speed can be interpreted.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenleiter einen in Bewegungsrichtung periodisch verlaufenden Außenradius auf und die Ausnehmungen sind durch Einbringen einer in Bewegungsrichtung ausgeführten Nut erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung der regelmäßigen Ausnehmungen in einfacher Weise ausführbar ist, indem die Tiefe der Nut über dem minimalen Radius des periodischen Verlaufs gewählt wird. Mittels der gewählten Tiefe der Nut ist auch die Länge der Ausnehmungen in Fahrtrichtung, also Bewegungsrichtung, festlegbar.In an advantageous embodiment of the outer conductor on a periodically extending in the direction of movement outer radius and the recesses are generated by introducing a running in the direction of movement groove. The advantage here is that the production of the regular recesses can be carried out in a simple manner by the depth of the groove is chosen over the minimum radius of the periodic curve. By means of the selected depth of the groove and the length of the recesses in the direction of travel, ie direction of movement, can be fixed.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenleiter korrugiert. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfach und kostengünstig herstellbares Kabel verwendbar ist. Außerdem weist das Kabel gute Biegeeigenschaften auf und ist somit leicht verlegbar.In an advantageous embodiment, the outer conductor is corrugated. The advantage here is that a simple and inexpensive producible cable is used. In addition, the cable has good bending properties and is thus easy to install.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenleiter aus Kupferblech gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders geringe Dämpfung im Kabel erreichbar ist, insbesondere auch bei nicht an die Impedanz angepasstem Betrieb.In an advantageous embodiment of the outer conductor is made of copper sheet. The advantage here is that a particularly low attenuation in the cable is achievable, especially when not adapted to the impedance operation.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die stationär angeordnete Antenne ein Leckwellenleiter und/oder gleicht der Antenne des Fahrzeugs. Von Vorteil ist dabei, dass bei großer Länge eine entsprechend lang andauernde Kommunikation ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the stationary antenna is a leaky waveguide and / or similar to the antenna of the vehicle. The advantage here is that with a long length a correspondingly long-lasting communication is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Betriebsfrequenz der Antenne zwischen 1 und 10 GHz, insbesondere zwischen 2 und 6 GHz. Von Vorteil ist dabei, dass die Antenne über einen sehr großen Frequenzbereich hinweg nutzbar ist. Außerdem ist eine hohe Datenrate auch bei nur kurz andauernder Übertragung, beispielsweise im Sekunden oder Zehntelsekundenbereich, ermöglicht.In an advantageous embodiment, the operating frequency of the antenna is between 1 and 10 GHz, in particular between 2 and 6 GHz. From The advantage here is that the antenna can be used over a very large frequency range. In addition, a high data rate even with only a short-lasting transmission, for example, in seconds or tenths of seconds, allows.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antenne des Fahrzeugs mit einer am Fahrzeug vorgesehenen elektronischen Einheit elektrisch verbunden, insbesondere ist die zur Steuerung des elektrischen Fahrantriebs des Fahrzeugs vorgesehen, und die stationär angeordnete Antenne ist mit der stationär angeordneten elektronischen Einheit verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass von der stationär angeordneten Einheit Fahrbefehle für das Fahrzeug übermittelbar sind, die abhängig von Zustands oder Positionsdaten des Fahrzeugs ermittelbar sind. Dabei sind diese Daten wiederum übertragbar vom Fahrzeug an die stationär angeordnete Antenne.In an advantageous embodiment, the antenna of the vehicle is electrically connected to an electronic unit provided on the vehicle, in particular that is provided for controlling the electric traction drive of the vehicle, and the stationarily arranged antenna is connected to the stationarily arranged electronic unit. The advantage here is that from the stationary unit driving commands for the vehicle are transmitted, which can be determined depending on the state or position data of the vehicle. In turn, these data are transferable from the vehicle to the stationarily arranged antenna.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Abstand von einer Ausnehmung zur nächstbenachbarten Ausnehmung im Wesentlichen weniger als ein Zehntel der Wellenlänge der in die Antenne eingespeisten Frequenz. Er ist also sehr viel kleiner als die Wellenlänge. Von Vorteil ist dabei, dass das Kabel frequenzunabhängig fertigbar ist.In an advantageous embodiment, the distance from one recess to the next adjacent recess is substantially less than one tenth of the wavelength of the frequency fed into the antenna. So it is much smaller than the wavelength. The advantage here is that the cable is frequency independent manufacturable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antennen parallel ausgerichtet, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass eine gute Kopplung erreichbar ist. Insbesondere ist der Abstand derart gering wählbar, dass eine induktive Kopplung der beiden Antennen erreichbar ist, also eine Kopplung im Bereich des Nahfeldes. Weiterer Vorteil dieser Kopplung ist, dass ein weiter Bereich von Frequenzen zur Datenübertagung nutzbar ist. Im Gegensatz zu einer Fernfeldübertragung, wo die Impedanz der Antenne auf deren Betriebsfrequenz abgestimmt ist, ist bei der Nahfeldübertragung ohne Impedanzanpassung ein sehr weiter Bereich von Betriebsfrequenzen verwendbar. Somit ist eine hohe Datenübertragungsrate erreichbar. Außerdem ist eine Abstrahlung ins Fernfeld stark vermindert, wodurch trotz der hohen Bandbreite und Datenübertragungsrate Störungen von und durch Fremdsignale deutlich reduziert werden.In an advantageous embodiment, the antennas are aligned in parallel, in particular along the direction of movement. The advantage here is that a good coupling is achievable. In particular, the distance is so low selectable that an inductive coupling of the two antennas is achievable, so a coupling in the near field. Another advantage of this coupling is that a wide range of frequencies can be used for data transmission. In contrast to far-field transmission, where the impedance of the antenna is tuned to its operating frequency, a very wide range of operating frequencies can be used in near-field transmission without impedance matching. Thus, a high data transmission rate is achievable. In addition, a radiation to the far field is greatly reduced, which, despite the high bandwidth and data transmission rate interference from and by external signals are significantly reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die stationär angeordnete Antenne länger ausgeführt als die Antenne des Fahrzeugs, wobei die Beabstandung der Ausnehmungen voneinander gleich ist und die Anzahl der Ausnehmungen entsprechend größer. Von Vorteil ist dabei, dass eine Datenübertragung für einen größeren Zeitraum ausführbar ist. Allerdings ist die Nicht-Anpassung der Impedanzen der beiden Antennen verschieden und somit eine verschiedenartige Dämpfung bei den Antennen vorhanden.In an advantageous embodiment, the stationary antenna is designed to be longer than the antenna of the vehicle, wherein the spacing of the recesses is equal to each other and the number of recesses correspondingly larger. The advantage here is that a data transfer is executable for a longer period of time. However, the non-matching of the impedances of the two antennas is different and thus there is a different attenuation in the antennas.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Datenübertragung von einer stationären Einheit mittels Funkwellen an ein Fahrzeug sind, dass
das Fahrzeug eine Antenne aufweist und die stationäre Einheit ebenfalls eine Antenne aufweist,
wobei die Antenne in einem Modus mit nicht angepasster Impedanz betrieben wird, indem das Kabelende entweder offen gelassen oder kurzgeschlossen wird, indem das Kabelende entweder offen gelassen oder kurzgeschlossen wird.
Important features in the method for data transmission from a stationary unit by means of radio waves to a vehicle are that
the vehicle has an antenna and the stationary unit also has an antenna,
wherein the antenna is operated in an unmatched impedance mode by either leaving the cable end open or shorted by either leaving the cable end open or shorted.

