DE2361889A1 - Anordnung zum induktiven uebertragen von elektrischen signalen zwischen festen orten an einem fahrweg und auf diesem aufeinanderfolgenden spurgebundenen objekten unter verwendung einer leiterschleife an jedem festen ort - Google Patents

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 7« Dezember 1973

Gesellschaft mit BS 62 Hb/th

beschränkter Haftung, 7640 München

Anordnung zum induktiven Übertragen von elektrischen Signalen zwischen festen Orten an einem Fahrweg und auf diesem aufeinanderfolgenden spurgebundenen Objek° ten unter Verwendung .einer Leiterschleife an jedem festen Ort

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum induktiven Übertragen von elektrischen Signalen zwischen festen Orten an einem Fahrweg und auf diesem aufeinanderfolgenden spurgebundenen Objekten„ bei denen zur Abstandsicherung Sende» sowie Empfangseinrichtungen jeweils

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mit einer den Fahrweg entlang sich erstreckenden elektrischen Leitung aus zwei zueinander parallelen Leitern vermittels einer Spule mit einem U-förmigen Rahmenkern aus ferromagnetischem Material gekoppelt sind, unter Verwendung einer Leiterschleife an jedem festen Ort.

Bei einer derartigen Anordnung stellt sich, insbesondere wenn für die Unterbringung der zur Übertragung der Signale bestimmten Mittel am Objekt und am Fahrweg nur wenig Raum vorhanden ist und demzufolge eine räumliche Integration dieser Mittel und der Mittel für die Abstandsicherung der Objekte vorzunehmen ist, das Problem, die Übertragung der elektrischen Signale mit relativ geringern konstruktiven Aufwand sowohl beim jeweiligen Objekt als auch am Fahrweg durchzuführen, ohne daß es zu einer wesentlichen gegenseitigen Beeinflussung dieser Signale und der bei der Abstandsicherung von Objekt, zu Objekt vermittelten elektrischen Signale kommt, und zwar zum Zeitpunkt der Übertragung der Signale von der Leiterschleife bzw. Leitung zum Objekt oder in umgekehrter Richtung. Eine Lösung hierzu ist zwar bereits bei einer - der eingangs genannten - ähnlichen Anordnung vorgeschlagen worden, bei der im Unterschied die zur Abstandsicherung der Objekte bestimmten Sende- sowie Empfangseinrichtungen jeweils mit einer den Fahrweg entlang sich erstreckenden elektrischen Leitung aus drei in einer Ebene zueinander parallel angeordneten Leitern gekoppelt sind (Patentanmeldung P 23 07 456.8-21). Die betreffende spezielle Lösung ist jedoch auf die eingangs genannte Anordnung, bei der die Abstandsicherung der Objekte unter Verwendung einer Leitung mit nur zwei Leitern erfolgt, nicht ohne weiteres übertragbar»

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

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Lösung des vorbeschriebenen Problems bei einer Anordnung der eingangs genannten Art aufzuzeigen«,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Leiterschleife in einer zur vertikalen Längsmittelebene der Leitung im wesentlichen parallelen Ebene und, mit den beiden Leitern, symmetrisch zur Ebene der Leitung angeordnet ist, daß die Objekte mit Sende-Empfangseinrichtungen ausgestattet und diese jeweils mit der Leiterschleife durch eine Spule mit wenigstens einem, drei Polschuhe aufweisenden (offenen) Rahmenkern aus ferromagnetischem Material koppelbar sind, bei dem der Abstand zwischen den beiden äußeren Polschuhen größer ist als die Breite der Leiterschleife und auf den die Spulenwicklung vorzugsweise symmetrisch verteilt ist, und daß ferner diese Rahmenkerne sowie diejenigen der Spulen der Sende- und Empfangseinrichtungen jeweils etwa parallel zur Leitung sowie zu ihrer Ebene symmetrisch angeordnet sind_e

Bei einer derartigen Anordnung sind das System zur Abstandsicherung und das System zum Übertragen von Si- . gnalen an festen Orten des Fahrweges (sogenannte "lokale Informationsübertragung") selbst bei einer räumlichen Kombination der Spulen der Sende-Empfangseinrichtungen jeweils mit einer Spule einer für die Abstandsicherung bestimmten Sende- oder Empfangseinrichtung, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse, derart voneinander entkoppelt, daß sie einander im wesentlichen nicht stören: Die elektromagnetischen Koppelfelder des Systems der "lokalen Informationsübertragung" werden von den zur Abstandsicherung bestimmten Empfangseinrichtungen im wesentlichen nicht aufgenommen und um-

