DE19520824C2 - Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung in Bahnanlagen - Google Patents
Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung in BahnanlagenInfo
- Publication number
- DE19520824C2 DE19520824C2 DE19520824A DE19520824A DE19520824C2 DE 19520824 C2 DE19520824 C2 DE 19520824C2 DE 19520824 A DE19520824 A DE 19520824A DE 19520824 A DE19520824 A DE 19520824A DE 19520824 C2 DE19520824 C2 DE 19520824C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transmission
- vehicle
- pass
- track
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 68
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241001235534 Graphis <ascomycete fungus> Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
- B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
- B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
- B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
- B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
- H03H7/1708—Comprising bridging elements, i.e. elements in a series path without own reference to ground and spanning branching nodes of another series path
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
- H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
- H03H7/1758—Series LC in shunt or branch path
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/28—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium using the near field of leaky cables, e.g. of leaky coaxial cables
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/18—Networks for phase shifting
- H03H7/19—Two-port phase shifters providing a predetermined phase shift, e.g. "all-pass" filters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Einrich
tung ist aus der DE-OS 22 32 296 bekannt. Dort wird über eine
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung berichtet, bei der sich ein
eine Strecke befahrendes Fahrzeug bei Annäherung an eine
erste gleisseitige Übertragungsschleife über diese auf draht
losem Weg bei einem Streckengerät meldet und die Übermittlung
von Fahranweisungen anfordert. Diese Anweisungen werden an
schließend über eine zweite gleisseitige Übertragungsschleife
an das Fahrzeug übermittelt. Das Fahrzeug ist hierzu mit
Sende- und Empfangseinrichtungen sowie fahrzeugseitigen Über
tragungsschleifen zur Übermittlung von Anforderungskennzei
chen und zum Empfangen der Fahranweisungen versehen.
Aus der DE 36 10 045 A1 ist eine Einrichtung zur Eigenortung
von spurgeführten Fahrzeugen auf einem Gleisnetz bekannt, bei
der an gesondert ausgewiesenen Ortungspunkten auch eine
Informationsübertragung an die Fahrzeuge stattfinden soll.
Hierzu sollen modulierte Wechselspannungen an die Fahrzeuge
zur Anwendung kommen, die auf den Fahrzeugen auf die Sendefrequenz
abgestimmte Durchlaßfilter durchlaufen.
Für die Übermittlung binärer Daten zwischen Fahrzeugen und
Streckengeräten kommen bevorzugt Übertragungsverfahren zur
Anwendung, bei denen die einzelnen Binärzeichen durch
Frequenzumtastung gebildet werden (DE 23 17 718 B2). Das
Binärzeichen der einen Wertigkeit wird dabei durch eine erste
und das der anderen Wertigkeit durch eine zweite Frequenz
dargestellt; beide Frequenzen werden vorzugsweise aus einer
gemeinsamen Grundfrequenz zwischen den beiden getasteten
Frequenzen erzeugt. Der Vorteil solcher Übertragungssysteme
mit Frequenzumtastung besteht darin, daß für die binären
Signalzustände eines zu übertragenden Datums wegen des in
Grenzen frei wählbaren großen Modulationshubes eindeutig
voneinander unterscheidbare Signale übermittelbar sind. Von
Nachteil ist jedoch, daß diese in der Frequenz verschiedenen
Signale sowohl in den fahrzeug- als auch in den streckensei
tigen Sende/Empfangseinrichtungen unterschiedliche Laufzeiten
aufweisen; durch diese unterschiedlichen Laufzeiten wird
insbesondere bei großen Modulationshüben die Gefahr von
empfangsseitig nicht erkennbaren Signalverfälschungen herauf
beschworen. Ferner besteht bei derartigen Übertragungsanlagen
das Problem, daß die beiden unterschiedlichen Frequenzen
regelmäßig auf dem Übertragungsweg zwischen Sender und
Empfänger meist auch unterschiedlich gedämpft werden, die
Übertragungsfunktion also nicht symmetrisch ist.