Von Vorteil ist dabei, dass eine Nahfeldkoppelung mit reduzierter Abstrahlung eines Fernfeldes erreichbar ist. Auf diese Weise ist auch die Störwirkung auf den fahrzeugeigenen und auf andere Empfänger vermieden oder zumindest verringert.The advantage here is that a Nahfeldkoppelung with reduced radiation of a far field is reached. In this way, the interference on the vehicle's own and other recipients is avoided or at least reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Datenübertragung zwischen den Antennen im Nahfeldbereich ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Bandbreite, ein weiter Bereich von verfügbaren Frequenzen und somit eine hohe Datenrate erzielbar ist und störende Ab- und Einstrahlungen verringert sind.In an advantageous embodiment, the data transmission between the antennas in the near field area is performed. The advantage here is that a high bandwidth, a wide range of available frequencies and thus a high data rate can be achieved and disturbing emissions and radiation are reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand, insbesondere bei der Datenübertragung, zwischen den Antennen derart, dass die Funksignale zwischen den Antennen über das Nahfeld übertragen werden. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des geringen Abstandes eine gute Kopplung erreichbar ist, insbesondere eine induktive Kopplung. Außerdem ist nur ein geringer elektrischer Leistungsbedarf notwendig, insbesondere im Gegensatz zur Fernfeldübertragung.In an advantageous embodiment, the distance between the antennas, in particular during data transmission, is such that the radio signals are transmitted between the antennas via the near field. The advantage here is that by means of the small distance a good coupling can be achieved, in particular an inductive coupling. In addition, only a small electrical power requirement is necessary, in particular in contrast to the far field transmission.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden nur dann Daten übertragen, wenn die stationär angeordnete Antenne einen Abstand zur Antenne des Fahrzeugs aufweist, der kleiner ist als ein kritischer Wert, insbesondere wobei der kritische Wert im Wesentlichen der Ausdehnung des Nahfeldbereichs entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass bei einem Abstand von mehr als zwei Wellenlängen eine Übertragung nicht mehr ausführbar ist.In an advantageous embodiment, data is transmitted only when the stationarily arranged antenna has a distance to the antenna of the vehicle which is smaller than a critical value, in particular wherein the critical value substantially corresponds to the extent of the near field region. The advantage here is that at a distance of more than two wavelengths transmission is no longer executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zumindest an einem Ende des Koaxialleiters der Außenleiter und der Mittelleiter kurzschlossen oder offen ausgeführt, insbesondere ohne Abschlusswiderstand. Somit wird die Welle an diesem Ende reflektiert und der rücklaufende Wellenanteil erhöht die Nutzung, da der Leistungsanteil der Welle am Ende des Koaxialleiters nicht durch den Abschlusswiderstand verloren geht.In an advantageous embodiment, the outer conductor and the center conductor are short-circuited or open at least at one end of the coaxial conductor, in particular without a terminating resistor. Thus, the wave is reflected at that end, and the returning wave component increases usage because the power component of the wave at the end of the coaxial conductor is not lost by the termination resistor.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert: The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

