DE1780714B2 - Signalübertragungseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents
Signalübertragungseinrichtung für FahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Signalübertragungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, die
sich entlang einer Zweidraht-Übertragungsleitung mit räumlich getrennt parallel verlaufenden und sich
gegenseitig in regelmäßigen Kreuzungsintervallen überkreuzenden Leitern bewegen und zur Ankopplung
an das Magnetfeld eines von einer Signalquelle an die Übertragungsleitung abgegebenen, nachrichtenmodulierten Signalstroms eine an einen Empfänger angeschlossene, in unmittelbarer Nähe der Übertragungsleitung am Fahrzeug angebrachte Antennenanordnung
aufweisen und wobei Einrichtungen zur Kompensation der von den Kreuzungsstellen hervorgerufenen Signalunterbrechungen des von der Antennenanordnung
empfangenen Signals vorgesehen sind.
Aus der Zeitschrift »Signal und Draht«, 1964, Heft 2,
S. 17,18 sowie 1965, Heft 2, S. 21, ist eine Übertragungseinrichtung für Eisenbahnen bekannt, deren Übertragungsleitung zwei parallel zu den Geleisen verlaufende
Leiter aufweist, die sich in einer im wesentlichen parallel zur Erde verlaufenden Ebene in gleichbleibenden
Abständen überkreuzen. Die Antenne der bekannten Übertragungseinrichtung ist am Eisenbahnzug befestigt.
Kreuzungspunkte beeinflussen bei hochfrequenten Signalen die Signalübertragung zwischen Antenne und
Übertragungsleitung. An den Kreuzungspunkten kommt es zu Unterbrechungen, was bei der Übertragung kontinuierlicher Signale stört.
Aus »Brown-Boverie-Mitteilungen«, Band 52,
Nr. 9/10, September/Oktober 1965, Seiten 752 bis 760, ist es bekannt, zur Übertragung hochfrequenter Signale
von einer Zweidrahtleitung mit periodisch sich kreuzenden Leitern zwei Antennen zu benutzen, die im Abstand
voneinander angeordnet sind und deren Er.'.pfangssi
gnale einander überlagert werden. Die Empfangssignale
werden vor der Überlagerung zur Kompensation der von den Kreuzungsstellen hervorgerufenen Signalunterbrechungen um 90° gegeneinander phasenverschoben. Durch die sich überkreuzenden Leiter der
Übertragungsleitungen sollen Störeinflüsse äußerer Signalquellen eliminiert werden. Da sich die Leiter in
regelmäßigen Intervallen überkreuzen, heben sich die längs der Übertragungsleitung von den äußeren
Störfeldern induzierten Ströme gegenseitig auf. Dieser
Zweck wird um so besser erreicht, je kleiner die
Kreuzungsintervalle sind. Bei der vorstehend erläuterten bekannten Signalübertragungseinrichtung müssen
zur Kompensation der von den Kreuzungsstellen hervorgerufenen Signalunterbrechungen in Längsrich-
tung der Übertragungsleitung zwei voneinander beabstandete Antennenspulen vorhanden sein. Aufgrund der
Gegeninduktion zwischen den beiden Antennenspulen muß ein relativ großer Mindestabstand zwischen den
Spulen eingehalten werden, da die durch Gegeninduk
tion von der einen Spule in der anderen Spule erzeugten
Induktionsström; die Ausgangsspannung dieser Spule vermindern. In Anbetracht der ohnehin geringen
Empfangsleistung der Antennenspulen und der relativ hohen Störpegel auf der Übertragungsleitung, müssen
diese Nebenerscheinungen jedoch in besonderem Maß beachtet werden. Dies gilt um so mehr, als es relativ
schwierig ist, weitgehend störungsfreie Anbringungsorte für die Antennenspulen an dem Fahrzeug, insbesondere der Lokomotive zu finden.
Es hat sich gezeigt, daß Systeme mit zwei eine einzige Antennenanlage der vorstehend erläuterten Art bildenden Antennen die minimale Länge der Kreuzungsintervalle festlegen. Das minimale Kreuzungsintervall ist
vom Abstand der beiden Antennenspulen abhängig. Da
jedoch der Abstand der Antennenspulen, wie vorstehend erläutert wurde, nicht beliebig verringert werden
kann, lassen sich auch die Kreuzungsintervalle nicht willkürlich verkleinern. Dies hat zur Folge, daß der
Zweck einer derartigen Übertragungsleitung mit sich
kreuzenden Leitern nicht optimal erreicht werden kann.