Ein weiteres Problem bei der punktförmigen Datenübertragung
zwischen Fahrzeugen und Streckengeräten ist die Energiever
sorgung der Gleisgeräte. So sollen von einem zentralen
Streckengerät aus meist eine Vielzahl von Gleisgeräten nicht
nur in unmittelbarer Nähe dieses Streckengerätes, sondern
auch in größerer Entfernung von einigen km bedient werden,
wobei die jeweils verfügbare Sendeenergie möglichst gering
sein soll; dabei soll es an den Gleisgeräten möglichst keine
zusätzliche Energieversorgung zum Verstärken der jeweils ein- bzw.
auszukoppelnden Signale geben.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Datenübertra
gungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,
die es ermöglicht, energiearme Signale im mW-Bereich über
längere Übertragungsleitungen im km-Bereich zwischen den
Sende/Empfangseinrichtungen ortsfester Gleisgeräte und einer
zentralen Streckengerät zu übertragen, ohne daß es für die
Informationsübertragung an vorbeilaufende Fahrzeuge oder von
vorbeilaufenden Fahrzeugen an das Streckengerät bei den
Gleisgeräten einer Verstärkung der Signale bedarf.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran
sprüchen angegeben. Als besonders vorteilhaft wird dabei die
Laufzeitanpassung gemäß Anspruch 2 angesehen.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeich
nung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung des punktförmigen
Übertragungssystems, in
Fig. 2 das Ersatzschaltbild dieses Übertragungssystems, in
Fig. 3 das Amplituden- und Laufzeitverhalten des Systems, in
Fig. 4 die Ausprägung eines speziellen Allpasses zur
Laufzeitanpassung, in
Fig. 5 das Ersatzschaltbild des Übertragungssystems bei
Laufzeitanpassung und in
Fig. 6 Darstellungen des Laufzeitverhaltens dieses Über
tragungssystems.
Fig. 1 zeigt schematisch ein spurgeführtes Fahrzeug F und
ein davon entferntes Streckengerät SG. Das Fahrzeug F befin
det sich zunächst an einer Position 1, an der eine schema
tisch angedeutete Fahrzeugantenne FA mit einer im Gleis ver
legten Empfangsantenne EA1 eines Gleisgerätes koppelt. Als
besonders vorteilhaft hinsichtlich der Optimierung des Über
tragungssystems hat sich dabei eine Fahrzeugantenne mit zwei
Windungen und eine Streckenantenne mit einer Windung gezeigt;
die geometrische Ausdehnung der Antennen richtet sich nach
der Anzahl der zu übertragenden Informationen, der Übertra
gungsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
über der gleisseitigen Antenne. Ein typisches Übertragungs
system sieht die Übermittlung von vier jeweils 100 bit um
fassenden Datentelegrammen bei einer Fahrgeschwindigkeit von
bis zu 270 km/h vor; die Datenrate beträgt dabei 57,6 kbit/s.
Die Mittenfrequenz der frequenzgetasteten Signale liegt bei
120 kHz; es wird eine Bandbreite von 60 kHz benötigt.
Ein fahrzeugseitiger Rechner FR veranlaßt über ein Modem FM
und die Fahrzeugantenne FA ständig oder in vorgegebenen
kurzen Abständen das Aussenden von Anforderungstelegrammen.
Diese werden von der gleisseitigen Empfangsantenne EA1 auf
genommen und über auch längere Kabel K1 an das Modem SM des
Streckengerätes SG gegeben, das diese einem Rechner SR zu
führt. Dieser Rechner erkennt aus den übermittelten Anfor
derungstelegrammen, welches Fahrzeug F die Übermittlung von
Fahranweisungen verlangt und veranlaßt daraufhin die Erarbei
tung bzw. den Abruf und die Aussendung von für dieses Fahr
zeug geltenden Fahranweisungen in Form von Datentelegrammen
über das Modem SM an die streckenseitige Sendeantenne SA2.
Diese Antenne befindet sich in einem gewissen Abstand in
Fahrrichtung hinter der streckenseitigen Empfangsantenne EA1
und ist über Kabel K2 mit dem Modem SM des Streckengerätes
verbunden. Wenn das Fahrzeug F beim Vorrücken die Position 2
erreicht hat, koppelt die Fahrzeugantenne FA mit der
streckenseitigen Sendeantenne SA2 und die vom Rechner SR des
Streckengerätes bereitgestellten Daten werden über das fahr
zeugseitige Modem FM dem fahrzeugseitigen Rechner FR zur
Bewertung zugeführt. Die Entfernung zwischen dem Strecken
gerät SG und den gleisseitigen Übertragungsschleifen EA1, SA2
kann dabei einige km betragen.