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gekehrt ist keine wesentliche Beeinflussung des Systems der "lokalen Informationsübertragung" durch die elektromagnetischen Koppelfelder des Systems der Abstandsicherung gegeben. Denn wenn sich im Magnetfeld der Spule einer Sende- oder einer Empfangseinrichtung eine Leiterschleife befindet, dann wird diese von den durch sie hindurchgehenden Feldlinien jeweils zweimal durchlaufen, und zwar im wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen. Das Feldlinienbild des von einer Spule einer Sende-Empfanqseinrichtung erzeugten Magnetfeldes ist derart, daß die Leitung von den hindurchgehenden Feldlinien nur einmal durchlaufen wird, jedoch an der betreffenden Stelle von zwei Feldlinien mit entgegengesetzter Richtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in den Unteransprüghen gekennzeichneter Weiterbildungen werden anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch in

Fig. 1 im Querschnitt eine Leitung aus zwei zueinander parallelen Leitern und, als Kupplungselement zwischen dieser Leitung und einer Sende- oder Empfangseinrichtung, eine Spule mit U-förmigem Rahmenkern sowie einen ihr zugeordneten stationären magnetischen Rückschluß,

Fig. 2 im Querschnitt eine Leiterschleife und, als Kopplungselement zwischen dieser und einer Sende-Empfangseinrichtung, eine Spule mit E-förmigetn Rahmenkern,

Fig. 3 die Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2 ohne Spulenwicklungen, wobei der U-förmige Rahmenkern hinter dem E-förmigen Rahmenkern angeordnet ist.

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Die in Fig. 1 dargestellte Spule 1 ist das Kopplungselement zwischen einer Sendeeinrichtung 2 eines (nicht dargestellten) spurgebundenen Fahrzeugs und einer längs seines Fahrweges sich erstreckenden Leitung 3, in welche die ggf. als Transistor-Generator ausgebildete Sendeeinrichtung über die Spule ständig ein Signal in Form eines hochfrequenten Wechselstromes einkoppelt. Dieses Signal wird beispielsweise zur Abstandsicherung von einem dem vorgenannten (sendenden) Fahrzeug nachfolgenden Fahrzeug mittels einer in gleicher Weise mit der Leitung 3 gekoppelten Empfangseinrichtung empfangen»

Die Wicklung 4 dieser Spule 1 ist auf einen U-förmigen Rahmenkern 5 aus ferromagnetischein Material (z«. B. Ferrit) symmetrisch verteilt, welcher etwa parallel zur Leitung 3 und, mit seinen beiden Polschuhen 6, symmetrisch zur Ebene der Leitung angeordnet ist. Zur Verbesserung der Verkopplung der Leitung 3 mit der Spule 1 ist dieser ein stationärer Rückschluß zugeordnet, welcher aus zwei längs der Leitung sich erstreckenden, im Querschnitt L-förmigen Schienen 7 aus ferromagnetischem Material gebildet wird, die zur Leitung parallel und in Bezug auf deren Ebene zueinander spiegelbildlich angeordnet sind. Dabei begrenzen die Schienen 7 einerseits miteinander einen von der Leitung 3 durchlaufenen Luftspalt 8 und andererseits mit den Polschuhen 6 des Rahmenkernes 5 jeweils eine Luftspalt 9«,

Die Leitung 3 besteht aus zwei zueinander parallelen Leitern 10 beispielsweise mit rechteckförmigem Querschnitt, sogenannte Flachleiter aus Kupfer o. dgl., welche über ihre gesamte Länge durch eine leitende Folie 11 (z. B. Kunststoff-Vlies mit dünner Kohle-