Bei der Erfindung wird ein bewegbar angeordnetes Fahrzeug entlang einem Leckwellenleiter bewegt, der mit Hochfrequenz zum Datenaustausch mit dem Fahrzeug gespeist wird. Der Leckwellenleiter ist also entlang der Fahrstrecke verlegt. Bei schienengebundener Ausführung des Fahrzeugs ist er also entlang der Schienen verlegt. Bei nicht schienengebundener Ausführung des Fahrzeugs ist eine Spurführung im Boden verlegbar, entlang der der Leckwellenleiter verlegt ist. Zur Spurführung wird dabei die Empfangsleistung auf ihr Maximum hin geregelt, indem der Lenkwinkel der Lenkung geeignet gesteuert wird.In the invention, a movably arranged vehicle is moved along a leaky waveguide, which is fed with radio frequency for data exchange with the vehicle. The leaky waveguide is thus laid along the route. In rail-bound design of the vehicle so he is laid along the rails. If the vehicle is not rail-bound, tracking can be laid in the ground along which the leaky-wave conductor is laid. For tracking while the reception power is regulated to its maximum, by the steering angle of the steering is suitably controlled.

Der Leckwellenleiter weist in Bewegungsrichtung regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen auf.The leaky waveguide has regularly spaced recesses in the direction of movement.

Das Fahrzeug ist vorzugsweise berührungslos aus einem entlang der Fahrstrecke verlegten Primärleiter versorgbar, in den ein mittelfrequenter Strom eingeprägt wird, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 500 kHz. Das Fahrzeug, insbesondere dessen elektrischer Antrieb, wird aus einer am Fahrzeug vorgesehenen Sekundärwicklung versorgt, die mit dem Primärleiter induktiv gekoppelt angeordnet ist, so dass also Energie berührungslos übertragbar ist. Der Sekundärwicklung ist eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht. Auf diese Weise ist eine geringere Abstandsempfindlichkeit der Energieübertragung erreichbar.The vehicle is preferably supplied without contact from a laid along the route primary conductor, in which a medium-frequency current is impressed, in particular with a frequency between 10 and 500 kHz. The vehicle, in particular its electric drive, is supplied from a secondary winding provided on the vehicle, which is arranged inductively coupled to the primary conductor, so that therefore energy can be transmitted without contact. The secondary winding is a capacity connected in series or in parallel, that the associated resonant frequency substantially corresponds to the center frequency. In this way, a lower distance sensitivity of the energy transfer can be achieved.