Um die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen,
nämlich mit möglichst geringer Sendeleistung an möglichst
weit entfernte Empfänger ausreichende Empfangsenergie zu
übermitteln, muß die erfindungsgemäße Einrichtung so beschaf
fen sein, daß auf dem Übertragungsweg zwischen Sender und
Empfänger möglichst wenig Energie verlorengeht. Hierzu sieht
die Erfindung vor, die komplexen Eingangs- und Ausgangs-Widerstände
der Übertragungsschleifen und ihrer Zuleitungen
an den inneren Widerstand des jeweiligen Senders bzw. den
Eingangswiderstand des jeweiligen Empfängers anzupassen. Im
einzelnen wird hierzu auf Fig. 2 verwiesen.
Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild des Übertragungssystems
für den Übertragungsweg vom Fahrzeug zum Streckengerät; ein
entsprechendes Ersatzschaltbild gilt auch für die umgekehrte
Übertragungsrichtung von der Strecke zum Fahrzeug. Die Span
nungsquelle G mit ihrem Innenwiderstand Ri steht für den
fahrzeugseitigen Sender zum Erzeugen von Anforderungstele
grammen. Die Induktivität Ls1 repräsentiert die Induktivität
der Fahrzeugantenne FA; der Widerstand Rs1 steht für den
ohmschen Widerstand der Fahrzeugantenne. Die gleisseitige
Empfangsantenne EA1 wird repräsentiert durch die Induktivität
Ls2 der Antennenschleife und einen zugehörigen ohmschen
Widerstand Rs2. Die Kopplung zwischen der Fahrzeugantenne FA
und der Gleisantenne EA1 wird durch die Kopplungsinduktivität
Lm symbolisiert. Bandpässe BP1 und BP2 im Sende- und
Empfangszweig der Übertragungsstrecke sorgen dafür, daß
Signale außerhalb eines vorgegebenen Übertragungsspektrums
von der Übertragungsstrecke und vom Empfänger Ra ferngehalten
werden.
Für die Datenübermittlung kommt ein Übertragungssystem zur
Anwendung, bei dem die zu übermittelnden binären Werte durch
zwei unterschiedliche Frequenzen f1, f2 (Fig. 3) dargestellt
sind. Diese beiden Frequenzen, nachfolgend als Signalfrequen
zen bezeichnet, werden durch Modulation aus einer gemeinsamen
Grundfrequenz fo abgeleitet. Bei einer Grundfrequenz fo von
z. B. 120 kHz kann die eine Frequenz f1 bei 90 kHz und die
andere f2 bei 150 kHz liegen; entsprechend breitbandig sind
die im Übertragungsweg liegenden Bandpässe BP1, BP2 auszu
führen, d. h. sie sind für Signale im Frequenzbereich von
90 kHz bis 150 kHz niederohmig und für Signale außerhalb
dieses Frequenzbereiches hochohmig auszuführen.
Wie bereits dargelegt, haben die beiden Bandpässe zusätzlich
zu dieser Filterwirkung die Aufgabe, den Eingangs- bzw. Aus
gangswiderstand der Sende- bzw. Empfangsspule an den inneren
Widerstand des Senders bzw. an den Eingangswiderstand des
Empfängers anzupassen. Dies geschieht durch Widerstandstrans
formation.
