DE1947088A1 - Signalsystem fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

19A7088

8 MÖNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

GEGA

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES LTD. 15, 5-chome, Kitahama,
Higashi-ku
Osaka / Japan

Signalsystem für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Signalsystem für Schienenfahrzeuge mit Signalleitern entlang den Schienen und einer am Schienenfahrzeug angeordneten Antenne, wobei Antenne und Signalleiter jeweils wahlweise an einen Sender oder Empfänger angeschlossen sind und die Signalübertragung von den Signalleitern zur Antenne und umgekehrt induktiv erfolgt.

Die hohe Verkehrsdichte und die hohen Geschwindigkeiten im Eisenbahnwesen bereiten große Probleme. Zur Lösung dieser Probleme geht man dazu über, die Eisenbahn nicht mehr von Hand sondern mit Hilfe von Computern zu steuern. Optimale Betriebsbedingungen werden dann erfüllt sein, wenn ein Computer von einer zentralen Station mit entsprechender Kapazität sämtliche Eisenbahnzüge steuert,

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Das größte Problem ,das hierbei entsteht, liegt darin, eine Übertragung der Kontrolldaten vorzusehen, die eine ausreichende Zuverlässigkeit besitzt. Nun ruft der Eisenbahnzug einen derartig hohen Störpegel hervor, daß es entweder erforderlich ist, den Hutzpegel der Signaldaten zu erhöhen oder im Signalsystem Mittel vorzusehen, die die Störsignale unterdrücken. Auf andere Weise ist es sonst nicht möglich, eine zuverlässige Übertragung von Kontrollsignalen zu erzielen.

Ein vollautomatischer hochqualifizierter Betrieb von Eisenbahnzügen muß mit einer Signalübertragung und einem Signalempfang vor sich gehen, bei dem ein Kontakt zwischen dem Signalleiter, der entlang der Eisenbahnlinie angeordnet ist, und die Prozess- und Kontrolldaten des zentralen Computers leitet und der am Eisenbahnzug angeordneten Antenne nicht stattfindet.

Es ist ein Signalsystem bekannt, bei dem zur Übertragung von Signalen zwei parallele Signalleiter verwendet werden. Sind die Signalleiter von einem Signalstrom durchflossen, baut sich um die Leiter ein magnetisches Feld auf. Dieses magnetische Feld induziert in der am Eisenbahnzug befestigten Antenne eine Spannung. Diese Spannung, die einer bestimmten Information entspricht, wird an einen Empfänger, der der Antenne nachgeschaltet ist, weitergeleitet. Ein bekanntes Verfahren, um bei einem Signalsystem mit zwei parallelen Signalleitern die Störsignale zu kompensieren, besteht darin, die parallelen Signallei- · ter in bestimmten Abständen zu kreuzen. Die in den einzelnen Abschnitten hervorgerufenen Störsignale heben sich dann gegenseitig auf. Der Nachteil hierbei ist, daß bei dem Kreuzungspunkt die Übermittlung zwischen Antenne und den Signalleitern unterbrochen ist. Dadurch wird die Zuverlässigkeit eines solchen Signalsystems zur Steuerung

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von Eisenbahnzügen stark herabgesetzt. Bainit diese Methode überhaupt wirksam ist, müssen die Abschnitte, die durch die sich kreuzenden Signalleiter gebildet sind, solche Abstände aufweisen, daß die Phasenlage und die Intensitätsverteilung in den einzelnen Abschnitten sich etwa gleichen. Da der Störbereich eines elektrischen Zuges nicht sonderlich groß ist, sind die Abstände zwischen den Kreuzungspunkten sehr kurz. Dadurch werden die oben beschriebenen Schwierigkeiten noch größer.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Signalsystem für Schienenfahrzeuge vorzusehen, bei dem die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung besteht darin, daß drei in gleichem Abstand voneinander angeordnete Signalleiter vorgesehen sind, von denen der innere einen Signalstrom führt, der in Gegenphase zum Signalstrom der äußeren Leiter liegt, und daß am Schienenfahrzeug etwa in der Mitte zwischen den Signalleiterabständen zwei Antennen so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß sich die von den Signalleiterschleifen in den beiden Antennen induzierten Spannungen addieren.

Mit Hilfe der Erfindung wird erreicht, daß auch Störsignale innerhalb eines engen Bereichs unterdrückt werden. Außerdem'wird eine Unterbrechung der Signalübertragung durch Kreuzungspunkte der Signalleiter vermieden. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der ausführlichen Zeichnungsbeschreibung hervor.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Auführungsbeispiel der Erfindung.

