-
Die Erfindung betrifft eine Anlage mit schienengeführtem Fahrzeug.
-
Es ist allgemein bekannt, eine Anlage mit schienengeführtem Fahrzeug derart zu gestalten, dass das Fahrzeug mittels auf einem Schienenteil abrollenden Rädern bewegbar ist.
-
Es ist bekannt, Daten zu übertragen mittels Funkwellen oder mittels eines längs der Schienen einer Anlage verlegten Leckwellenleiters.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, höhere und komplexere Datenströme bei einer Anlage mit schienengeführtem Fahrzeug weiterzubilden.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage mit schienengeführtem Fahrzeug nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anlage mit schienengeführtem Fahrzeug sind, dass am Schienenteil zumindest ein Hohlleiterbereich einstückig ausgebildet ist, insbesondere zur Datenübertragung mittels Anregung mindestens einer Mode des Hohlleiterbereichs.
-
Von Vorteil ist dabei, dass die Schiene nicht nur zum Abrollen von Rädern sondern auch zur Datenübertragung verwendet ist. Außerdem ist die Datenübertragung innerhalb der Schiene abhörsicher. Ein Mehraufwand für Datenübertragung ist also vermeidbar.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schienenteil als Stranggussprofilteil ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die zur Datenübertragung verwendeten hohlen Bereich die mechanische Stabilität des Schienenteils verbessern.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Schienenteil zumindest ein Schlitzhohlleiterbereich einstückig ausgebildet oder ein Schlitzhohlleiterprofilteil formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden, insbesondere eingehängt an einem einstückig am Schienenteil ausgebildeten hakenartigen Vorsprung. Von Vorteil ist dabei, dass ein Schlitzhohlleiter ausgebildet ist, so dass das Bewegbare Fahrzeug ein Antennenteil im Schlitz mitführen darf und somit ein ständiger Datenstrom austauschbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Schienenteil eine Leiterplatte befestigt, auf der ein Antennenteil angeordnet ist, das in den Hohlleiterbereich oder Schlitzhohlleiterbereich hineinragt, Insbesondere zum Einkoppeln oder Auskoppeln eines Datenstroms. Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung der Einspeisung mit geringem Aufwand durch bloßes Befestigen einer Leiterplatte ausführbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schienenteil Abrollbereiche für Räder des Fahrzeuges, insbesondere zumindest zwei obere und zwei untere. Von Vorteil ist dabei, dass das Schienenteil eine Einschienenhängebahn oder eine Monorail-Anlage ermöglicht.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte mit einem Anschlussmittel für ein Koaxialkabel bestückt. Von Vorteil ist dabei, dass die Daten in einfacher Weise weiterleitbar sind zu einer anderen Leiterplatte und/oder zu einem zentralen Rechner.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ein- und Auskopplung auch ohne eine Leiterplatte ausgeführt werden, in dem in Koaxial-Winkelstecker derart an das Schienenteil montiert wird, dass dessen Mittelleiter direkt in den Hohlleiter hinein ragt.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Schienenteil oder an einem am Schienenteil befestigten Halteteil ein Primärleiter befestigt, in den ein mittelfrequenter Wechselstrom eingeprägt ist, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 500 kHz, vorzugsweise 20 kHz bis 50 kHz,
wobei das Fahrzeug eine induktiv an den Primärleiter gekoppelte Sekundärwicklung aufweist, der eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des in den Primärleiter eingeprägten Wechselstroms entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass die Reibung reduziert ist und somit die Standzeit hoch. Außerdem ist Vereisung oder Verschmutzung der Schiene nicht hinderlich für die Energieübertragung. Außerdem ist die Energieübertragung separat vom hochfrequenten Datenstrom ausgeführt und somit gegenseitige Störung vermeidbar.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug ein Antennenteil auf, das in den Schlitz des Schlitzhohlleiterbereichs oder Schlitzhohlleiterprofilteils hineinragt. Von Vorteil ist dabei, dass eine ständige Datenübertragung ermöglicht ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug ein elektromotorisch angetriebenes Polrad auf, an dessen Umfang Dauermagnete angeordnet sind, wobei die in Umfangsrichtung benachbarten Dauermagnete jeweils abwechselnd Magnetisierungsrichtung aufweisen,
