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Linienleiteranordnung zum Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen
und der Strecke, insbesondere für schienengebundene Fahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine Linienleiteranordnung zum Informati-oneaustausch zwischen Fahrzeugen
und der Strecke, insbesondere für schienengebundene Fahrzeuge, durch induktive Übertragung
von Wechselspannungen zwischen einer Doppelleitung und Empfangsspulen der Fahrzeuge.
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In der modernen Eisenbahnsignaltechnik gibt es neuere Verfahren zum
Sichern des Fahrzeugverkehrs auf Schienenwegen, bei denen beispielsweise im Gleisraum
entlang den Schienen verlegte Doppelleitungen, Linienleiter genannt, einen ständigen
Informationsaustausch zwischen den Fahrzeugen und Streckenüberwachungsgeräten ermöglichen.
Hierzu
ist. aus dem DBP 1 198 408 ein verfahren'- zür l@ahrortermittlung und Abstandssicherung
von bahngebundenen Fahrzeugen, die mit gleichartigen Sende- und Empfangseinrichtungen
ausgerüstet sind und mit einem parallel zur Bahn geführten Zeitungssystem in drahtloser
Verbindung stehen, das mindestens an einem Ende mit Sende- und Empfangseinrichtungen
ausgerüstet ist, bekannt. In die Doppelleitung werden zwei Wechselströme eingespeist,
wodurch eine stehende Welle erzeugt wird. Als Rufzeichen für die Fahrzeuge dient
ein bestimmter, entlang des Gleises nur einmal auftretender Zustand, z. B. das Minimum
der von den Strömen erzeugten Magnetfelder, das bei Änderung der Phasenlage
der Ströme zueinander die Doppelleitung durchläuft. Wird ein Fahrzeug von
dem Rufzeichen erreicht, so-wird im Fahrzeug ein Fahrortmelde- . Impuls abgegeben,
der zur Fahrortermittlung und Abstandssicherung in der svreckenseitigen Einrichtung
weiterverarbeitet wird. Die Praxis hat gezeigt, daß sich der Kapazitätsbelag der
Doppelleitung unter verschiedenen Witterungseinflüssen erheblich ändert. Diese Änderung
der Leitungseigenschaft hat zur Folge, daß die Genauigkeit in der Ortsbestimmung
nicht ausreichend ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linienleiteranordnung
anzugeben, die unabhängig von der jeweiligen Witterung konstante Übertragungseigenschaften
hat und dadurch eine genaue Ortsbestimmung zuläßt. Außerdem soll der Wellenwiderstand
der Doppelleitung möglichst klein sein, damit die streckenseitigen Geräte mit möglichst
wenig Sendeenergie auskommen.
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Gemäß der Erfindung-wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Leitung
der Doppelleitung aus einem Leiter mit einer diesen isoliert daion umgebenden. leitenden
Hülle besteht, wobei die Hüllen leitend miteinander verbunden sind.
Eine
derartige Doppelleitung kann vorzugsweise aus den' Innenleitern zweier an sich bekannter
Koaxialkabel bestehen, deren Außenleiter in vorgegebenen Abständen zirkular aufgetrennt
sind, wobei jeweils benachbarte Au2enleiterstücke leitend miteinander verbunden
sind.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht die Doppelleitung
aus zwei Koaxialkabeln, deren Außenleiter jedoch aus halbleitendem Material bestehen,
die in vorgegebenen Abständen leitend miteinander verbunden sind. Als halbleitendes
Material kann z. B. Leit-PYC Verwendung finden, das eine spezifische Leitfähigkeit
von 10-2 bis 1p-3 S/em besitzt. Als leitende Verbindung kann in vorteilhafter weise
zwischen den beiden Außenleitern auch ein längshomogener Steg vorgesehen werden,
der ebenfalls aus halbleitendem Material besteht. Diese Doppelleitung hat den großen
Vorteil, daß nach Verlegung keine besonderen Verbindungen mehr hergestellt zu werden
brauchen, weil der halbleitende Steg gleich bei der Kabelfertigung, z. B. durch
ein Spritzverf_ihren, mit gefertigt wird.
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Werden dagegen einzelne leitende Verbindungen zwischen den Außenleitern
vorgezogen, so können diese Verbindungen quer zur Zeitungsrichtung vorgesehen werden.
Hierdurch ergibt sich ein ganz markanter Phasenwinkelverlauf, der anhand eines Beispiels
noch näher beschrieben wird. Für manche Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, eine
lineare Phasenwinkeländerung zu erzielen.
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Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die Außenleiter innerhalb
der vorgegebenen Abstände diagonal leitend miteinander verbunden sind.
