DE1812489A1

DE1812489A1 - Fahrspur-Nachrichtenuebermittlungsanlage fuer fahrende Zuege

Info

Publication number: DE1812489A1
Application number: DE19681812489
Authority: DE
Inventors: Ogilvy Harry Heggie
Original assignee: British Railways Board
Current assignee: British Railways Board
Priority date: 1968-01-15
Filing date: 1968-12-03
Publication date: 1969-08-07
Also published as: US3585505A; FR1593257A; GB1206811A; JPS4919368B1; AT296382B; CH491776A; BE724349A; SE340632B; NL6817565A

Description

BRITISH RAILWAYS BOARD, 222, Marylebone Road, London, N.W.l,

England

"Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage für fahrende Züge"

Die Erfindung betrifft eine Schienen- bzw. Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage, wobei eine induktive Kopplung zwischen Fahrspur und Zug zur Übertragung von Informationen vorgesehen ist. Sie betrifft im besonderen eine Anlage mit einer Paralleldrahtleitung, welche die Informationen in Form elektrischer Ströme trägt, die entweder ein Magnetfeld zur induktiven Kopplung hervorrufen oder die durch das Magnetfeld der induktiven Kopplung induziert werden, wobei die Paralleldrahtleitung mindestens aus einem isolierten und sich längs der Fahrspur erstreckenden Leiter und entweder einem weiteren isolierten Leiter oder eine Schiene der Fahrspur besteht.

Die Übertragungsleitung in einer Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage dieser Art ist normalerweise in Bodenhöhe und dann, wenn sie aus zwei isolierten Leitern besteht, z.B. auf den Schwellen und zwischen den Schienen geführt. Die Leiter werden z.B. mit einem Abstand von 3o cm voneinander angeordnet. Sie sind ausreichend isoliert, um unter der Voraussetzung günstiger Bodenverhältnisse FreiIuftbedingungen zu gewährleisten.

Wenn sich die Bodenverhältnisse verschlechtern, z.B. infolge Schneefall, starken Regens oder Überschwemmung, können die Freiluftbedingungen nicht länger gegeben sein. Es wird dann verstärkte Dämpfung auftreten und eine Änderung des Wellenwiderstandes (charakteristischen Scheinwiderstandes). Diese Effekte führen wiederum zu einer Verminderung des Signalpegels, was wiederum

909832/09AA

™"c —

dann, wenn der Sender nicht mit einer ausreichend hohen Ausgangsleistung arbeitet, zu einem Ausfall der Nachrichtenübermittlung führen kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Nachrichtenübermittlungsanlage der eingangs erläuterten Art so auszubilden, daß die Dämpfung und der Wellenwiderstand bei allen Bodenverhältnissen auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindung^mäß dadurch gelöst, daß die Übertragungsleitung aus einem Paar isolierter Leiter besteht, daß jeder Leiter ein leitendes Teil aufweist, das am Leiter dicht anliegend sich mit ihm erstreckt und derart angeordnet ist, daß es nicht wesentlich auf die induktive Kopplung einwirkt, und daß jeweils ein, einem isolierten Leiter zugeordnetes Teil mit einem entsprechenden Teil des anderen isolierten Leiters kurzgesc&ossen ist.

Die den isolierten Leitern zugeordneten jeweiligen leitenden Teile bestehen vorteilhafterweise aus einer Metall-Ummantelung des isolierten Leiters, wobei mindestens die Ummantelung eines der isolierten Leiter in einzelne, voneinander isolierte Abschnitte unterteilt ist.

Es können nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung auch beide Ummantelungen in voneinander isolierte Abschnitte unterteilt sein, wobei dann die jeweiligen Abschnitte der Ummantelung eines Leiters mit dem nächstliegenden Ummantelungsabschnitt des anderen Leiters kurzgeschlossen sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, wobei die '■■ Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage eine Paralleldrahtleitung aufweist, die aus einem isolierten Leiter und einer Schiene der Fahrspur besteht, ist der isolierte Leiter mit einem an ihm dicht anliegenden und sich mit ihm erstreckenden leitenden Teil versehen, das die induktive Kopplung praktisch nicht stört und dieses Teil ist mit der Schiene kurzgeschlossen.

909832/0944 "³"

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Schemazeiehnungen näher erläutert. Es zeigt:

Pig.l eine typische Anordnung von Fahrspur-Leitern, Fig.2 ein zugehöriges Ersatzschaltbild,

Fig·?* ^ und 5 weitere Ersatzschaltbilder zum erleichterten Verständnis der theoretischen Betrachtung von Fahrspur-Leitern unter bestimmten Fahrspurbedingungen, und

Fig.6 und 7 zwei Ausbildungen von erfindungsgemäßen Fahrspur-Leitern.