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beschichtung) miteinander leitend verbunden sind. Die Leitfähigkeit der Folie 11 bzw. der durch sie hergestellten (Quer—) Verbindung zwischen den Leitern 10 ist geringer als deren Leitfähigkeit. Durch die Folie wird bei der Leitung 3 eine starke Ohm'sche Querableitung erzielt, die in Verbindung mit dem Längswiderstand der Leiter 10 eine solch starke Dämpfung der Leitung ergibt, daß die Amplitude eines von der Sendeeinrichtung 2 in die Leitung eingekoppelten Signals bereits auf einem kurzen Leitungsabschnitt (z. B. von einem Meter Leitungslänge) meßbar nach einem Exponentialgesetz mit negativem Exponenten abnimmt. Die Amplitude des längs der Leitung 3 sich ausbreitenden Signals ist also an jedem beliebigen Ort der Leitung ein Maß für den Abstand zwischen diesem Ort und dem Ort der das Signal in die Leitung einkoppelnden Sendeeinrichtung 2 bzw. deren Spule 1» Somit ist es mittels dieser Leitung 3 möglich, ein spurgebundenes Fahrzeug unabhängig von bestimmten Bezugspunkten seines Fahrweges kontinuierlich über seinen Abstand zu einem vorausbefindlichen Fahrzeug zu informieren, sofern dessen Sendeeinrichtung 2 ständig ein Signal definierter Amplitude aussendet bzw. mittels der Spule 1 in die Leitung einkoppelt und die nicht dargestellte Empfangseinrichtung des nachfolgenden (empfangenden) Fahrzeugs eine definierte Empfindlichkeit aufweist.

Um bei einer derartigen Anordnung an festen Orten des Fahrweges der vorgenannten Fahrzeuge ihnen weitere elektrische Signale, z. B. in Form von digitalen Telegrammen, vermitteln oder von Ihnen Signale empfangen zu können, ist jedes Fahrzeug zusätzlich mit einer Sen-

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de-Empfangseinrichtung 12 (Fig. 2) ggf« üblicher Bauart ausgerüstet: Im Sendeteil 12' wird beispielsweise eine zu übertragende Signalspannung frequenzmoduliert, wogegen beim Empfang einer Sighalspannung am Ausgang des Empfangsteiles 12'· ein durch Demodulation gewonnenes Signal zur Verfügung steht... Diese Sende-Empfangseinrichtung 12 ist an jedem festen Ort des Fahrweges mit einer Leiterschleife 13 koppelbar, einer üblichen Induktionsschleife, welche an eine (nicht dargestellte) stationäre Sende-Empfangseinrichtung ggf. ebenfalls bekannter Bauart angeschlossen ist« Da die Ausbildung sämtlicher vorgenannter Sendeeinrichtungen 2, Empfangseinrichtungen und Sende-Empfangseinrichtungen 12 sowie die Ausbildung der (Signal-) Übertragungswege zwischen jenen und den zugeordneten Spulen 1 bzw., 14 (Fig_o 2) sowie zwischen den stationären Sende-Empf angseinrichtungen und der jeweils angeschlossenen Leiterschleife 13 nicht zum Gegenstand der Erfindung gehören, wird darauf nicht weiter eingegangen« Dagegen wird nachfolgend erläutert, wie eine Signalübertragung zwischen der Sende-Empfangseinrichtung 12 und der Leiterschleife 13 (oder in umgekehrter Richtung) mittels der zugeordneten Spule 14 als Kopplungselement realisierbar ist, ohne daß es zu einer wesentlichen Beeinflussung sowohl dieser Signalübertragung durch ein zwischen der Sendeeinrichtung 2 (oder einer Empfangseinrichtung je nach Zuordnung der Spule 1) und der Leitung 3 mittels der Spule 1 übertragenen Signals als auch der Übertragung dieses Abstandsmeß-Signals kommt. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 2 nur die Ausbildung der Spule 14 und ihre Anordnung gegenüber

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der Leiterschleife 13, dagegen ist letzteres aus Fig. in Verbindung mit der Leitung 3 sowie der Spule 1 der Sendeeinrichtung 2 ersichtlich.

Die Leiterschleife 13 ist in einer zur vertikalen Längsmittelebene der Leitung 3 im wesentlichen parallelen Ebene und, mit den beiden Leitern 13·, symmetrisch zur Ebene der Leitung angeordnet (Fig. 3). Die der Sende-Empfangseinrichtung 12 (Fig· 2) zugeordnete Spule 14, welche sich gemäß Fig. 3 vor der Spule 1 der vorgenannten Sendeeinrichtung 2 (Fig. 1) befindet und zusammen mit dieser Spule in einem gemeinsamen Gehäuse am Fahrzeug angeordnet sein kann, hat einen E-förmigen Rahmenkern aus ferromagnetischem Material mit einer darauf symmetrisch verteilten Wicklung 16, wobei der Abstand zwischen den beiden äußeren Polschuhen 17 größer ist als die Breite der Leiterschleife 13. Dieser Rahmenkern ist ebenso wie der U-förmige Rahmenkern 5 der Spule 1 der Sendeeinrichtung 2 etwa parallel zur Leitung 3 und zu ihrer Ebene symmetrisch angeordnet, d. h· die Ebene der Leitung und die vertikalen Längsmittelebenen der Rahmenkerne fallen zusammen. Schließlich ist im Hinblick auf seitliche Bewegungen der Spule 14 gegenüber der Leiterschleife 13 vorgesehen, daß der mittlere Polschuh 18 des E-förmigen Rahmenkernes 15 eine geringere Breite als die Leiterschleife 13 aufweist.

Bei der beschriebenen Ausbildung der Spule 14 der Sende-Empfangseinrichtung 12 und Anordnung derselben sowie der Leiterschleife 13 gegenüber der Leitung 3 bzw. Spule 1 der Sendeeinrichtung 2 wird — auch im Falle einer gleichzeitigen Übertragung eines

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Signals zwischen der Sende-Empfangseinrichtung 12 und der Leiterschleife 13 sowie eines Signals zwischen der Sendeeinrichtung 2- und der Leitung 3 - der Verlauf der magnetischen Feldlinien etwa in den in Fig_o 3 durch Pfeile 19 und 20 angedeuteten Richtungen sein» Hierbei stellt die Strichlinie 19' eine Feldlinie des Magnetfeldes der Spule 1 der Sendeeinrichtung 2 und die beiden durchgehenden Linien 20' Feldlinien des Magnetfeldes der Spule 14 der Sende-Empfangseinrichtung 12 dar. Es ist ersichtlich, daß sich Induktionswirkungen jedes Systems im anderen System aufheben; beide Systeme stören also einander nichto Dies wird naturgemäß auch bei einer Übertragung eines Signals von der Leiterschleife 13 zur Sende-Empfangseinrichtung 12 der Fall sein»

- Patentansprüche -

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Claims (3)

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 7. Dezember 19 Gesellschaft mit BS 62 Hb/th beschränkter Haftung, 7640 München Patentansprüche

1. Anordnung zum induktiven Übertragen von elektrischen /Signalen zwischen festen Orten an einem Fahrweg und auf diesem aufeinanderfolgenden spurgebundenen Objekten, bei denen zur Abstandsicherung Sende- sowie Empfangseinrichtungen jeweils mit einer den Fahrweg entlang sich erstreckenden elektrischen Leitung aus zwei zueinander parallelen Leitern vermittels einer Spule mit einem U-förmigen Rahmenkern aus ferromagnetischem Material gekoppelt sind, unter Verwendung einer Leiterschleife an jedem festen Ort, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterschleife (13) in einer zur vertikalen Längsmittelebene der Leitung (3) im wesentlichen parallelen Ebene und, mit den beiden Leitern (13·), symmetrisch zur Ebene der Leitung angeordnet ist, daß die Objekte mit Sende-Empfangseinrichtungen (12) ausgestattet und diese jeweils mit der Leiterschleife (13) durch eine Spule (14) mit wenigstens einem, drei Polschuhe (17, 18) aufweisenden (offenen) Rahmenkern (15) aus ferromagnetischem Material koppelbar sind, bei dem der Abstand zwischen den beiden äußeren Polschuhen (17) größer ist als die Breite der Leiterschleife und auf den die Spulenwicklung (16) vorzugsweise symmetrisch verteilt ist, und daß ferner diese Rahmenkerne (15) sowie diejenigen der Spulen (1) der Sende- und Empfangs» einrichtungen (2) jeweils etwa parallel zur Leitung (3) sowie zu ihrer Ebene symmetrisch angeordnet sind,

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite des mittleren Polschuhes (18) des Rahmenkernes (15) geringer als die Breite der Leiterschleife (13) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß den (Koppel-) Spulen (1) der Sende- und Empfangseinrichtungen (2) ein Rückschluß in Form von zwei im Querschnitt etwa L-förmigen und zur Leitung (3) parallel sowie zu deren Ebene symmetrisch angeordneten Schienen (7) aus ferromagnetischetn Material zugeordnet ist, welche einerseits miteinander einen von der Leitung durchlaufenen Luftspalt (8) und andererseits mit den Polschuhen (6) der U-förmigen Rahmenkerne (5) der Spulen Luftspalte (9) begrenzen.

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