In der Praxis müssen also hierbei Störeinflüsse aufgrund äußerer Strahlungsquellen in Kauf genommen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie bei einer SignalUbertragungseinrichtung für Fahr
zeuge, die sich entlang einer Leitung mit in regelmäßi
gen Intervallen sich überkreuzenden Leitern bewegen, eine gleichmäßige Amplitude des Empfangssignals bei
sich bewegendem Fahrzeug erreicht werden kann, ohne ein Anwachsen von Störungseinflüssen aufgrund äuße
rer Strahlungsquellen in Kauf nehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Kompensation der Signalunterbrechungen eine zweite
Zweidraht-Übertragungsleitung mit räumlich getrennt parallel verlaufenden und sich gegenseitig in regelmäßi
gen Kreuzungsintervallen überkreuzenden Leitern
vorgesehen ist, die der ersten Zweidraht-Übertragungsleilung um ein halbes Kreuzungsintervall verschoben
parallel überlagert ist und daß die in den beiden
Zweidraht-ÜbertragungsleJtungen angeregten Signalströme
eine Phasendifferenz von 90° haben. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits die Vorteile der bekannten
Zweidraht-Übertragungsleitung, nämlich leichte Instalüerbarkeit und mechanische Stabilität sowie Störsicherheit
gegenüber äußeren Störfeldern beibehalten werden, andererseits aber Amplitudenschwankungen des
von der Antennenanordnung abgegebenen Empfangssignals vermieden werden.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden,
und zwar zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Signalübertragungseinrichtung mit zwei Zweidraht-Übertragungsleitungen,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Signalübertragungseinrichtung nach F i g. 1,
F i g. 3 ein Vektordiagramm des Magnetfelds, welches durch eine Übertragungsleitung nach F i g. 1 erzeugt
wird,
Fig_4A und 4B Querschnitte durch die Übertragungsleitungen
einschließlich der dazu g.'hörenJen
Magnetfelder und
Fig.5 ein Schaltbild einer Antennenanordnung der
Signalübertragungseinrichtung nach F i g. 1.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 Gleise einer Eisenbahn, 4 eine aus zwei Zweidrahtleitungen bestehende
Übertragungsleitung und 3| und 32 bezeichnen
zwei Antennen.
Die Zweidrahtleitungen weisen je zwei in einer Ebene angeordnete elektrisch leitende Drähte 5, 6 bzw. 5', 6'
auf. Die Drähte 5, 6 bzw. 5', 6' überkreuzen sich paarweise und bei jedem Paar liegen die Kreuzungspunkte
in gleichem Abstand voneinander. Die Drähte 5, 6 bzw. 5', 6' eines jeden Paares liegen, wie in den F i g. 1
und 2 dargestellt, parallel zueinander. Die Kreuzungspunkte des einen Drahtpaares liegen hierbei in der
Mitte zwischen zwei Kreuzungspunkten des anderen Drahtpaares. In die Drahtpaare 5, 6 und 5', 6' werden
elektrische Signale mit einer Phasendifferenz von π/2, eingespeist, d.h. die Drahtpaare werden durch zwei
identische Signale, welche mit der Phasendifferenz von π/2 voneinander gesendet werden, erregt.
Das von einer einzelnen Antenne, z. B. an der Schnittlinie b-b'\n der Fig.2 empfangene Signal kann
durch einen Vektor 6| (F i g. 3) ausgedrückt werden.
Dieser Vektor resultiert aus den beiden Vektoren 5| und S2, die jeweils dem Empfangssignal vjn einem der
Drahtpaare 5, 6 bzw. 5', 6' zugeordnet werden können. Das Empfangssignal an Jer Schnittlinie c-c', welche wie
die Schnittlinie b-b' zwischen zwei Kreuzungspunkten liegt, kann durch den Vektor 62 ausgedrückt werden.
Der Abstand der beiden Schnittlinien b-b' bzw. c-c' entspricht hier der Hälfte des Abstandes zwischen zwei
Kreuzungspunkter: eines der Drahtpaare. Die Phase der
induzierten Spannung des Drahtpaares 5,6 ist aufgrund des Kreuzungspunktes dieses Drahtpaares entgegengerichtet.
In gleicher Weise kann man der zwischen zwei Kreuzungspunkten liegenden Schnittlinie a-a', deren
Abstand zur Schnittlinie c-c'gleich dem halben Abstand zweier Kreuzungspunkte eines Drahtpaares ist, und der
Schnittlinie d-d', für deren Lage und Abstand das Gleiche gilt, die Vektoren 63 und 64 zuordnen. Das
empfangene Signal kann daher niemals Null sein, wählt man für den Betrag jedes einzelnen der Vektoren 61 bis
64 die Bezeichnung Vr für die Beträge der Vektoren 5|
und 5Ί die Bezeichnung V\ und für die Beträge der
Vektoren S2 und 5'2 die Bezeichnung V2, so gilt folgende
Gleichung:
In den Fig.4A und 4B sind die Magnetfelder für ein Drähtepaar 5 und 6 dargestellt. Die Pfeile geben die
Richtungen der Magnetfelder an, und zwar für die Schnittlinien a-a' und b-b' in der Fig.2. Das gleiche
kann für das Drähtepaar 5' und 6' dargestellt werden.