Die Fig.l zeigt eine übliche Anordnung einer Paralleldrahtleitung, die aus den Leitern A und B besteht, welche etwa im Abstand von jk> cm voneinander angeordnet und längs der Fahrspur auf den Schwellen S festgelegt sind. Diese Leitung ergibt ein vertikal gerichtejtes elektromagnetisches Feld H am Punkt X, z.B. 3° cm über dem Schwellenniveau. In umgekehrter Weise kann auch im Punkt X ein Feld erzeugt werden, um in der Paralleldrahtleitung einen Strom zu induzieren. Die Leiter A,B besitzen einen zentralen leitenden Kern 1, der von einer Isolation 2 umgeben ist.

In Fig.2 ist ein Ersatzschaltbild für einen Längsbereich der Übertragungsleitung dargestellt, wobei Freiluftbedingungen unterstellt i sind. Die Dämpfung kann entsprechend der normalen Theorie berech- |

ρ net werden, wobei die Verluste sich aus den Beziehungen I. · R.

und V /R₂ ergeben. - :

In der Praxis treten jedoch Bodenverluste auf und unter extremen Verhältnissen können beide Leiter z.B. von Wasser oder Schnee bedeckt sein. Diese Bedingungen lassen sich näherungsweise anhand des Ersatzschaltbildes der Fig.j5 beschreiben. Die Kapazität C (Fig.l) der übertragungsleitung ergibt sich dann nicht mehr nur aus dem Leiterabstand, sie wird vielmehr in erster

Linie durch die Dicke der Isolation und deren Durchlässigkeit bestimmt, was durch die Kapazitäten Cg und C-. in Fig.5 dargestellt ist. Die Kapazität CU kann für die Zwecke dieser Beschreibung vernachlässigt werden,.so daß sich ein Ersatzschaltbild nach Pig.4 oder Fig.5 ergibt, wobei in Fig.5 die Kapazität CL in Verbindung mit dem Verlustleitwert G das Parallel-Äquivalent der Kapazität Co/2 und des Widerstandes FU darstellt.

Wenn die Verluste aufgrund der Bodenverhältnisse wesentlich werden, wird der durch den Widerstand FU fließende Strom durch die Kapazität Cp/2 bestimmt, da diese vorherrscht und im wesentlichen konsföit bleibt. Wenn daher der Widerstand FU (Fig.4) Null wird,

d.h. wenn der Verlustleitwert Q (Fig.5) Null Ist, dann sind au'ch

ρ
die Verluste infolge der Streuung Vp · G gleich Null.

In den Fig.6 und 7 sind zwei Lösungsbeispiele aufgezeigt, mit denen diese Wirkung unter Verwendung einer Übertragungsleitung, bestehend aus zwei isolierten Leitern A',B¹, erreicht werden kann. Jeder Leiter A',B^f der Fig.6 entspricht dem Leiter A und B von Fig.l und weist eine Leiterseele 1 und eine Isolation 2 auf. Darüberhinaus sind die Leiter A¹,B¹ mit einer dünnen Metall-Ummante lung 3 nach Art eines KoaxialRab§ls ausgerüstet. Die Metall-Ummantelung 3 dieser Leiter ist in Abschnitte ^¹, 3" usw. unterteilt, die jeweils voneinander isoliert sind und wobei jeweils sin Ummantelungsabschnitt eines Leiters mit dem entsprechenden Ummantelungsabschnitt des anderen Leiters durch eine Verbindung 4 kurzgeschlossen ist. Auf diese Weise wird die Bedingung erreicht, daß der Leitwert G Null wird. Da die Ummantelungsabschnitte jeweils voneinander isoliert sind, wird auch das Fließen eines Haut stromes (Skineffekt) verhindert. Da die vorstehend beschriebene Anordnung identisch ist mit einer Paralleldrahtleitung, ist auch das elektromagnetische Feld am Punkt X (Fig.l) im wesentlichen gleich. Darüberhinaus vermindert aber die infolge der kurzgeschlossenen Leitungsteile 3 erhöhte Kapazität den charakteristischen Scheinwiderstand (Wellenwiderstand) Z_Q. Auf diese Weise ist

-5-90 9832/09 44

der Leistungsbedarf wesentlich niedriger als bei einer Paralleldrahtleitung, wie sie in Fig.l dargestellt ist. Dementsprechend sind auch beachtliche Einsparungen bei der Sende- und/oder Empfangseinrichtung möglich.