Am Fahrzeug ist zum hochfrequenten Datenaustausch mit dem Leckwellenleiter ein korrigiertes Stück Koaxialleiter angeordnet. Dieses Stück weist eine Länge zwischen 10 cm und 2 m auf, insbesondere zwischen 30 cm und 1 m, auf.A corrected piece of coaxial conductor is arranged on the vehicle for high-frequency data exchange with the leaky waveguide. This piece has a length of between 10 cm and 2 m, in particular between 30 cm and 1 m.

Wie in 1 gezeigt, weist das Stück entsprechend einem Koaxialkabel einen Mittelleiter 1 auf und einen Außenleiter 2, in den entlang der Bewegungsrichtung voneinander regelmäßig beabstandete Ausnehmungen 3 eingebracht sind.As in 1 As shown, the piece has a center conductor corresponding to a coaxial cable 1 on and an outer conductor 2 , in the along the direction of movement regularly spaced recesses 3 are introduced.

Hierzu wird bei der Herstellung des Koaxialleiters der Außenleiter mit einem in Bewegungsrichtung periodisch verlaufenden Radius ausgeführt. Die Wandungsstärke des Außenleiters ist aber im Wesentlichen konstant in Bewegungsrichtung. Mittels einer in Bewegungsrichtung ausgeführten Längsfräsung, also Erzeugung einer Nut, ist das korrugierte Koaxialleiterstück erzeugbar.For this purpose, in the production of the coaxial conductor, the outer conductor is designed with a periodically extending in the direction of movement radius. The wall thickness of the outer conductor is, however, substantially constant in the direction of movement. The corrugated coaxial conductor piece can be generated by means of a longitudinal milling executed in the direction of movement, that is to say the production of a groove.

Erfindungsgemäß ist am Fahrzeug ein solches Koaxialleiterstück vorgesehen, das im Wesentlichen parallel zum Leckwellenleiter ausgerichtet ist.According to the invention such a Koaxialleiterstück is provided on the vehicle, which is aligned substantially parallel to the leaky waveguide.

Als Leckwellenleiter ist wiederum ein solch korrugiertes Koaxialleiterstück verwendbar.As a leaky waveguide, in turn, such a corrugated coaxial conductor piece can be used.

Alternativ sind Leckwellenleiter und Koaxialleiterstück des Fahrzeugs in Bewegungsrichtung gleich lang ausgeführt. Entsprechend kurz ist die Datenübertragung bei sich vorbei bewegendem Fahrzeug ausführbar.Alternatively, leaky-wave conductors and coaxial conductor pieces of the vehicle are of the same length in the direction of movement. Accordingly, the data transmission can be carried out in the case of a passing vehicle.

Wie bei Antennen bekannt, ist einem jeweiligen Frequenzwert ein optimaler Impedanzwert zugeordnet, bei der ein Absenden oder Empfangen einer elektromagnetischen Welle mit optimalem Wirkungsgrad ausführbar ist.As known in the case of antennas, a respective frequency value is assigned an optimum impedance value at which sending or receiving of an electromagnetic wave can be carried out with optimum efficiency.

Erfindungsgemäß wird nun zum Absenden einer Welle die Antenne nicht mit angepasster Impedanz betrieben. Auf diese Weise ist die Kommunkation auf das Nahfeld begrenzt.According to the invention, the antenna is not operated with matched impedance for sending a wave. In this way the communication is limited to the near field.

Dieser Nahfeldbetrieb ermöglicht allerdings nur eine Datenübertragung über kurze Entfernungen. Ein Fernfeld wird deutlich reduziert abgestrahlt und empfangen daher werden Störungen des eigenen und auch fremder Empfänger minimiert.However, this near-field operation only allows data transmission over short distances. A far field is radiated significantly reduced and receive therefore disturbances of the own and also foreign receiver are minimized.

Die Länge der Antenne beträgt einige Wellenlängen, insbesondere vorzugsweise zwischen 5 und 20 Wellenlängen. Besonders bevorzugt sind ungefähr 10 Wellenlängen. Auf diese Weise ist eine Mittelung bei lokalen Signaleinbrüchen, beispielsweise verursacht durch Befestigungselemente, ermöglicht und somit eine geringere Signalschwankung erreichbar. Der Abstand der Ausnehmungen beträgt zwischen einem Dreißigstel und einem Fünftel der Wellenlänge. Insbesondere beträgt er ein Zwanzigstel der Wellenlänge.The length of the antenna is a few wavelengths, in particular preferably between 5 and 20 wavelengths. Particularly preferred are about 10 wavelengths. In this way, an averaging in local signal collapses, for example caused by fasteners, allows and thus achieves a lower signal fluctuation. The spacing of the recesses is between one thirtieth and one fifth of the wavelength. In particular, it is one twentieth of the wavelength.