Allerdings sind die Magnetfelder der beiden Drähtepcare
an derselben Schnittlinie entgegengesetzt gerichtet Die Richtungsumkehr findet für jedes urähtepaar 5, 6
bzw. S', 6' an seinen Kreuzungspunkten statt. Auf diese Weise können Interferenzen mit anderen Sende- und
Empfangsstationen, welche durch Ausstrahlung der Übertragungsleitung nach außen hin entstehen können,
unterbunden werden. Gleichfalls können Störungen und elektromagnetische Wellen die Übertragungsleitung
nicht beeinflussen.
In der F i g. 5 ist ein Schaltbild dargestellt, gemäß dem die beiden Antennen 3, und 32 miteinander verbunden
sind. Die Antennen sind mit einem Abstand voneinander montiert, der dem Abstand zweier Kreuzungspunkte
eines Drahtpaars entspricht. Die entsprechenden
J5 Anschlüsse 1Oi und IO2 der Antennen 3| und 32 sind
miteinander verbunden, während die anderen Anschlüsse 9i und 92 die Ausgangsklemmen bilden. Da nun die
Magnetfelder eines Drahlpaares an zwei Punkten auf der Übertragungsleitung, welche den Abstand zweier
Kreuzungspunkte besitzen, einander entgegengerichtet sind, erscheint ein zusammengesetztes Empfangssignal
an den Ausgangsklemmen 3| und 32 uer beiden
verbundenen Antennen 3|,32. Störungen und interferierende
elektrische Wellen erscheinen an den Ausgangsklemmen 9i und 92 nicht. Wird an den Klemmen 9; und 92
ein Signal eingespeist, um es in die Übertragungsleitung 4 einzukoppeln, dann sind die Richtungen der an der
Antenne angeregten Magnetfelder einander entgegengesetzt. Das von den Antennen nach außen abgestrahlte
elektromagnetische Feld hat wechselweise entgegengesetzte Phasen, so daß die abgestrahlte Energie zu Null
resultiert. Dadurch werden Interferenzen mit anderen Sende- und Empfangsstationen durch die Antennenabst
rahi-jpg vermieden.
Die Antennen, welche bei der Erfindung zur Anwendung kommen, können Ferrit-KeiTie u.dgl.
besitzen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Signalübertragungseinrichtung für Fahrzeuge,
insbesondere Eisenbahnen, die sich entlang einer Zweidraht-Übertragungsleitung mit räumlich getrennt parallel verlaufenden und sich gegenseitig in
regelmäßigen Kreuzungsintervallen überkreuzenden Leitern bewegen und zur Ankopplung an das
Magnetfeld eines von einer Signalquelle an die Übertragungsleitung abgegebenen, nachrichtenmodulierten Signalstroms eine an einen Empfänger
angeschlossene, in unmittelbarer Nähe der Übertragungsleitung am Fahrzeug angebrachte Antennenanordnung aufweisen, und wobei Einrichtungen zur
Kompensation der von den Kreuzungsstellen hervorgerufenen Signalunterbrechungen des von
der Antennenanordnung empfangenen Signals vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Kompensation der Signalunterbrechungen eine zwei« Zweidraht-Übertragungsleitung (5', 6')
mit räumlich getrennt parallel verlaufenden und sich gegenseitig in regelmäßigen Kreuzungsintervallen
überkreuzenden Leitern vorgesehen ist, die der ersten Zweidraht-Übertragungsleitung (5,6) um ein
halbes Kreuzungsintervall verschoben parallel überlagert ist, und daß die in den beiden Zweidraht-Übertragungsleitungen (5, 6; 5', 6') angeregten Signalströme eine Phasendifferenz von 90° haben.
2. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antennenanordnung zwei in Längsrichtung der Z./eidraht-Übertragungsleitungen räumlich getrennt angebrachte gleichartige Antennenelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand der Antennenelement (31, 32) ein einfaches oder ein ungeradzahliges Vielfaches des
Kreuzungsintervalls ist und die Antennenelemente (31,32) zur additiven Überlagerung ihrer Empfangssignale verbunden sind.
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FR1550835A (de) | 1968-12-20 |
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