DE1947088C3 - Einrichtung zur Signalübertragung für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Signalübertragung für Schienenfahrzeuge, mit drei Sijnalleitern entlang des Fahrwegs und einer am Fahrfceug 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.

Eine derartige Einrichtung ist etwa im Eisenbahnwesen einsetzbar, dessen hohe Verkehrsdichte und hohe Geschwindigkeiten große Probleme bereiten. Zur Löfcung dieser Probleme ist man dazu übergegangen, 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. 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 Nutzpegel der Signaldaten zu erhöhen oder die Störsignale mit Hilfe der Signalübertragungseinrichtung zu unterdrücken. Auf andere Weise ist es sonst nicht möglich, eine zuverlässige Übertragung von Kontrollsignalen zu erzielen.

Ein vollautomatischer hochqualifizierter Betrieb von Eisenbahnzügen muß Signale übertragen und empfangen können, ohne daß der entlang der Eisenbahnlinie angeordnete und die Prozeß- und Kontrolldaten des zentralen Computers übertragene Signalleiter mit der am Eisenbahnzug angeordneten Antenne in Kontakt

steht ...

Es ist nun eine Signalubertragungsemnchtung (US-PS 3029 893) bekannt, bei der zur Übertragung von Signalen zwei parallele Signalleiter verwendet werden. Sind die Signalleiter von einem Signalstrom durchflossen, baut sich um diese 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. Das bekannte Verfahren, um bei einem Signalsystem mit zwei parallelen Signalleitern die Störsignale zu kompensieren, besteht darin, die parallelen Signalleiier in bestimmten Abständen zu kreuzen. Die in den einzelnen Abschnitten hervorgerufenen Störsignale heben sich dann gegenseitig auf. Der Nachteil hierbei ist, daß am Kreuzungspunkt die Übermittlung zwischen Antenne und den Signalleitern unterbrochen ist. Dadurch wird die Zuverlässigkeit einer solchen Signalübertragungseinrichtung bei der Steuerung von Eisenbahnzügen stark herabgesetzt. Damit 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.

Aus der FR-PS 15 22 384 ist nun eine besondere Anordnung der am Eisenbahnzug angebrachten Empfangsantennen bekannt. Durch diese Anordnung wird der Einfluß der in den Schienen fließenden Ströme ausgeschaltet. Die Anordnung eignet sich jedoch nicht für nebeneinander installierte Signalübertragungseinrichtungen.

Aus der US-PS 33 27 111 ist weiterhin eine Signalübertragungseinrichtung bekannt, die, durch Verwendung verschiedener Frequenzen, eine Abschnittskennzeichnung ermöglicht Hierzu sind drei Signalleiter und zwei Ströme mit verschiedenen Frequenzen liefernde Generatoren vorgesehen. Die Phasen dteser Ströme stehen jedoch in keinem feststehenden Verhältnis zueinander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von Übertragungsstörungen weitgehend freie Signalübertragungseinrichtung zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei der eingangs näher erläuterten Signalübertragungseinrichtung dadurch, daß die Signalleiter im wesentlichen geradlinig verlaufend in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, daß der innere Signalleiter einerseits und die beiden äußeren Signalleiter andererseits gegenphasig an einen Sender bzw. Empfänger angeschlossen sind und daß am Fahrzeug zwei Antennen jeweils etwa in der Mitte zwischen benachbarten Signalleitern so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß sich die von den Signalleitern in den beiden Antennen induzierten und einem im Fahrzeug befindlichen Empfänger zugeführten Spannungen addieren bzw. eine Speisung der Antennen von einem im Fahrzeug befindlichen Sender so erfolgt, daß in den Antennen entgegengesetzt gerichtete magnetische Felder aufgebaut werden.

Mit Hilfe der Erfindung wird erreicht, daß auch Störsignale innerhalb eines Nahbereichs unterdrückt wer-

den. Außerdem wird eine Unterbrechung der Signalübertragung durch Kreuzungspunkte der Signalleiter vermieden. Werden die beiden Antennen von einem im Fahrzeug befindlichen Sender gespeist, so heben sich die hierdurch aufgebauten, entgegengesetzt gerichteten magnetischen Felder in einiger Entiernung gegenseitig auf; benachbart angeordnete Signalübertragungseinrichtungen werden also nicht beeinflußt

Im Zusammenhang mit der Erfindung zweckmäßige Ausführungsformen der Antennen sind in den Unteransprächen beschrieben.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Signalübertragungseinrichtung,

F i g. 2 die magnetische Verkettung von Signalleitern und Antennen, wobei eine Signalübertragung von den Signalleitern zur Antenne erfolgt und

F i g. 3 ebenfalls die magnetische Verkettung von Signalleitem und Antennen, wobei eine umgekehrte Signalübertragung wie in F i g. 2 erfolgt.

In F i g. 1 sind drei Signalleiter 1,2 und 3 gezeigt, die den Signalstrom führen. Die drei Signalleiter 1, 2 und 3 sind parallel von nicht gezeigten Eisenbahnschienen verlegt. Sie weisen dabei voneinander einen gleichen Abstand auf. Die Signalleiter 1, 2 und 3 sind mit einer entweder als Sender oder als Empfänger ausgebildeten Anordnung 4 verbunden. An einem nicht gezeigten Schienenfahrzeug sind Spulenantennen 51 und 52 so angeordnet, daß sie sich innerhalb der Signalleiter 1, 2, und 3 befinden und mit dem magnetischen Feld, das in den Signalleitern 1,2 und 3 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 Spulenantunnen 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.

Eine als Sender ausgebildete Anordnung 4 ist mit den Signalleitern 1, 2 und 3 so verbunden, daß ein Signalstrom im Signalleiter 2 in Gegenphase zum Signalstrom in den beiden äußeren Signalleitern 1 und 3 liegt. Eine mit den beiden Spulenantennen 51 und 52 verbundene Anordnung 10 arbeitet entsprechend als Empfänger und nimmt die durch die Signalströme in den Signalleitern 1 bis 3 induzierten Spannungen in den Spulenantennen 51 und 52 auf.

Arbeitet im anderen Fall die Anordnung 10 als Sender, dann fließen die Signalströme durch die Spulenantennen 51 und 52 und induzieren in den Signalleitern 1 und 3 eine Spannung, die in Gegenphase zur im Signalleiter 2 induzierten Spannung liegt. Diese Spannungen werden von der als Empfänger arbeitenden Anordnung 4 aufgenommen.

F i g. 2 gibt einen Zustand der magnetischen Verkettung zwischen den Signalleitern 1,2 und 3 und den Spulenantennen 51 und 52 wieder, bei dem die Anordnung 4 als Sender und die Anordnung 10 als Empfänger arbeiten. Die Spulenantennen 51 und 52 sind dabei am Schienenfahrzeug befestigt. Aus F i g. 2 gehen außerdem die Anordnung der Spulenantennen 51 und 52 im Verhältnis zu den Signalleitern 1,2 und 3 und die elektrische Verbindung der Spulenantennen 51 und 52 untereinander hervor. Die Feldlinien des von den Signalleitern 1, 2 und 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 Spulenantennen 51 und 52 entgegengesetzt gerichtete Spannungen induziert. Werden nun die Spulenantennen 51 und 52 so miteinander verbunden, daß sich die beiden Spannungen addieren, erhält man auf diese Weise das durch die Signalleiter 1,2 und 3 übertragene Signal.

Das obige Beispiel bezieht sich auf eine Signalübertragung, bei der die Spulenantennen 51 und 52 Signale aufnehmen. Das gleiche Prinzip findet im umgekehrten Falle Anwendung, bei dem eine Übertragung von Signalen von den Spulenantennen 51 und 52 zu den Signalleitern 1, 2 und 3 erfolgt Diesen Fall stellt Fig.3 dar. Die Anordnung 4 aus F i g. 1 stellt jetzt einen Empfänger und die Anordnung 10 einen Sender dar. In diesem FaJl führen die Spulenantennen 51 und 52 den Signalstrom, der um die Spulenantennen 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 von der als Empfänger arbeitenden Anordnung 4 aufgenommen werden.

Im folgenden soll beschrieben werden, wie die Störsignale, die von außen kommen, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Signalübertragungseinrichtung unterdrückt werden. Es kann zunächst davon ausgegangen werden, daß die von einem elektrisch betriebenen Schienenfahrzeug hervorgerufenen Störsignale über den Abstand von Signalleitern in etwa gleich sind, d. h. in diesem Fall über den Abstand zwischen den Signalleitern 1 und 3 oder den Abstand zwischen den Spulenantennen 51 und 52. Durch sie werden nun zwischen Signalleitern 1 und 2 und den Signalleitern 2 und 3 jeweils zwei gleichgerichtete Spannungen induziert. Diese beiden Spannungen sind in F i g. 1 mit 6S und 75 bezeichnet. Wie bereits beschrieben, ist die als Empfänger arbeitende Anordnung 4 am Ende der Signalleiter 1, 2 und 3 so mit diesen verbunden, daß sich die induzierten Spannungen addieren. Auf diese Weise werden die zunächst in gleiche Richtung weisenden Störspannungen gegeneinander geschaltet, so daß sie sich am Eingang der Anordnung 4 etwa zu Null addieren.

Wie bereits oben angeführt, werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Signalübertragungseinrichtung 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. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung erheblich verbessert.

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

Die erfindungsgemäße Signalübertragungseinrich-

ng für fahrweggebundene Fahrzeuge ist so beschäfn, daß sie sich zur Übertragung der in den Signalleirn fließenden Signalströme der magnetischen Verketng des durch die Signalströme aufgebauten Magnetkies mit den am Fahrzeug befestigten Antennen beent 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Signalübertragung für Schienenfahrzeuge mit drei Signalleitern entlang des Fahrwegs und einer am Fahrzeug angeordneten Antenne, wobei Antenne und Signalleiter jeweils wahlweise an einen Sender oder Empfänger angeichlossen sind und die Signalübertragung von den Signalleitern zur Antenne und umgekehrt induktiv erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleiter (1,2,3) im wesentlichen geradlinig verlaufend in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, daß der innere Signalleiter (2) einerseits und die beiden äußeren Signalleiter (1, 3) andererseits gegenphasig an einen Sender (10) bzw. Empfänger angeschlossen sind und daß am Fahrzeug zwei Antennen (51, 52) jeweils etwa in der Mitte zwischen benachbarten Signalleitern (1, 2 bzw. 2, 3) so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß sich die von den Signalleitern (1, 2 bzw. 2, 3) in den beiden Antennen (51, 52) induzierten und einem im Fahrzeug befindlichen Empfänger zugeführten Spannungen addieren bzw. eine Speisung der Antennen (51, 52) von einem im Fahrzeug befindlichen Sender (10) so erfolgt, daß in den Antennen (51, 52) entgegengesetzt gerichtete magnetische Felder aufgebaut werden.

2. Einrichtung nach Anspruch '«, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen Spulenantennen sind.

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

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