Die Dimensionierung der elektrischen Bauelemente der Band
pässe erfolgt rechnerisch nach für die geltenden Bestimmungs
ausdrücken. In diese Bestimmungsausdrücke fließen unter
anderem Größen ein, die in Grenzen wählbar sind. Es ist daher
nach der rechnerischen Bestimmung der Bandpaß-Bauelemente
zweckmäßig nachzuprüfen, ob die so dimensionierten Bandpässe
a) den vorgegebenen Durchlaßbereich aufweisen und b) min
destens für die Signalfrequenzen f1 und f2 eine annähernd
gleiche Übertragungscharakteristik aufweisen. Ist das der
Fall, so sind damit die Größen für die Bandpaß-Bauelemente
bestimmt; ist das nicht der Fall, so müssen die für die
Berechnung verwendeten wählbaren Größen leicht in der einen
oder anderen Richtung verändert und anschließend erneut der
Durchlaßbereich und die Übertragungscharakteristik überprüft
werden. Dieser Vorgang ist bis zum Erreichen des gewünschten
Ergebnisses ggf. mehrmals zu wiederholen, d. h. die optimale
Dimensionierung der Bandpaß-Bauelementgrößen erfolgt in einem
Iterationsprozeß. Überprüft werden der Durchlaßbereich und
die Übertragungscharakteristik der Bandpässe vorzugsweise
durch die Anwendung eines an sich bekannten Analyseprogrammes
auf die Ersatzschaltung und durch die graphi
sche Darstellung der interessierenden Parameter auf einem
Sichtgerätebildschirm.
Unveränderbare - wenn auch frei wählbare - Größen für die
Dimensionierung der Bandpässe sind der Quelleninnenwiderstand
Ri (= Wellenwiderstand der Speiseleitung) des Senders G von
z. B. 50 Ω, der Eingangswiderstand Ra des Empfanges von
z. B. ebenfalls 50 Ω, die Mittenfrequenz fo des Übertra
gungssystems von z. B. 120 kHz und die Bandbreite Δf von
z. B. 60 kHz; letztere ist abhängig von der gewünschten
Datenübertragungsrate.
Als unveränderbare Größen hinsichtlich der Dimensionierung
der Bandpässe sind auch die Widerstände der gleisseitigen und
der fahrzeugseitigen Rahmenantenne EA1, FA; SA2 anzusehen.
Ihre Größen sind im wesentlichen durch die Geometrie der
Antennenanordnungen bestimmt, die ihrerseits abhängig ist von
dem zu übertragenden Datenvolumen und der zulässigen Fahr
zeughöchstgeschwindigkeit und durch die verwendeten Materia
lien. Der ohmsche und der induktive Anteil Rs1 und jωoLs1
bzw. Rs2 und jωoLs1 der Antennenwiderstände lassen sich durch
Messungen an den konkret ausgeführten Fahrzeug- und Gleisan
tennen zahlenmäßig bestimmen.
Um eine für die Übertragung der Signalfrequenzen f1 und f2
ausreichende Bandbreite zu erzielen, sind die im Übertra
gungsweg liegenden Bandpässe in vorgegebener Weise gegenüber
der Mittenfrequenz fo fehlanzupassen. Hierzu ist der Re
flexionsfaktor ρ festzulegen.
Er gilt
Ps = P1max (1-ρ²) mit
Ps = übertragene Wirkleistung
P1max = maximal verfügbare Leistung der Quelle G
= Uo²/4Ri (Uo = Leerlaufspannung der Quelle)
Ps = übertragene Wirkleistung
P1max = maximal verfügbare Leistung der Quelle G
= Uo²/4Ri (Uo = Leerlaufspannung der Quelle)
Der Reflexionsfaktor ergibt sich zahlenmäßig aus der (bekann
ten) Beziehung für einen rechteckförmigen (idealisierten)
Verlauf des Reflexionsfaktors ρ
Er beträgt bei
und Δf = 60 kHz
(Δf = Bandbreite) etwa 0,8.
(Δf = Bandbreite) etwa 0,8.
Dieser Wert dient als Ausgangswert ρo für eine möglicherweise
erforderlich werdende Optimierung der Bandpaß-Bauelemente
größen. Aus ihm errechnet sich ein fiktiver Abschlußwider
stand Rs* zur Realisierung des Reflexionsfaktors bzw. der
Fahrlanpassung zahlenmäßig zu:
Dieser fiktive Abschlußwiderstand genügt der Beziehung
Daraus folgt
Der Zahlenwert für den Ausdruck
liegt damit fest.
Hieraus wird ein Zahlenwert für RM so ausgewählt, daß sich
eine Mindestbandbreite bei möglichst großer Ausgangsleistung
ergibt; damit ist auch der zugehörige Wert für XM festgelegt.