•In Fig.7 entsprechen die Leiter A",B" wiederum den Leitern A und B, in'em sie eine Leiterseele 1 und eine Isolation 2 aufweisen. Sie sind ebenfalls mit einer Metall-Ummantelung versehen, wobei jedoch lediglich die Ummantelung 5 des Leiters A" in isolierte Abschnitte 2',j5" usw. unterteilt ist. Der Leiter B" besitzt in dieser Anordnung eine zusammenhängende Ummantelung j5. Der Leiter B" kann daher erforderlichenfalls als unabhängige koaxiale Übertragungsleitung verwendet werden.

In dem Fall, in dem die Paralleldrahtleitung aus einem isolierten Leiter und einer Schiene der Fahrspur besteht, entspricht dies der Anordnung gemäß Fig.1, lediglich mit der Ausnahme, daß der Leiter B" zusammen mit seiner Ummantelung j5 durch eine Schiene der Fahrspur ersetzt ist.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausbildung der Anordnungen gemäß Fig.6 und 7 ist die Ummantelung der Leiter durch eine Hilfslei- ; tung in Form eines in der Isolation verlaufenden Drahtes ersetzt, der dann in gleicher Weise in einzelne, voneinander isolierte Abschnitte unterteilt ist", wie die Ummantelung in Fig.6. Der drahtförmige Hilfsleiter des einen Leiters ist wie im vorstehend beschriebenen Fall der Metall-Ummantelung mit dem Hilfsdraht des ■ anderen Leiters kurzgeschlossen. Auf diese Weise wird eine weitere

^ .,,„.,_ .. ,der Erfindung zugrundeliegenden ι vorteilhafte Lösung des/Problems erreicht:.

- Ansprüche 9Ü9832/0944

Claims

Ansprüche

1. Schienen-Nachrichtenübermittlungsanlage für fahrende Züge, mit induktiver Kopplung zwischen Schienen und Zug zur Übertragung von Informationen, wobei eine sich längs der Fahrspur erstreckende Paralleldrahtleitung die Informationen in Form elektrischer Ströme trägt, die ein Magnetfeld für die induktive Kopplung erzeugen oder die in den Leitern durch ein Magnetfeld induziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Paralleldrahtleitung aus einem Paar (A,B) isolierter Leiter (l) besteht, von denen jeder von einem elektrisch leitenden Teil (J*?¹*!?¹'*?¹'^f) ©ng umgeben ist, und das derart angeordnet ist, daß es mit äer induktiven Kopplung nicht interferiert, und daß jeweils das einem isolierten Leiter zugeordnete TdI (3>3^! >Ί>^η>^>^x '') mit dem entsprechenden Teil des anderen isolierten Leiters"kurzgeschlossen ist.

2. Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den isolierten Leitern (A,B) zugeordneten Teile (3>3ⁱ,3"j3ⁱ'') aus einer Metall-Ummantelung des isolierten Leiters bestehen'und daß die Metall-Ummantelung mindestens eines dieser Leiter in voneinander isolierte Abschnitte unterteilt ist.

3. Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelungen beider isolierter Leiter (A,B) in voneinander isolierte Abschnitte (3^f,3",3^Mt) unterteilt sind.

h. Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage für fahrende Züge, mit induktiver Kopplung zwischen Fahrspur und Zug zur Übermittlung von Informationen, wobei eine Paralleldrahtleitung sich längs der Fahrspur erstreckt, . .' die Informationen in Form elektrischer Ströme trägt, welche entweder ihrerseits ein Magnetfeld für die induktive Kopplung erzeugen oder die in den Leitern mittels eines Magnetfeldes erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Paralleldrahtleitung aus einem isolierten Leiter zusammen mit einer Schiene der Fahrspur gebildet wird und daß der isolierte

-2-909832/0944

Leiter ein elektrisch leitendes Teil aufweist, das sich dicht an ihm anliegend mit ihm erstreckt und in einer die induktive Kopplung nicht störenden Weise angeordnet ist und daß das elektrisch leitende Teil mit der Schiene kurzgeschlossen ifet.

5· Fahrspur-Nachrichtenübermittlungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Teil aus einer Metall-Ummantelung des isolierten Leiters besteht, wobei die Ummantelung in einzelne·voneinander isolierte Abschnitte unterteilt ist.

9ÜBB32/0944