DE10334141A1

DE10334141A1 - System zur induktiven Zugsicherung

Info

Publication number: DE10334141A1
Application number: DE2003134141
Authority: DE
Inventors: Bernd Elling
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Zugsicherung mit mindestens einer gleichsseitigen Sendespule (6a, 6b) und mindestens einer zugseitigen Empfangsspule (5a, 5b), wobei die Spulen (6a, 6b bzw. 5a, 5b) jeweils von einem stabförmigen Antennenkern (3 bzw. 4) durchsetzt sind. Um die Nachteile einer aus mehreren Stabelementen zusammengeklebten Ferritantenne zu überwinden, ist vorgesehen, dass die Antenne (3, 4) als monolithischer Stab aus weichmagnetischem Kunststoff auf der Basis eines Komposit-Verbundwerkstoffes ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Zugsicherung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Induktive Systeme werden in vielen Varianten zum Informationsaustausch zwischen einer Streckeneinrichtung, beispielsweise einem Signal oder einem Stellwerk, und einem spurgebundenen Fahrzeug eingesetzt. Verbreitet sind insbesondere punktförmige und linienförmige Zugbeeinflussungssysteme. Dabei erfolgt die Übertragung der streckenseitig vorgegebenen Information mittels einer gleisseitigen Sendespule und einer zugseitigen Empfangsspule, wobei das sich zwischen den beiden Spulen während des Überfahrens der Empfangsspule ausbildende magnetische Wechselfeld hinsichtlich der Frequenz ausgewertet wird. In höher entwickelten Systemen werden modulierbare, hochfrequente Felder, beispielsweise im Bereich von 50 kHz, 100 kHz oder 850 kHz, verwendet. Für eine gute Kopplung zwischen Sende- und Empfangsspule und eine zuverlässige Übertragung ist die Bündelung des magnetischen Feldes, d. h. das Führen des magnetischen Flusses in den Spulen erforderlich. Dazu dienen Antennen, die die Spulen nach Art eines Kernes stabförmig durchsetzen. Bekannt sind Antennenkerne, die aus Ferritmaterial bestehen. Die üblichen Antennenlängen liegen zwischen 200 und 600 mm, wobei die Länge von der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Menge der auszutauschenden Informationen und der Energie, die für die Übertragung zur Verfügung steht, abhängt. Nachteilig ist, dass Ferrite aufgrund des Herstellungsprozesses auf der Basis eines Sinterverfahrens nur in begrenzten Dimensionen herstellbar sind. Die maximal erreichbaren Stablängen betragen 50 mm. Diese Ferritteile werden als Butzen bezeichnet. Um die erforderliche Antennenlänge zu er reichen, müssen im Allgemeinen zwischen 5 und 30 Butzen aneinander geklebt und mittels Spannstange zusammengehalten werden. Daraus resultieren prinzipbedingt schlechte mechanische und thermische Eigenschaften, die immer wieder Anlass zu Reklamationen geben. Alterungsprozesse können zu Qualitätseinbußen führen. Da die Zuverlässigkeit des Antennensystems wesentlich zur Funktionsfähigkeit der induktiven Zugsicherung beiträgt, ist die Sicherheit im Eisenbahnverkehr nicht immer in ausreichendem Maß gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und ein System zur induktiven Zugsicherung anzugeben, das sich durch ein zuverlässigeres Antennensystem auszeichnet.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch den monolithischen Aufbau des Antennenkernes entfällt die Notwendigkeit, den Antennenkern aus mehreren kurzen Stabelementen oder Butzen zusammenzukleben. Dadurch ergibt sich neben einfacherer und kostengünstigerer Fertigung auch eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Antennenkernes und damit letztlich der Sicherheit im Zugverkehr.

Das monolithische Antennenmaterial ist aus einem weichmagnetischen Kunststoff-Komposit-Verbundwerkstoff gebildet. Bei diesen Verbundwerkstoffen werden gemäß Anspruch 2 Kunststoffe auf der Basis funktionaler Polymere und Metall- oder Metalloxidpartikel zu Pulvergemischen vermengt, die unter Druck und Erwärmung miteinander verbunden werden. Auf diese Weise ist ein monolithischer Stab formbar, dessen mechanische und thermische Eigenschaften auch über einen langen Zeitraum hinweg konstant bleiben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 die Fotografie eines Antennenkernes nach dem Stand der Technik und
2 ein Spulenpaar mit Antennenkernen in schematischer Darstellung.
Aus 1 ist ersichtlich, dass ein herkömmlicher Ferritantennenkern aus n Butzen 1₁...1_n besteht, welche jeweils an den Stößen 2₁...2_n–1 zwischen den Butzen 1₁...1_n in Längsrichtung zusammengeklebt sind.
Um diesen gestückelten Aufbau zu vermeiden, ist erfindungsgemäß ein monolithischer Aufbau aus einem Kunststoff-Komposit-Verbundwerkstoff vorgesehen. Ein Antennenpaar mit zwei derartigen, quasi nahtlosen Antennenkernen 3 und 4 ist in 2 dargestellt. Dabei sind der Antennenkern 3 als Sendeantenne und der Antennenkern 4 als Empfangsantenne vorgesehen. Es ist aber auch bidirektionale Betriebsweise möglich. Beide Antennenkerne 3 und 4 können baugleich sein. Üblicherweise beträgt der Abstand der beiden relativ zueinander bewegten Antennen 3 und 4 zwischen ca. 140 und 200 mm. Dieser Abstand ist bei gleis- und zugseitigen Einrichtungen realisierbar. Die Antennenkerne 3 und 4 haben überwiegend eine Länge von ca. 600 mm, wobei der Durchmesser ca. 26 mm betragen kann. Die Antennenkerne 3 und 4 durchsetzen jeweils Spulen 5a, 5b und 6a, 6b. In eine weitere Spule 7a bzw. 7b kann der Antennenkern 3 bzw. 4 eingebettet sein. Die Bündelungswirkung der Antennenkerne 3 und 4 im Bezug auf das magnetische Feld ist durch einige Feldlinien 8 veranschaulicht.
Die monolithische Antennenstruktur ist wesentlich stabiler und durch geringere alterungsbedingte Änderungen der spezifischen Eigenschaften charakterisiert.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend dargestellte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims

System zur induktiven Zugsicherung mit mindesten einer gleisseitigen Sendespule (6a, 6b) und mindestens einer zugseitigen Empfangsspule (5a, 5b), wobei die Spulen (6a, 6b bzw. 5a, 5b) jeweils von einem stabförmigen Antennenkern (3 bzw. 4) durchsetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (3, 4) als monolithischer Stab aus weichmagnetischem Kunststoff auf der Basis eines Komposit-Verbundwerkstoffes ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Komposit-Verbundwerkstoff funktionale Polymere und Metall- oder Metalloxidpartikel enthält, die zu Pulvergemischen vermengt unter Druck und Erwärmung miteinander verbunden werden.