Die gefundenen Werte werden nun eingesetzt in die folgenden
Gleichungen
Nach der so erfolgten Dimensionierung der Bandpaß-Bauelemente
werden die Bandbreite Δf des Übertragungssystems und die
Übertragungscharakteristik hinsichtlich der beiden Signal
frequenzen f1, f2 kontrolliert. Genügen diese Parameter den
gestellten Anforderungen, sind die Bandpaß-Bauelemente
zutreffend bestimmt worden; genügen sie den gestellten
Anforderungen nicht, so müssen die Dimensionierungen in ggf.
mehreren Iterationsschritten optimiert werden, indem die in
den Dimensionierungsprozeß einbezogenen ausgewählten Größen
ρ, RM, XM schrittweise verändert werden, bis das gewünschte
Ergebnis eingetreten ist.
Die Bauelementen des Bandpasses BP2 bestimmen sich in
gleicher Weise, nur sind für die Bestimmungsausdrücke der
Kondensatoren C4 und C5 anstelle der Größen Rs1*, Rs1, Ls1
und Ri die Ausgangswerte Rs2*, Rs2, Ls2 und Ra zu verwenden.
Wie bereits eingangs angeführt, werden die Signale der beiden
Signalfrequenzen f1, f2 durch die Bauelemente der Übertra
gungsstrecke unterschiedlich stark bedämpft und unterschied
lich stark verzögert. Das linke Schaubild der Fig. 3 zeigt
die Empfangsspannung U der Gleisantenne EA1 in Abhängigkeit
von der übertragenen Frequenz, das rechte Schaubild die Ver
zögerungszeiten der Signale auf der Empfangsseite des Über
tragungssystems, ebenfalls in Abhängigkeit von der Frequenz
der übermittelten Signale. Während der Einfluß der unter
schiedlichen Dämpfung auf die Signale der Signalfrequenzen
vernachlässigbar gering ist, zeigt das rechte Schaubild, daß
sich für diese Frequenzen recht unterschiedliche Gruppen
laufzeiten ergeben.
Durch diese unterschiedlichen Laufzeiten könnte es dazu
kommen, daß die übermittelten Signale trotz ausreichender
Signalamplitude empfangsseitig falsch bewertet werden. Um die
Übertragungsqualität des Übertragungssystems zu erhöhen und
damit die Gefahr von Fehlbewertungen zu verringern, sieht
eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, die Lauf
zeiten der beiden Signalfrequenzen einander anzupassen, d. h.
in etwa gleichlang zu machen. Dies geschieht durch Verwendung
eines Allpasses, der in den Übertragungsweg geschaltet ist.
Ein solcher Allpaß hat im Idealfall einen frequenzunabhängi
gen Widerstand, d. h. die Amplituden der ihm zugeführten
Signale werden bei unterschiedlichen Signalfrequenzen in
gleichem Maße für beide Frequenzen verändert; hinsichtlich
der Gruppenlaufzeiten ergeben sich jedoch unterschiedliche
Werte für die einzelnen Frequenzen. Durch geeignete Dimensio
nierung eines solchen Allpasses ist es möglich, die frequenz
abhängigen Laufzeiten unterschiedlich zu vergrößern und so
einander anzupassen. Dazu wird unter Berücksichtigung der
tatsächlichen Gruppenlaufzeiten der Signalfrequenzen f1, f2
ohne Allpaß die Gruppenlaufzeitdifferenz dieser Signal
frequenzen bestimmt. Der zum Angleichen der Gruppenlaufzeiten
zu verwendende Allpaß ist so zu dimensionieren, daß er eine
maximale Gruppenlaufzeit τgm aufweist, wobei die Frequenz
fm, bei der der Allpaß seine größte Gruppenlaufzeit τgm
aufweist, so zwischen den beiden Signalfrequenzen f1, f2
liegt, daß die allpaßbedingten Gruppenlaufzeiten für diese
Frequenzen zusammen mit den allpaßunabhängigen Gruppenlauf
zeiten für beide Signalfrequenzen etwa gleich groß sind. Im
angenommen Ausführungsbeispiel liegt die Frequenz fm bei etwa
135 kHz.
Zu dem gewählten Wertepaar fm, τgm gehört ein bestimmter
Dämpfungsfaktor D, der über die Bestimmungsgleichung
zu berechnen ist. Über die so ermittelte Dämpfung läßt sich
die Frequenz fe bestimmen, die als Eigenfrequenz der Allpaß-Übertragungsfunktion
definiert ist und die dazu dient, die
Bauelemente des Allpasses zu dimensionieren.