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Pig. 2 zeigt die magnetische Verkettung von Signalleitern und Antennen, wobei eine Signaltibertragung von den Signalleitern zur Antenne erfolgt.

Fig. 3 zeigt ebenfalls die magnetische Verkettung von Signalleitern und Antennen, wobei eine umgekehrte" Signalübertragung wie in Pig. 2 erfolgt.

In Fig. 1 sind drei slgnalleiter 1, 2 und 3 gezeigt, die den Signalstrom führen. Die drei Leiter 1 bis 3 sind, parallel von nicht gezeigten Eisenbahnschienen gelegt. Sie weisen dabei voneinander einen gleichen Abstand auf. Die Signalleiter 1 bis 3 sind mit einem Sender oder Empfänger 4 verbunden. An einem nicht gezeigten Schienenfahrzeug sind Spulenantennen 51 und 52 so angeordnet, daß sie sich innerhalb der Leiterschleifen befinden und mit dem magnetischen Feld, das in den Leitern erzeugt wird, verkettet sind. Die Signalleiter 1 und 2 induzieren in der Spulenantenne 51 eine Spannung und die Signalleiter 2 und 3 induzieren eine Spannung in der Spulenantenne 52. Die beiden Antennen 51 und 52 sind so geschaltet, daß die"beiden induzierten Spannungen sich addieren. Die mit 6S und 7S bezeichneten Spannungen stellen Spannungen dar, die auf Grund von Störsignalen induziert werden. Hierauf soll später noch näher eingegangen werden.

Der Sender 4 ist mit den Signalleitern 1 bis 3 so verbunden, daß ein Signalstrom im Leiter 2 in Gegenphase liegt zum Signalstrom in den beiden äußeren Leitern 1 und 3. Das mit den beiden Antennen 51 und 52 verbundene Schaltglied 10 arbeitet erteprechend als Empfänger und nimmt die durch die Signalströme in den Leitern 1 bis

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induzierten Spannungen in den Antennen 51 und 52 auf.

Arbeitet im anderen fall des Schaltglied 10 als Sender, dann fließen die Signalströme durch di© Antennen, 51 und 52 und induzieren in den Leitern 1 und 3 ©ins Spannung, die in Gegenphase zur im Leiter i induzierten Spannung liegt. Diese Spannungen werden von -dea als !Empfänger arbeitenden Schaltglied 4 aufgenommen,

Pig. 2 gibt einen Zustand der magnetischen Verkettung zwischen Signalleiter und Antenne wMer, bei dem das Schaltglied 4 als Sender und das Schaltglied 10 als Smpfänger arbeiten. Die Antennen 51 und 52 sind dabei am Schienenfahrzeug befestigt. Aus der Zeichnung gehen außerdem die Anordnung der Antennen im Verhältnis zu den Signalleitern 1 bis 3 und die elektrische Verbindung der Antennen untereinander hervor. Die Feldlinien des von dqn Signalleitern 1 bis 3 hervorgerufenen Feldes sind mit 11 bezeichnet. Entsprechend dem unterschiedlichen Stromfluss in den Leiterschleifen 1 , 2 bzw. 2, 3 weisen die Feldlinien 11 eine unterschiedliche Richtung auf. Auf diese Weise werden in den Antennen 51 und 52 entgegengesetzt gerichtete Spannungen induziert. Werden nun die Antennen 51 und 52 so miteinander verbunden, daß sich die beiden Spannungen addieren, erhält man auf diese Weise das duroh die Signalleiter übertragene Signal.

Das obige Beispiel bezieht sich auf eine Signalübertragung, bei der die Antennen 51 und 52 Signale aufnehmen· · Das gleiche Prinzip findet im umgekehrten Falle Anwendung j bei dem eine Übertragung von Signalen von den. Antennen zu den Signalleitern erfolgt· Diesen Fall stellt Fig. 3 dar. Das Schaltglied 4 aus Fig* 1 stellt jetzt einen Empfänger und das Schaltglied 10 ein©» Sender dar.

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In diesem Fall führen die Antennen 51 und 52 den Signalstrom, der um die Antennen 51 und 52 ein magnetisches Feld aufbaut. Die magnetischen Feldlinien dieser Felder sind mit 14 bezeichnet. Die beiden magnetischen Felder induzieren in den Signalleitern 1,2 und 3 Spannungen, die vom Empfänger 4- aufgenommen werden.

Im folgenden soll beschrieben werden» wie die Störsignale die von außen kommen, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems unterdrückt werden. Es kann zunächst davon ausgegangen werden, daß die von einem elektrischen Schienenfahrzeug hervorgerufenen Störsignale über den Abstand von Signalleitern in etwa gleich sind. Bas bedeutet in diesem Fall, der Abstand zwischen den Signalleitern 1 und 3 oder der Abstand zwischen den Antennen 51 und 52. Duroh sie werden nun zwischen den Laitem 1 und 2 und den Leitern 2 und 3 jeweils zwei glsleligerichtete Spannungen induziert. Diese beiden Spannungen sind in Fig. 1 ^;t 6S und 7S beseiei3.net_e Wie bereits beschrieben, ist .dJ? Empfänger 4 am Ende -\er Signalleiter 1 bis 3 so mit ien leitern Yertsradetir;. äaß sich die induzierten Spar.nung©n addieren» Auf diese Weise werden die zunächst in gleiche Hiohtirag weisenden Storspannungen gegeneinander geschaltet,» so daß sie sich vor dem Eingang des Empfängers 4 in etwa zu UuIl addieren.

Wie bereits oben angeführt, werden mit Hilfe .des erfindungsgemäfiea Signalsystems nicht nur die Störsignale in einem größeren Bereich unterdrückt, sondern auch die Störsignale, die in dem verhältnismäßig kleinen Bereich eines elektrischen Schienenfahrzeugs entstehen. Außerdem/ tritt hierbei keine Unterbrechung der Übertragung zwischen Antenne und Signalleiter durch Kreuzen von Signalleitern auf, wie es bei einem bekannten System der Fall ist«

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Dadurch wird die Zuverlässigkeit des vorgeschlagenen Systems erheblich verbessert.

In der vorangegangenen Beschreibung wurde ein Ausführungsbeispiel"erläutert, bei dem die Antennen 51 und 52 senkrecht von den magnetischen Feldlinien durchsetzt werden. Das ist immer dann der Fall, wenn die Ebene der Antennen parallel zur Signalleiterebene liegt. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für einen wirksamen Betrieb des vorgeschlagenen Signalsystems. Eb reicht aus, wenn die beiden Antennen so angeordnet sind, daß in ihnen entgegengesetzt gerichtete Spannungen induziert werden.

Das erfindungsgemäße Signalsystem für Schienenfahrzeuge ist so beschaffen, daß es zur Überträgung der in den Signalleitern fließenden Signalströme der magnetischen Verkettung des durch die Signalströme aufgebauten Hagnetfeldes mit den am Schienenfahrzeug befestigten Antennen sich bedient. Daher ist es auch für solche Signalsysteme anwendbar, bei denen als Signalleiter koaxiale Kabel verwendet werden. Bei den Koaxialleitern entsteht zwar kein elektrisches Feld außerhalb des Leiters jedoch ein magnetisches Feld, das zur Übertragung von Signalen herangezogen werden kann.

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Signalsystem für Schienenfahrzeuge mit Signalleitern entlang den Schienen und einer am Schienenfahrzeug angeordneten Antenne, wobei Antenne und Signalleiter jeweils wahlweise an einen Sender- oder Empfänger angeschlossen sind und die Signalübertragung von den Signalleitern zur Antenne und umgekehrt induktiv erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß drei in gleichem Abstand voneinander angeordnete Signalleiter (i, 2, 5) vorgesehen sind, von denen der innere (2) einen Signalstrom führt, der in Gegenphase zum Signal der äußeren leiter' (1, 3) liegt und daß am Schienenfahrzeug zv/ei Antennen (51, 52) so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß sich die von den Signalleiterschleifen (1, 2 bzw. 2, 3) in den beiden Antennen (51, 52) induzierten Spannungen addieren.
2. 2. Signalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennen (51, 52) etwa in der Mitte zwischen &s Signalleiterabständen angeordnet sind.
3. 3. Signalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speisung der Antennen (51, 52} von einem im Schienenfahrzeug befindlichen Sender (10) so erfolgt, daß in den Antennen (51, 52) entgegengesetzt gerichtete magnetische Felder aufgebaut werden.
4. 4. Signalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen Spulenantennen sind.

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5. 5. Signalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (51, 52) am Schienenfahrzeug parallel zur Ebene der Signalleiter (1, 2, 3) angeordnet sind.

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