wobei das Polrad an einem am Schienenteil einstückig ausgebildeten Reaktionsteil vorbeidreht zur Erzeugung zumindest einer in Schienenrichtung gerichteten Vorschubskraft gemäß dem Wirbelstromprinzip. Von Vorteil ist dabei, dass ein berührungsloser ruckfreier Antrieb erreicht ist, der auch bei Verschmutzung oder Vereisung funktionsfähig bleibt. Dabei ist das Reaktionsteil derart weit beabstandet vom Hohlleiterbereich, dass die auftretende Erwärmung mittels Wirbelstrom nicht zu derartigen geometrischen Veränderungen des Hohlleiterbereichs führt, dass die Modenfrequenz des Hohlleiters wesentlich verstimmt würde.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein vom Fahrzeug kommender Datenstrom, insbesondere ein von einer auf dem Fahrzeug vorgesehenen Kamera erzeugter Datenstrom, über das in den Schlitz hineinragende Antennenteil in den Schlitzhohlleiterbereich eingekoppelt und von einem Antennenteil einer stationär am Schienenteil angeordneten Einheit ausgekoppelt,
insbesondere wobei der Datenstrom von der stationären Einheit weitergeleitet wird an ein in den Hohlleiterbereich des Schienenteils hineinragendes Antennenteil, so dass der Datenstrom durch den Hohlleiterbereich bis zu einem von einer weiteren stationären Einheit umfassten, wiederum auskoppelnden Antennenteil geführt ist,
insbesondere wobei der ausgekoppelte Datenstrom in einen weiteren Hohlleiterbereich zur Weiterleitung an eine stationäre Einheit eingekoppelt und/oder an einen zentralen Rechner weitergeleitet wird, Insbesondere über eine Koaxialleitung. Von Vorteil ist dabei, dass der Datenstrom vom bewegbaren Teil an die stationäre Einheit und von dieser über den Hohlleiterbereich weiter abhörsicher übertragbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die stationäre Einheit aus einem Drehstromnetz, einem einphasigen Netz oder aus dem Primärleiter versorgt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Verwendung des Primärleiters kein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand notwendig ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Abrollbereiche derart angeordnet und gekrümmt ausgeführt, insbesondere zu den Rädern des Fahrzeugs hin konkav ausgeführt sind, dass das Fahrzeug selbststabilisierbar ist am Schienenteil. Also wirkt bei Auslenkung des Fahrzeugs aus der Ruhelage mittels der gekrümmten Abrollbereiche eine Rückstellkraft auf das Fahrzeug, insbesondere wobei die Auslenkung eine Verdrehung des Fahrzeugs um eine in Schienenrichtung orientierte Drehachse ist, wobei die Räder die Abrollbereiche jeweils berühren. Besonders wichtig ist hierbei auch, dass beidseitig von Mittelebene des Profils Abrollbereiche vorgesehen sind. Dabei weist die Mittelebene vorzugsweise den Schwerpunkt des Fahrzeugs in der Ruhelage auf und enthält die Gravitationsrichtung.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind ein oder mehrere Abrollbereiche zwischen dem Reaktionsteil und dem Hohlleiterberiech angeordnet. Somit ist die im Reaktionsteil entstehende Wärme einfach an die Umgebung abführbar. Denn die große Oberfläche des schwertartig ausgeführten Reaktionsteils ermöglicht eine gute Wärmeabfuhr an die umgebende Luft, insbesondere wenn das Fahrzeug vorbeifährt, also die Erwärmung nur kurzzeitig wirkt. Die nicht abführbare Wärme strömt zwar ins Schienenteil, muss aber zunächst über den Abrollbereich wandern, der ebenfalls einen großen Oberflächenberiech anbietet zum Abstrahlen und Abgeben der Wärme an die Umgebung. Somit ist der Hohlleiterbereich vor großen Wärmeströmen geschützt und weist keine wesentlichen thermisch bedingten Längenänderungen oder Geometrieänderungen auf, so dass die Durchleitung der Hohlwellen ungestört erfolgt – insbesondere auch bei hohen, vom Fahrzeugsantrieb in das Reaktionsteil eingebrachten Wärmeströmen.