Eine spezielle Ausführungsform für einen derartigen Allpaß
mit nur wenigen Bauelementen ist in Fig. 4 dargestellt. Er
besteht u. a. aus zwei in Reihe geschalteten gleichgroßen
Kapazitäten C7 und C8, denen eine Induktivität L7 parallel
geschaltet ist. Diese Anordnung ist in eine Zuleitung zum
Empfänger des Übertragungssystems geschaltet. Der Verbin
dungspunkt der beiden Kapazitäten ist über einen Reihen
schwingkreis aus der Induktivität L6 und der Kapazität C6 an
die andere Zuleitung zum Empfänger angeschlossen. Der Allpaß
kann auch auf der Sendeseite des jeweiligen Übertragungs
system angeordnet sein.
Fig. 5 zeigt das Ersatzschaltbild des Übertragungsweges
zwischen Fahrzeug und Strecke mit dem in den Empfangszweig
geschalteten speziellen Allpaß AP.
Seine Bauelemente berechnen sich zu
C7 = C8 1/(2·D·ωe·Ra)
ωe = 2 π·fe
ωe = 2 π·fe
L7 = 4 D·Ra/ωe
L6 = Ra/(4D·ωe)
C6 = 4D/[(1 - 4D²)·ωe·Ra]
L6 = Ra/(4D·ωe)
C6 = 4D/[(1 - 4D²)·ωe·Ra]
Nach der so erfolgten Dimensionierung des Allpasses kann die
Ersatzschaltung gemäß Fig. 5 z. B. mit Hilfe eines Analyse
programmes hinsichtlich des Spannungs- und Gruppen
laufzeitverhaltens überprüft werden. Bei Abweichungen können
die zunächst angenommenen Werte geringfügig verändert werden
und damit eine schrittweise Optimierung der Schaltung durch
geführt werden (Feinabgleich).
Aus Fig. 6 ist die Wirkung des Allpasses ersichtlich. Aus
der durch Kreuze verdeutlichten Schaulinie ohne die erfin
dungsgemäße Verwendung eines Allpasses (entspricht Fig. 3)
ergeben sich Gruppenlaufzeiten für die Signalfrequenzen von
etwa 10 µs und knapp 30 µs. Bei Verwendung des Allpasses
hingegen (durch Punkte verdeutlicht) liegen die Gruppenlauf
zeiten bei knapp 25 µs und knapp 30 µs. Daraus folgt, daß es
durch unterschiedliche Laufzeiten von Signalen der beiden
Signalfrequenzen auf dem Übertragungsweg Fahrzeug-Strecke nur
noch zu vernachlässigbar geringen Signalverzerrungen auf der
Empfangsseite kommt. Durch das Vermeiden laufzeitbedingter
Verzerrungen ergibt sich eine hohe Datensicherheit gegenüber
Übertragungssystemen ohne derartige Allpässe. Versuche mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung zur punktförmigen Daten
übertragung in Bahnanlagen unter Praxisbedingungen haben
ergeben, daß es durch die vorgesehene Widerstands-Transfor
mation möglich ist, zur Übertragung von frequenzgetasteten
Signalen über etwa 5 km lange Kabel mit einer Sendeleistung
von nur 5 mW auszukommen. Damit ist es möglich, ein punkt
förmig wirkendes großflächiges Zugsicherungssystem mit einer
Vielzahl von ausschließlich passiven Übertragungseinrichtun
gen am Gleis aufzubauen, das von einer zentralen Stelle aus
gesteuert wird.