Bei einer mit mehreren gleichartigen Antennen ausgestatteten Anlage ist durch entsprechende Anordnung der stationären Antenne eine ungefähre Erfassung der Position des Fahrzeugs ermöglicht. Alternativ ist auch ein Leckwellenleiter entlang der Fahrstrecke verlegbar und somit eine kontinuierliche Datenübertragung ermöglicht. Eine ungefähre Positionsbestimmung ist hierbei durch Auswertung der Empfangssignale möglich.In a system equipped with several identical antennas, an approximate detection of the position of the vehicle is made possible by appropriate arrangement of the stationary antenna. Alternatively, a leaky waveguide along the route can be laid and thus allows continuous data transmission. An approximate position determination is possible by evaluating the received signals.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind Koppelkabel und Leckwellenleiter an einem Ende kurzgeschlossen oder offen ausgeführt, also reflektierend für Wellen. Die genannten Antennen passen also die Impedanz des Kabels nicht auf die Impedanz des umgebenden Freiraums, wie Luft, an.In further embodiments according to the invention, the coupling cable and the leaky waveguide are short-circuited or open at one end, that is, reflective for waves. Thus, the antennas mentioned do not match the impedance of the cable to the impedance of the surrounding free space, such as air.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Mittelleitercenter conductor
22
Außenleiterouter conductor
33
Ausnehmungenrecesses

Claims (9)

