DE1780714B2

DE1780714B2 - Signalübertragungseinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1780714B2
Application number: DE1780714A
Authority: DE
Inventors: Noritake Suita Kurauchi; Masao Kamakura Kanagawa Sugi; Kenichi Sakai Yoshida
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1967-01-12
Filing date: 1968-01-12
Publication date: 1979-03-15
Also published as: US3617890A; DE1780732C2; DE1780713B2; FR1550835A; DE1780714C3; DE1780713A1; DE1780732A1; DE1780713C3; DE1780714A1

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 V_r 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

Patentansprüche:

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.