Claims (8)
1. Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung zwischen
Bahnfahrzeugen und ferngespeisten ortsfesten Gleisgeräte
unter Verwendung von fahrzeug- und streckenseitigen Sende-/Empfangseinrichtungen
für frequenzgetastete Signale, die
über Bandpässe zum Sperren von Signalfrequenzen außerhalb des
Übertragungsspektrums an einer Fahrzeugantenne (FA) bzw. an gleisseitigen
Sende- bzw. Empfangsschleifen (SA2, EA1) anliegen,
dadurch gekennzeichnet,
daß für beide Übertragungsrichtungen gesonderte Bandpässe
(BP1, BP2) sowohl zwischen fahrzeug- bzw. streckenseitigem Sender und Fahrzeugantenne (FA) bzw. Sendeschleife (SA2)
als auch zwischen fahrzeug- bzw. streckenseitigem Empfänger und Fahrzeugantenne (FA) bzw. Empfangsschleife (EA1)
vorgesehen sind, von denen die den Sendern zugeordneten einen
Eingangswiderstand aufweisen, der dem Innenwiderstand Ri
des betreffenden Senders entspricht und von denen die den
Empfängern zugeordneten einen Ausgangswiderstand aufweisen,
der dem Widerstand Ra des betreffenden Empfängers ent
spricht, wobei eine gewisse Fehlanpassung so gewählt wird,
daß die geforderte Bandbreite eingehalten wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ferner für jede Übertragungsrichtung ein zwischen Sender
und Empfänger angeordneter Allpaß (AP) vorgesehen ist zur
Anpassung der Gruppenlaufzeit der höherfrequent getasteten
Signale an die Gruppenlaufzeit der niedrigerfrequent getaste
ten Signale, wobei die Schaltmittel dieses Allpasses in die
Dimensionierung des jeweils benachbarten Bandpasses (z. B. BP2) einbe
zogen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bandpässe aus einer in die eine Zuleitung zwischen
Sender bzw. Empfänger und zugehöriger Fahrzeugantenne (FA) oder Sendeschleife (SA2) bzw. Empfangsschleife
(EA1) oder Fahrzeugantenne (FA) geschalteten Kapazität C2, C4, einer die beiden
Zuleitungen in Übertragungsrichtung jeweils vor bzw. nach der
Kapazität C2, C4 verbindenden Induktivität L1, L3 und
einer diese hinter bzw. vor der Kapazität C2, C4 verbindenden weiteren
Kapazität C3, C5 bestehen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Bauelemente der Bandpässe nach folgenden
Berechnungsformeln bestimmen:
mit
5. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Allpaß-Schaltungen aus je zwei in Reihe geschalteten
gleichgroßen Kapazitäten C7, C8 bestehen, denen eine
Induktivität L7 parallel geschaltet ist und die in eine
Zuleitung zum zugehörigen Empfänger geschaltet sind
und daß der Verbindungspunkt der beiden Kapazitäten C7, C8
über einen Reihenschwingkreis L6, C6 an die andere
Zuleitung zum zugehörigen Empfänger angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Bauelemente der Allpässe nach folgender Berech
nungsformeln bestimmen:
C7 = C8 = 1/(2·D·ωe·Ra)
L7 = 4·D·Ra/ωe
L6 = Ra/(4D·ωe)
C6 = 4D/[1-4D²)·ωo·Ra]mit ωe = 2 π fe
fm = Frequenz, bei der die maximale Gruppenlaufzeit τgm auftritt.
L7 = 4·D·Ra/ωe
L6 = Ra/(4D·ωe)
C6 = 4D/[1-4D²)·ωo·Ra]mit ωe = 2 π fe
fm = Frequenz, bei der die maximale Gruppenlaufzeit τgm auftritt.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktivitäten der Bandpässe und der Allpässe durch
auf einen Kern hoher Permeabilität aufgewickelte niederohmige
Kupferdrähte dargestellt sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die fahrzeugseitigen Sende- und/oder Empfangsantennen
(FA) zwei Drahtwindungen und die gleisseitigen Sende- und
Empfangsantennen (SA2, EA1) je eine Drahtwindung aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19520824A DE19520824C2 (de) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung in Bahnanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19520824A DE19520824C2 (de) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung in Bahnanlagen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19520824A1 DE19520824A1 (de) | 1996-12-12 |
DE19520824C2 true DE19520824C2 (de) | 1998-04-09 |
Family