Nach
einem gesonderten Erfindungsmerkmal ist es für in vorgegebenen Abständen gekreuzte
Doppelleitungen vorteilhaft, Koaxialkabel zu verwenden, deren Außenleiter an den
Kreuzungsstellen zirkular unterbrochen und die Außenleiterstückeljeweils in Längsrichtung
des Linierleiters durchverbunden sind. Hierbei sind also die Außenleiter jeder Linienleitung
nicht unterbrochen und nicht untereinander verbunden. Diese Anordnung weist auch
wie alle anderen erfindungsgemäßen Linienleiteranordnungen einen witterungsunabhängigen
Phasenwinkelverlauf in Abhängigkeit -von der Zeitungslänge auf und ergibt eine zweite,
deckungsgleiche, aber urgekreuzte Doppelleitung, die wegen der durch die Kreuzungsstellen
der Innenleiter gegenüber diesen gegebenen Entkopplung unabhängig von den Innenleitern
zu ltbertragungszwecken verwendet werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine Linienleiteranordnung
mit linearem Phasenwinkelverlauf, Fig. 2 und 3 eine Linienleiteranordnung mit stufenförmigem
Phasenwinkelverlauf, Fig. 4 eine Linienleiteranordnung, bei der die beiden Leitungen
in vorgegebenen Abständen gekreuzt sind, Fig. 5 eine Linienleiteranordnung, bei
der als Außenleiter halbleitendes Material verwendet ist und beide Außenleiter durch
einen längshomogenen Steg aus halbleitendem Material verbunden sind.
Die
in Fig. 1 dargestellte linienleiteranordnu'be#,bte-hY aus zwei Koaxialkabeln L und
2, die aus je einem Innenleiter 3 und einem davon isolierten Außenleiter 4. besteht.
In vorgegebenen Abständen, die klein gegenüber der verwendeten Wellenlänge sind,
sind die Hüllen, also die Außenleiter 4, zirkular aufgetrennt und innerhalb jedes
dadurch vorgegebenen Abschnittes diagonal durch einen leitenden Verbinder 5 zusammengefügt.
Am Ende der Doppelleitung ist an deren Innenleitern 3 als Abschluß der Wellenwiderstand
30 vorgesehen. Bei dieser Doppelleitung und allen folgenden Beispielen ist
das elektrische Feld auf vorgegebene Räume mit witterungsunabhängigem Dielektrikum
beschränkt, so daß die elektrischen Eigenschaften dieser Linienleiteranordnung nicht
durch die Witterung beeinflußt werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Linienleiteranordnung liegt
in der Erhöhung des Kapazitätsbelages der Zeitung.
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Da der Wellenwiderstand der Leitungen bekanntlich mit steigendem Kapazitätsbelag
abnimmt, wird für einen vorgegebenen Strom im Linienleiter eine geringere Leistung
benötigt. Bei Anwendung der Linienleitung auf Anlagen nach dem DBP '! "i98 408 ist
ein höherer Kapazitätsbelag ebenfalls vorteilhaft, da wegen des vergrößerten Phasenmaßes
der Linienleiteranordnung eine geringere Betriebsfrequenz.erforderlich ist, was
Wiederum kleinere Verluste zur Folge hat.
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Bei der Betrachtung der magnetischen Feldstärke über der Zeitungsmitte
der Linienleiteranordnung ergibt sich für eine Empfangshöhe, die vorzugsweise größer
als der Leiterabstand ist, folgendes: Y Während bei einer einfachen Doppelleitung
wie auch bei der Anordnung mit längshomogenem Steg die dielektrischen Verschie-
I bungsströme gleichkäßig verteilt quer zur Zeitungsrichtung von
einem
Leiter zurd anderen verlaufen, fließen diese Ströme der
zwischen dem Innenleiter
und dem Außenleiter jeder einzelnen
Zeitung vorhandenen Teilkapazitäten vom
Außenleiter 4 über den jeweiligen Verbinder 5 zum Außenleiter 4 der
benachbarten
Zeitung. Diese Ströme fließen also in Zeitungsrichtung.
Die
einzelnen Verschiebungs-Teilströme im Außenleiter 4 addieren sich dabei,
so daß der Summenstrom zu den Verbindungsstellen 6 hin praktisch linear ansteigend
ist und in den Verbindern 5 den maximalen Wert hat. Das magnetische Feld des Stromes
im Verbinder 5 addiert sich geometrisch zu demjenigen Feld, das durch die im Innenleiter
3 und Außenleiter 4 fließenden Ströme erzeugt wird. Das resultierende magnetische
Feld für eine Empfangsspule über der Zeitungsmitte der beiden Koaxialkabel in einer
Höhe, die vorzugsweise größer ist als der Leitungs-
abstand, weist dann«einen
:Linear ansteigenden Phasenwinkelverlauf in Abhängigkeit von der Länge x auf, da
der Einfluß der im
Außenleiter 4 fließenden Ströme kompensiert wird. Wenn
die Empfangsspule nicht ausreichend hoch angebracht werden kann, ist es zwecks einer
besseren Kompensation günstig, den Verbinder 5 in einem leichten S-Bogen anzuordnen,
der sich der Mittellinie zwischen den Koaxialkabeln anschmiegt.