-
Wichtig ist auch, dass Schienenteile in Streckenabschnitte aufgeteilt sind, wobei die Hohlleiterbereiche der Schienenteile miteinander derart verbunden sind, dass die verbundenen Hohlleiterbereiche einen sich über mehrere Streckenabschnitte erstreckenden Hohlleiterbereich bilden,
wobei die Schlitzhohlleiterbereiche der Schienenteile miteinander verbunden sind und am Anfang und Ende eines jeden Streckenabschnitts ein Trennmittel im Schlitzhohlleiterbereich angeordnet ist, welches die zu unterschiedlichen Streckenabschnitten gehörigen Schlitzhohlleiterbereiche voneinander entkoppeln, insbesondere so dass eine Datenübertragung in den unterschiedlichen Streckenabschnitten unabhängig voneinander, insbesondere bei gleicher Trägerfrequenz, ausführbar ist,
insbesondere wobei die Trennmittel aus Metall sind, insbesondere wobei die Trennmittel an der Position ihrer Anordnung den Querschnitt de Schlitzhohlleiterbereichs vermindern.
-
Vorteiligerweise sind also die Streckenabschnitte im Schlitzhohlleiterbereich datenübertragungstechnisch entkoppelt.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
-
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
-
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht und teilweise angeschnitten gezeigt.
-
In 2 ist das als Schienenteil verwendete Stranggussteil in Schnittansicht gezeigt, wobei auch die Einspeisemittel für Hochfrequenz teilweise gezeigt sind.
-
In 3 ist eine zur 2 gehörige Schrägansicht gezeigt.
-
In 4 ist für ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ein Stranggussteil mit zusätzlich integriertem Schlitzhohlleiterbereich gezeigt.
-
5 zeigt die Anlage schematisch.
-
In 6 und 7 ist ein alternatives erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zur Ausführung nach 2 und 3 gezeigt.
-
In der Anlage ist ein Schienensystem vorgesehen, das aus Stranggussteilen gefertigt ist, wobei Fahrzeuge mit Rädern auf der Schiene entlang bewegbar angeordnet sind.
-
In 1 ist eines der Fahrzeuge gezeigt, wobei der Elektromotor 1 des Fahrzeugs ein Polrad, also ein am äußeren Umfang mit Dauermagneten bestücktes Radteil, antreibt. Die in Drehbewegung versetzten Dauermagneten werden am Reaktionsteil 3 entlang geführt und somit mittels Wirbelstromprinzip eine Vorschubkraft in Schienenrichtung erzeugt.
-
In 1 ist das Polrad als Kupplungsteil 2 mit Dauermagneten am äußeren Umfang ausgeführt, so dass ein weiteres Polrad mittels einer magnetischen Kopplung in Drehbewegung versetzbar ist. Das weitere Polrad ist ebenfalls mit Dauermagneten am äußeren Umfang besetzt, wobei diese ebenfalls am Reaktionsteil 3 vorbeigeführt werden und somit die Vortriebskraft im Wesentlichen verdoppeln.
-
Die Kupplungsteile 2 und 4 weisen an einer anderen axialen Position weitere Dauermagnete auf, die in Umfangsrichtung am äußeren Umfang hintereinander angeordnet sind, wobei die Anordnung der Dauermagnete des Kupplungsteils 2 in die Anordnung der Dauermagnete des Kupplungsteils 4 eingreift entsprechend ineinander eingreifender Verzahnungen. Die Dauermagnete sind derart magnetisiert, dass eine abstoßende Wirkung erzielbar ist und somit ein Dauermagnet in einer Lücke zweier Dauermagnete des anderen Kupplungsteils vorgesehen ist, so dass also eine magnetische Kupplung bewirkt ist. Mittels dieser Kupplung wird Drehmoment vom ersten Polrad beziehungsweise vom Elektromotor ans zweite Polrad übertragen und somit die Verdoppelung der Antriebskraft bewirkbar. Außerdem werden senkrecht zur Schienenrichtung auftretende Kraftkomponenten kompensiert.
-
Die Schiene ist als Stranggussteil 11 ausgeführt, wobei untere Abrollbereiche 20 jeweils für das Abrollen eines unteren Rades 12 des Fahrzeuges 6 und obere Abrollbereiche 21 für das Abrollen jeweils eines oberen Rades 5 des Fahrzeuges 6 vorgesehen sind.
-
Die Energieversorgung des Fahrzeuges 6 erfolgt durch einen in Schienenrichtung verlegten Primärleiter, der mit einem mittelfrequenten Wechselstrom beaufschlagt wird, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 500 kHz, vorzugsweise 20 kHz bis 50 kHz. Das Fahrzeug weist eine induktiv an den Primärleiter gekoppelte Sekundärwicklung auf, die um einen U-förmigen Ferritkern vorgesehen ist, der im U-förmiger Übertragerkopf 8 des Fahrzeuges 6 angeordnet ist. Der Sekundärwicklung ist eine Kapazität derart in Reihe oder parallel beschaltet, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des in den Primärleiter eingespeisten Wechselstroms entspricht. Der Sekundärwicklung ist ein Gleichrichter nachgeordnet aus dem der Zwischenkreis eines Umrichters versorgbar ist zur Speisung des Elektromotors.
-
Der Primärleiter ist als Hinleiter in eine Aufnahme 10 des Kunststoffhalteteils 8 eingeklipst und wird von diesem in der vorgesehenen Position gehalten, so dass der U-förmige Übertragerkopf ihn mit seinen Außenschenkeln umgeben kann.
-
Außerdem weist das Kunststoffhalteteil 9 eine Aufnahme für Rückleiter auf, so dass der Primärleiter als geschlossene Leiterschleife betreibbar ist, in welchen der mittelfrequente Strom einspeisbar ist.
-
Das Kunststoffhalteteil 9 wird an Nippeln 7 eingehängt, insbesondere eingeklipst, oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig am Stranggussteil 11 verbunden.
-
Das Schlitzhohlleiterprofilteil 13 wird in eine entsprechende Aufnahme am Stranggussprofilteil 11 eingehängt. Das Fahrzeug 6 weist außerdem ein Antennenteil 14 auf, das von unten in den Schlitz des Schlitzhohlleiterprofils hineinragt. Somit ist ein Datenaustausch zwischen Fahrzeug 6 und stationärem zentralen Rechner möglich. Insbesondere ist hierbei ein hoher Datenstrom realisierbar, der aus der Ferne nicht abhörbar ist.
-
Die stationäre hochfrequente Einspeisung erfolgt über ein auf einer Leiterplatte 15 befestigtes Antennenteil 16. Dieses Antennenteil 16 ragt ins Innere des Schlitzhohlleiterprofils 13 hinein, wobei die Leiterplatte 15 an der Außenseite des Schlitzhohlleiterprofils 13 befestigt ist.
-
In der in 1 gezeigten Ausführungsvariante sind zwei symmetrisch angeordnete Antennenteile 16 gezeigt, so dass der H10 Mode des Schlitzhohlleiterprofils anregbar ist. In alternativen Ausführungsvarianten wird nur ein einziges der beiden Antennenteile 16 verwendet, so dass eine unsymmetrische Einspeisung realisiert ist.
-
In 2 und 3 ist deutlicher gezeigt, wie eine Antenne 22, die an der Leiterplatte 29 befestigt ist, in den Innenraum eines Hohlleiterbereichs 23 hineinragt, welcher integriert im Stranggussprofilteil 11 ausgeführt ist. Dabei ist die Leiterplatte 29 an der Außenseite des Stranggussprofilteils 11 befestigt. Somit ist hochfrequente elektromagnetische Strahlung ein- und auskoppelbar und es ist somit entlang der Schienenrichtung im Stranggussprofilteil selbst hochfrequente Strahlung zwecks Datenaustausch übertragbar.
-
Auf der Leiterplatte 29 ist ein Anschlussmittel 28 für eine Koaxialleitung befestigt, mit welcher Daten austauschbar sind mit einem zentralen Rechner oder einer anderen Einheit.
-
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Leiterplatte entfallen, in dem ein Koaxial-Winkelstecker derart an das Schienenteil montiert wird, dass dessen Mittelleiter direkt in den Hohlleiter hinein ragt.
-
Das Stranggussprofilteil 11 weist weitere Hohlleiterbereiche (24, 25) auf, welche ebenfalls zum abhörsicheren hochfrequenten Datenaustausch verwendbar sind. Beispielsweise ist wiederum an der Außenseite des Stranggussprofilteils 11 eine Leiterplatte 26 vorgesehen, an der ein Antennenteil 30 befestigt ist, welches in den Hohlleiterbereich 25 hineinragt, wodurch somit ebenfalls ein Mode des Hohleiterbereichs 25 anregbar ist. Auf der Leiterplatte 26 ist ein Anschlussmittel 27 für Koaxialleitung vorgesehen, so dass Daten von einer anderen Einheit oder einem zentralen Rechner übertragbar sind.