ID=7763851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19520824A Expired - Fee Related DE19520824C2 (de) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung in Bahnanlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19520824C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2831126B1 (fr) * | 2001-10-23 | 2004-05-28 | Alstom | Procede de controle securitaire de la pendulation d'un vehicule ferroviaire |
FR2873341B1 (fr) * | 2004-07-21 | 2014-08-15 | Siemens Transp Systems | Dispositif de couplage electromagnetique, vehicule incorporant ledit dispositif |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2232296A1 (de) * | 1971-06-30 | 1973-01-11 | Gen Signal Corp | Fahrzeugsteuerungsvorrichtung |
DE2317718B2 (de) * | 1973-04-09 | 1976-11-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zum erzeugen zweier frequenzen fuer eine binaerzeichenuebertragung durch frequenzumtastung in fernmelde- bzw. fernbedienungsanlagen |
DE3610045A1 (de) * | 1986-03-22 | 1987-09-24 | Licentia Gmbh | Einrichtung zur ortung auf streckengebundenen fahrzeugen |
-
1995
- 1995-05-30 DE DE19520824A patent/DE19520824C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2232296A1 (de) * | 1971-06-30 | 1973-01-11 | Gen Signal Corp | Fahrzeugsteuerungsvorrichtung |
DE2317718B2 (de) * | 1973-04-09 | 1976-11-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zum erzeugen zweier frequenzen fuer eine binaerzeichenuebertragung durch frequenzumtastung in fernmelde- bzw. fernbedienungsanlagen |
DE3610045A1 (de) * | 1986-03-22 | 1987-09-24 | Licentia Gmbh | Einrichtung zur ortung auf streckengebundenen fahrzeugen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19520824A1 (de) | 1996-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10216422B4 (de) | Vorrichtung zur induktiven Energieversorgung und Führung eines beweglichen Objektes | |
DE19520824C2 (de) | Einrichtung zur punktförmigen Datenübertragung in Bahnanlagen | |
DE4319347C2 (de) | Nachrichtenübertragungsanlage für eine Krananlage | |
DE19549284C2 (de) | Zugbeeinflussungseinrichtung | |
CH676903A5 (en) | Information transmission system for train - uses coded microwave signals fed between successive train sections | |
EP1226655B1 (de) | Anordnung zur mehrkanaligen signalübertragung zwischen bewegten teilen | |
DE1605395A1 (de) | Steuereinrichtung fuer eine Warnvorrichtung an der Kreuzung einer Strasse und einer Gleisstrecke | |
DE19549285C2 (de) | Zugbeeinflussungseinrichtung | |
EP0752169B1 (de) | Einrichtung zur datenübertragung in energieversorgungs-kabelnetzen | |
DE3046201C2 (de) | Einrichtung zur punktweisen Informationsübertragung von der Strecke auf Eisenbahnfahrzeuge | |
EP1026062B1 (de) | Verfahren zur Auswertung von Schienenkontaktsignalen | |
EP0004088A2 (de) | Zielführungssystem für Kraftfahrzeuge | |
DE60212478T2 (de) | Vorrichtung zur Informationsübertragung von einem Fahrzeug zu einem tragbaren Gegenstand | |
DE3446253C2 (de) | ||
DE3402331A1 (de) | Einrichtung zur induktiven informationsuebertragung | |
DE4021920C1 (en) | Transmitting information for railway signalling - using antenna in-front of first axle of locomotive and rails forming sec. coil | |
EP0743698A1 (de) | Übertragungsvorrichtung für verkehrstechnische Kommunikationssysteme | |
DE3137070C2 (de) | ||
DE2327689C2 (de) | Besetztmeldeeinrichtung für Gleisabschnitte in Eisenbahnanlagen | |
DE3633065A1 (de) | Fernwirkeinrichtung zur digitalen datenuebertragung mittels frequenzumtastung | |
DE345137C (de) | Anordnung elektrischer Sende- und Empfangseinrichtungen auf Landfahrzeugen | |
DE2236538A1 (de) | Einrichtung zur induktiven kopplung von sende- und empfangseinrichtungen in fahrzeugen mit laengs der fahrstrecke verlegten leitungen | |
AT409115B (de) | Vorrichtung zum ansteuern eines transponders | |
DE1755205A1 (de) | Signalfernuebertragungssystem | |
DE2819437A1 (de) | Induktive antenne fuer zwei uebertragungskanaele |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE KRAFT, KARL-HEINZ, |
|
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRAFT, KARL-HEINZ, PROF.DR., 38302 WOLFENBUETTEL, DE GEDUHN, NORBERT, 31311 UETZE, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |