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Die Erfindung betrifft Steckverbindung zwischen zwei Fahrzeugteilen eines schienengebundenen Fahrzeuges, insbesondere Zug, zur Verbindung eines Kabels für ein Ethernet-Netzwerk, zur Übertragung von hohen Datenraten, bestehend aus einem Steckerelement und einem Buchsenelement.
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Zwei Zugteile werden einmal mittels einer mechanischen Kuppelvorrichtung und einer elektrischen Steckverbindung miteinander verbunden. Die elektrische Steckverbindung umfasst alle elektrischen Verbindungen, die für den Betrieb eines Zuges erforderlich sind. Zur Verbindung eines Datenkabels zwischen zwei Zugteilen bestehen besondere Anforderungen an die Steckverbindung.
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Insbesondere elektrische Steckverbindung zur Datenübertragung müssen besondere Kriterien erfüllen, um eine sichere Übertragung von elektrischen Signalen zu gewährleisten.
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In modernen Zügen besteht ein besonderes Interesse daran die schnelle Ethernet Netzwerktechnik nutzen zu können, um Informationen zwischen den Zugteilen auszutauschen.
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Bekannt sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Herstellung einer Datenverbindung zwischen zwei Zugteilen. So besteht die Möglichkeit ein Modulationsverfahren zu verwenden, bei dem ein zu übertragendes Nutzsignal, dem sogenannten Träger, verändert (moduliert) wird. Durch die Modulation kann das niederfrequente Nutzsignal in ein hochfrequentes Übertragungssignal umgewandelt werden. Die Nachricht bzw. das Nutzsignal wird auf der Empfangsseite durch einen Demodulator wieder zurückgewonnen. In jedem Zugteil ist dafür ein Modem installiert, das die Signale zur Überwindung der Verbindungsstelle moduliert als auch demoduliert.
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Auch ist es bekannt, die Netzwerksignale berührungsfrei zu übertragen. Hierzu sind beispielsweise Lichtkopplungssysteme oder elektromagnetisch Übertragungstechniken bekannt. Diese Übertragungswege sind allerdings nicht ohne weiteres zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten geeignet.
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Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Steckverbindung für schienengebundene Fahrzeuge vorzuschlagen, die eine zuverlässige Datenübertragung für ein Ethernet-Netzwerk gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einer Steckverbindung gelöst, die zur Übertragung einer Datenrate von mindestens 1 Gbit/s, acht Verbindungskontakte aufweist, die gemeinsam und paarig abgeschirmt sind, und die Einzelteile der Steckverbindung derart ausgeführt sind, dass die Steckverbindung eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 50.000 Zyklen aufweist.
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Steckverbindungen im Sinne der Erfindung sind Verbindungen die dafür geeignet sind eine Datenverbindung zwischen zwei Fahrzeugteilen eines schienengebundenen Fahrzeuges, insbesondere Zugs, herzustellen. Hierzu zählt die Verbindung eines Kabels für ein Ethernet-Netzwerk, das zur Übertragung von hohen Datenraten bestimmt ist. Eine derartige Steckverbindung besteht hier aus einem Steckerelement und einem Buchsenelement.
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Durch die gemeinsame Abschirmung der Verbindungskontakte wird erreicht, dass die Abschirmung relativ einfach hergestellt und im Ganzen sichergestellt werden kann.
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Um die Lebensdauer weiter zu verlängern, können die Einzelteile, insbesondere Verbindungskontakte der Steckverbindung, auch derart ausgelegt sein, dass die Steckverbindung eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 5000 Zyklen, insbesondere 50000 Zyklen, aufweist.
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Zur Veränderung der Steckzyklusfestigkeit sind dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten bekannt. So kann ein entsprechend abriebfestes Material ausgewählt oder eine abriebfeste Beschichtung auf die Kontaktflächen aufgetragen werden.
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In einer weiteren Ausführung können das Steckerelement und das Buchsenelement zweiteilig ausgeführt sein, sodass bei Verschleiß das verschlissene Teil ausgetauscht werden kann.
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Bei einer zweiteiligen Ausführung kann jeweils ein Teil ein Adapterteil sein. Dieses Adapterteil kann ein Kontaktverbindungselement und eine Buchse zum Einstecken eines Standard Netzwerkkabelsteckers oder eine Kabelklemmvorrichtung, zum direkten Anklemmen oder eine Quetschverbindung („Crimpen“) der Adern des Netzwerkkabels, umfassen.
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Das Kontaktverbindungselement zwischen Adapterteil und Stecker- oder Buchsenteil kann beispielsweise eine Steck-, Federkontakt- oder Kabelverbindung sein.
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Zur Vermeidung einer Verwechselung von Stecker- und Buchsenteil kann die Steckverbindung zumindest eine Einrichtung umfassen, die bewirkt, dass das Adapterteil und das Stecker- oder Buchsenteil nur in einer bestimmten Lage zusammengesetzt werden können bzw. sichergestellt ist, dass nur das Steckerteil oder das Buchsenteil auf ein dafür bestimmtes Adapterteil passt. Die Einrichtung kann zum Beispiel eine Nut-Federführung sein, auch denkbar ist eine bestimmte Anordnung oder Ausführung der Kontakte.
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Zur Sicherung der Verbindung zwischen Adapterteil und Steckerteil bzw. Buchsenteil können diese miteinander verschraubt sein.
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Des Weiteren kann die Abschirmung der Steckerverbindung derart ausgeführt sein, dass deren Schirmdämpfung zumindest annähernd der des Netzwerkkabels entspricht, vorzugsweise können die Gehäuseteile aus Metall bestehen, sodass das Gehäuse gleichzeitig die Abschirmung ist. Zur weiteren Verbesserung der Abschirmung an die Anschlussstelle des Netzwerkkabels kann eine Schirmauflage mittels einer 360°-Kontaktbürste sichergestellt werden, die mit der Abschirmung des Netzwerkkabels in Kontakt steht. Die Kontakte können zudem vergoldet sein.
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Im Interesse einer möglichst hohen Störsicherheit können die Verbindungskontakte derart angeordnet werden, dass die Verbindungskontakte korrespondierender Kabelpaare des Netzwerkkabels nebeneinander und zumindest die Verbindungskontakte direkt benachbarter Kabelpaare orthogonal zueinander angeordnet sind.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine automatische elektrische Kupplungsvorrichtung für ein schienengebundenes Fahrzeug, umfassend zumindest zwei Steckverbindungen, die derart angeordnet sind, dass die Fahrzeugteile wendefähig sind.
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Unter der Wendefähigkeit versteht man bei Zügen, dass die einzelnen Zugteile oder auch Waggons beidseitig, also am vorderen oder hinteren Zugteilende, angekuppelt werden können.
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Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
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In diesen zeigen:
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1 Zugteilenden mit den Kupplungsvorrichtungen
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2 eine Steckverbindung
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3 Prinzipskizze einer Steckerverbindung
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1 zeigt zwei Zugteilenden 2 mit den Kupplungsvorrichtungen 11, 12 zum Verbinden der Zugteile. Mit der Zugkupplung 11 werden die Zugteile mechanisch und mit der automatischen elektrischen Kupplungsvorrichtung 12 elektrisch gekoppelt. Die automatische elektrische Kupplungsvorrichtung enthält eine große Anzahl von Kontakten, die gespiegelt angeordnet sind, dass heißt, jeder Kontakt bzw. jede Kontaktverbindung ist doppelt vorhanden. So ist gewährleistet, dass der Zug wendefähig ist.
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Die gespiegelten Kontaktgruppen können in einem oder aber auch in zwei getrennten Kupplungsgehäusen untergebracht werden. Zum Verbinden der Kontakte werden die elektrischen Kupplungsvorrichtungen 12 gegeneinander gefahren, bis die Kontakte verbunden sind.
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Die automatische elektrische Kupplungsvorrichtung 12 umfasst unter anderem auch zwei spiegelbildlich angeordnete Steckverbindungen 1 für das Hochleistungs-Ethernet-Netzwerk.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Steckverbindung 1 mit einem Steckerelement 2 und einem Buchsenelement 3 als Teil der automatischen elektrischen Kupplungsvorrichtung 12.
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Das Steckerelement 2 und Buchsenelement 3 werden jeweils aus einem Adapterteil 5 und einem Stecker- 6 oder Buchsenteil 7 zusammengesetzt. Das Adapterteil 5 ist dafür ausgelegt fest in die automatische elektrische Kupplungsvorrichtung 12 eingebaut zu werden, jeweils zwei an jedem Zugteilende, spiegelsymmetrisch zur Zuglängsachse. Die Stecker- 6 und Buchsenteile 7 werden auf die Adapterteile 5 aufgesetzt, sodass je Zugverbindung jeweils zwei spiegelbildliche Verbindungen entstehen.
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Zur Vermeidung einer Vertauschung beim Aufstecken der Stecker- 6 und Buchsenteile 7 ist eine Kodierung vorgesehen, hier eine angedeutete Stift /Nut Vorrichtung.
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In 3 ist zum besseren Verständnis eine Prinzipskizze einer Steckerverbindung 1 in Schnitt dargestellt. Die Adapterteile 5 können auf Stecker- und Buchsenseite im Wesentlichen gleich aufgebaut sein. Das Netzwerkkabel 4 ist beispielhaft in eine Buchse (15) eingesteckt, die im Gehäuse des Adapterteils integriert ist. Die Adern des Netzwerkkabels 4 können aber auch an eine Kabelklemmvorrichtung (17) angeklemmt oder bevorzugt als Quetschverbindung („Crimpen“) werden, die im Adapterteil 5 integriert ist.
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Das Gehäuse 8 ist ein Metallgehäuse, das gleichzeitig die Abschirmfunktion übernimmt. Zur Sicherstellung einer einwandfreien Abschirmung kann zusätzlich eine vergoldete Kontaktbürste (nicht dargestellt) vorgesehen werden, die einen sichere Verbindung zwischen Netzwerkkabelabschirmung und Gehäuse gewährleistet.
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Ein wesentlicher Punkt bei derartigen Verbindungen ist die Steckzyklusfestigkeit, die bei Zugverbindungen wesentlich höher liegen muss, als bei vergleichbaren Industriesteckverbindungen. Netzwerkkabel, für ein Ethernet-Netzwerk mit einer Übertragungsdatenrate von mindestens 1 Gbit/s, weisen acht Einzeladern auf, wobei jeweils zwei miteinander verdrillt sind, sodass auch acht Verbindungskontakte, Buchse und Stecker (9a, b), notwendig sind. Diese müssen derart ausgeführt sein, dass die Steckverbindung die geforderte Steckzyklusfestigkeit aufweist. Ausführungen dazu sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Entscheidend ist auch die Positionierung der Kontakte und deren Abschirmung, um eine verlustarme Durchleitung des Datenstroms zu gewährleisten. Die Verbindungskontakte 9a, b sind dazu derart angeordnet, dass die Verbindungskontakte 9a, b korrespondierender Kabelpaare des Netzwerkkabels 4 nebeneinander und zumindest die Verbindungskontakte 9a, b direkt benachbarter Kabelpaare orthogonal zueinander angeordnet sind. Bei einer nicht zu vermeidenden parallelen Anordnung zweier Kabelpaare sollten deren Verbindungsachsen möglichst weit auseinanderliegen.
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Alle Kontakte sind in/an Kontaktträgern 16 befestigt, die aus einem isolierenden Material, z. B. Kunststoff, gefertigt sind. Das Kontaktverbindungselement 10 kann wie gezeigt Steckkontakte aufweisen, wobei hier auch andere technische Lösungen, wie Federkontakte, denkbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbindung
- 2
- Steckerelement
- 3
- Buchsenelement
- 4
- Netzwerkkabel
- 5
- Adapterteil
- 6
- Steckerteil
- 7
- Buchsenteil
- 8
- Gehäuse
- 9a, b
- Kontakt
- 10
- Kontaktverbindungselement
- 11
- Zugkupplung
- 12
- elektrische Kupplungsvorrichtung
- 13
- Fahrzeugteile
- 14
- Verdrehschutz
- 15
- Kabelklemmvorrichtung/-Buchse
- 16
- Kontaktträger
- 17
- Quetschverbindung („Crimpkontakt“)