-
4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, wobei hierbei am Stranggussteil zusätzlich ein integrierter Schlitzhohlleiterbereich 40 gezeigt ist. Auf diese Weise entfällt das vorbeschriebene Einhängen oder Verbinden eines Schlitzhohlleiterprofilteils mit dem Stranggussprofilteil 11, da dieses selbst nun den Schlitzhohlleiter aufweist. Allerdings muss beim Verbinden von in Schienenrichtung benachbarten Stranggussprofilteilen nicht nur der jeweilige Abrollbereich sondern auch der Schlitzhohlleiterbereich gut aufeinander zentriert werden, so dass im Übergangsbereich keine bedeutenden Verluste entstehen.
-
5 zeigt in schematischer Weise den Aufbau und Datenfluss innerhalb der gesamten Anlage.
-
Die stationären Einheiten 59 werden mittels einem üblichen Drehstromnetz oder einphasigen Wechselstromnetz versorgt.
-
Die stationären Einheiten 59 sind entlang des Schienennetzes angeordnet und umfassen einen ersten AccessPoint 54, der den Datenaustausch über den nicht-geschlitzt ausgeführten Hohlleiterbereich 23 des Stranggussprofilteils 11 ermöglicht, wobei der Hohlleiterbereich 23 einem ersten Schienenabschnitt zugeordnet ist. Dabei ist der Datenstrom über den AccessPoint 54 auch weitereinkoppelbar in den Hohlleiterbereich 23 eines weiteren Schienenabschnittes. Über den Switch 55 ist der Datenstrom oder ein Teil hiervon an den AccessPoint 56 zuleitbar oder herleitbar, so dass von diesem der Datenstrom in das Schlitzhohlleiterprofilteil 13 bei der Ausführungsvariante nach 1 oder in den Schlitzhohlleiterbereich 40 einkoppelbar oder hieraus auskoppelbar ist.
-
Das Antennenteil 14 jedes Fahrzeuges 6 taucht in den Schlitzhohlleiterbereich oder in das Schlitzhohlleiterprofilteil ein und ermöglicht somit den Datenaustausch mit den stationären Einheiten oder mit einem zentralen Rechner 53.
-
Die in den Schlitzhohlleiterbereich oder in das Schlitzhohlleiterprofilteil eingekoppelten Datenströme sind mittels Einführen eines Antennenteils einer Abhörvorrichtung in den Schlitzbereich abhörbar. Daher werden bevorzugt die im Schlitzhohlleiterbereich eingekoppelten Datenströme schon vom nächstmöglichen AccessPoint 56 in den abhörsicheren nicht geschlitzten Hohlleiterbereich 23 eingekoppelt.
-
Die Energieversorgung des Fahrzeuges 6 wird aus der im U-förmigen Übertragerkopf 8 enthaltenen Sekundärwicklung 51 ausgeführt, welcher induktiv gekoppelt entlang dem Primärleiter 50 geführt wird, welcher im Kunststoffhalteteil 9 angeordnet ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektromotor
- 2
- Kupplungsteil mit Dauermagneten am äußeren Umfang
- 3
- Reaktionsteil
- 4
- Kupplungsteil mit Dauermagneten am äußeren Umfang
- 5
- oberes Rad
- 6
- Fahrzeug
- 7
- Nippel
- 8
- U-förmiger Übertragerkopf
- 9
- Kunststoffhalteteil mit Aufnahme für Rückleiter
- 10
- Aufnahme des Kunststoffhalteteils für Hinleiter
- 11
- Stranggussteil
- 12
- unteres Rad
- 13
- Schlitzhohlleiterprofilteil
- 14
- Antennenteil
- 15
- Leiterplatte
- 16
- Antennenteil
- 20
- unterer Abrollbereich
- 21
- oberer Abrollbereich
- 22
- Antenne
- 23
- Hohlleiterbereich
- 24
- Hohlleiterbereich
- 25
- Hohlleiterbereich
- 26
- Leiterplatte
- 27
- Anschlussmittel für Koaxialleitung
- 28
- Anschlussmittel für Koaxialleitung
- 29
- Leiterplatte
- 30
- Antennenteil
- 40
- Schlitzhohlleiterbereich
- 50
- Primärleiter
- 51
- Sekundärwicklung
- 52
- Stromversorgung
- 53
- Zentraler Rechner
- 54
- AccessPoint
- 55
- Switch
- 56
- AccessPoint
- 59
- stationäre Einheit