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Die Witterungsunabhängige Linienleiteranordnung nach Fig. 2 weicht
lediglich durch eine andere Art der Anordnung des Verbinders 5 ab. Hierbei sind
jeweils am Ende jedes Abschnittes die beiden Außenleiter quer zur Leitungsrichtung
leitend durch einen Verbinder 5 zusammengefügt. In diesem Fall wird die Phasenlage
des magnetischen Feldes an jeder Stelle des Abschnittes durch die geometrische Summe
der Ströme in den Innenleitern 3 und den Außenleiterstücken 4 bestimmt. Der ansteigende
Strom im Außenleiter 4 kompensiert infolgedessen die natürliche Phasendrdhung
des
Stromes im Innenleiter 3 innerhalb eines jeden Abschnit-jes. Dadurch wird
erreicht, da ß, längs derartiger Abschnitte keine Phasendrehung im magnetischen
Feld entsteht. Die Phasenlage des magnetischen Feldes in jedem Abschnitt wird durch
die Phasenlage des Stromes im Innenleiter 3 jeweils am Abschnittsanfang bestimmt.
Es ergibt sich eine stufenförmige Phasenwinkeländerung in Abhängigkeit von der Leiterlänge
x. Damit besteht die Möglichkeit, ahne die Verwendung zusätzlicher phasendrehender
Bauteile auf einfache Art und Weise stufige Phasenwinkelverläufe zu erzielen. Dies
kann z. B. zur Abschnittskennzeichnung verwendet werden.
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Fig. 3 zeigt eine Linienleiteranordnung mit zugehörigem Phasenwinkel-Diagramm,
bei der die Verbinder 5 auch quer zur Zeitungsrichtung angeordnet sind und das Ende
eines Au3enleiters in einem Abschnitt mit dem Anfang des im folgenden Abschnitt
benachbarten Außenleiters verbinden. Auch diese Anordnung ergibt einen stufenförmigen
Phasenwinkelverlauf.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
mit den beiden Koaxialkabeln beschränkt. Um z. B. noch andere Phasenverläufe zu
erzielen, können die Verbinder um Anfang oder in der Mitte bzw. am Anfang und am,
Ende jedes Abschnittes zwischen den Außenleitern der beiden Koaxialkabel vorgesehen
werden. Wird bei Verwendung üblicher Koaxialkabel nur in einem Abschnitt
am Abschnittsanfang und am Abschnittsende je ein Verbinder 5 zwischen den Außenleiterstücken
4 angebracht, so ergibt sich durch die gebildete Kurzschlui3schleife eine Schwächung
und/oder Phasendrehung des magnetischen Feldes über dem Linienleier, die als ortsfestes
Kennzeichen verwendbar ist.
Eine besondere witterungsunabhängige
Linienleiteranordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei sind die Koaaialleiter
1 und 2
in vorgegebenen Abständen gekreuzt. An den Kreuzungsstellen 7 sind
die Außenleiter 4 zirkular unterbrochen und jeweils in Längsrichtung des Linienleiters
durchverbunden. Diese Anordnung erfordert wegen der Kreuzung der Leitungen keine
Querverbinder, sondern Längsverbinder für benachbarte Außenleiter der beiden Kabel.
Die Außenleiter 4 bilden gegenüber den Innenleitern 3 eine zweite, ungekreuzte,
sonst aber deckungsgleiche linienförmige Doppelleitung, die unabhängig von den Innenleitern
zu besonderen Übertragungszwecken verwendet werden kann. f Fig. 5 zeigt eine fertigungstechnisch
vorteilhafte Linienleiteranordnung, die aus zwei Innenleitern 3 besteht, bei der
als Außenleiter 4 halbleitendes Material verwendet ist. Zwischen den Innen- und
Außenleitern ist Isolierstoff 8 vorgesehen. Die beiden Außenleiter 4 sind durch
einen längshomogenen Steg 9 aus halbleitendem Material verbunden, der einer dichten
Folge von Querverbindern entspricht. Diese Linienleiteranordnung hat auch einen
linearen Phasenwinkelverlauf. Wegen des um Größenordnungen höheren Längswiderstandes
derartiger Außenleiter ist eine Unterbrechung auch dann nicht erforderlich, wenn
änstelle des genannten Steges 9 einzelne mehr oder weniger leitende Verbinder verwendet
werden.