Anlage, umfassend eine stationäre Einheit und ein schienengebundenes Fahrzeug, das ein Koppelkabel aufweist zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen zum Datenaustausch mit der stationären Einheit, wobei die stationäre Einheit einen stationär angeordneten Leckwellenleiter umfasst, der entlang der Schienen verlegt ist, wobei das Koppelkabel des Fahrzeugs ein Koaxialleiter, umfassend Außenleiter und Mittelleiter, ist, wobei der Außenleiter in Bewegungsrichtung, also Schienenrichtung, regelmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen umfasst, wobei das Koppelkabel an einem seiner Enden kurzgeschlossen ausgeführt ist, also Wellen reflektierend, wobei der stationär angeordnete Leckwellenleiter dem Koppelkabel des Fahrzeugs gleicht oder wobei der stationär angeordnete Leckwellenleiter länger ausgeführt ist als das Koppelkabel des Fahrzeugs, wobei aber die Beabstandung der Ausnehmungen gleich ist und die Anzahl der Ausnehmungen entsprechend größer, wobei der Außenleiter einen in Bewegungsrichtung, also Schienenrichtung, periodisch verlaufenden Außenradius aufweist und die Ausnehmungen durch Einbringen einer in Bewegungsrichtung ausgeführten Längsfräsung, also Nut, erzeugt sind, wobei die Wandungsstärke des Außenleiters konstant ist in Bewegungsrichtung, wobei der Außenleiter aus Kupferblech gefertigt ist, wobei zumindest an einem Ende des Koaxialleiters der Außenleiter und der Mittelleiter kurzschlossen ausgeführt sind, also ohne Abschlusswiderstand, wie 50 Ohm, wobei das Koppelkabel mit einer am Fahrzeug vorgesehenen elektronischen Einheit elektrisch verbunden ist, die zur Steuerung des elektrischen Fahrantriebs des Fahrzeugs vorgesehen ist, und der stationär angeordnete Leckwellenleiter mit der stationär angeordneten elektronischen Einheit verbunden ist.A plant comprising a stationary unit and a rail vehicle having a coupling cable for transmitting and / or receiving electromagnetic waves for communicating with the stationary unit, wherein the stationary unit comprises a stationarily arranged leaky waveguide which is laid along the rails, wherein the coupling cable of the vehicle is a coaxial conductor comprising outer conductor and center conductor, wherein the outer conductor comprises in the direction of movement, ie rail direction, regularly spaced recesses, wherein the coupling cable is designed to be short-circuited at one of its ends, thus reflecting waves, wherein the stationarily arranged leaky waveguide is similar to the coupling cable of the vehicle or wherein the stationary arranged leaky waveguide is made longer than the coupling cable of the vehicle, but the spacing of the recesses is equal and the number of recesses correspondingly larger, wherein the outer conductor has a in the movement direction, ie rail direction, periodically extending outer radius and the recesses are produced by introducing a longitudinal milling in the direction of movement, ie groove, wherein the wall thickness of the outer conductor is constant in the direction of movement, wherein the outer conductor is made of copper sheet, wherein at least at one end of the coaxial conductor, the outer conductor and the center conductor are designed to be short-circuited, that is without a terminating resistor, such as 50 ohms, wherein the coupling cable is electrically connected to an electronic unit provided on the vehicle, which is provided for controlling the electric traction drive of the vehicle, and the stationary arranged leaky waveguide is connected to the stationary arranged electronic unit. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter und/oder das Koaxialleiter korrugiert ist.Plant after Claim 1 , characterized in that the outer conductor and / or the coaxial conductor is corrugated. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz zwischen 1 und 10 GHz beträgt.Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating frequency is between 1 and 10 GHz. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von einer Ausnehmung zur nächstbenachbarten Ausnehmung kleiner als die Wellenlänge der in den Leckwellenleiter eingespeisten Frequenz ist.Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance from one recess to the next adjacent recess is smaller than the wavelength of the frequency fed into the leaky waveguide. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Koppelkabel und Leckwellenleiter parallel und in Bewegungsrichtung ausgerichtet sind,Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that coupling cables and leaky-wave conductors are aligned parallel and in the direction of movement, Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Koppelkabel und Leckwellenleiter direkt sich gegenüber liegenden Ausnehmungen aufweisen.Plant after Claim 5 , characterized in that coupling cable and leaky waveguide have directly opposite recesses. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Koppelkabel und/oder Leckwellenleiter eine Impedanz aufweisen, die kleiner als ein Viertel der Impedanz des Vakuums oder der umgebenden Luft ist, wobei die Impedanz der Umgebung ungefähr 377 Ohm und die Impedanz des Koppelkabels 50 Ohm beträgt.Installation according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling cable and / or leaky waveguide have an impedance which is less than a quarter of the impedance of the vacuum or the surrounding air, wherein the impedance of the environment about 377 ohms and the impedance of the coupling cable 50th Ohms. Verfahren zur Datenübertragung von einer stationären Einheit mittels elektromagnetischer Felder an ein Fahrzeug bei einer Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Fahrzeug ein Koppelkabel aufweist und die stationäre Einheit einen Leckwellenleiter aufweist, wobei das Koppelkabel mit einer nicht-angepassten Impedanz betrieben wird, indem das Kabelende kurzgeschlossen wird, wobei die Datenübertragung zwischen Koppelkabel und Leckwellenleiter im Nahfeldbereich ausgeführt wird wobei die Länge des Koppelkabels größer ist als zwei oder sogar größer als das Fünffache der Wellenlänge, wobei der Abstand bei der Datenübertragung zwischen Koppelkabel und Leckwellenleiter kleiner ist als zwei Wellenlängen oder kleiner ist als eine Wellenlänge, so dass die Funkwellen zwischen Koppelkabel und Leckwellenleiter im Nahfeldbereich übertragen werden, wobei zumindest an einem Ende des Koaxialleiters der Außenleiter und der Mittelleiter kurzschlossen ausgeführt sind, also ohne Abschlusswiderstand, wie 50 Ohm.Method for data transmission from a stationary unit by means of electromagnetic fields to a vehicle in a system according to at least one of the preceding claims, wherein the vehicle has a coupling cable and the stationary unit has a leaky waveguide, wherein the coupling cable is operated with a non-matched impedance, by shorting the cable end, wherein the data transmission between coupling cable and leaky-waveguide in the near field area is performed wherein the length of the coupling cable is greater than two or even greater than five times the wavelength, wherein the distance in the data transmission between coupling cable and leaky-waveguide is smaller than two wavelengths or smaller than a wavelength, so that the radio waves are transmitted between the coupling cable and leaky-waveguide in the near field region, wherein at least at one end of the coaxial conductor, the outer conductor and the center conductor are designed to be short-circuited, that is without a terminating resistor, such as 50 ohms. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann Daten übertragen werden, wenn der stationär angeordnete Leckwellenleiter einen Abstand zum Koppelkabel des Fahrzeugs aufweist, der kleiner ist als ein kritischer Wert, wobei der kritische Wert der Ausdehnung des Nahfeldbereichs entspricht.Method according to Claim 8 , characterized in that data is transmitted only when the stationarily arranged leaky waveguide has a distance to the coupling cable of the vehicle, which is smaller than a critical value, wherein the critical value corresponds to the extension of the near field region.
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