DE905147C

DE905147C - Anordnung zur Traegerstromuebertragung ueber Leitungen, insbesondere Fahrdrahtleitungen

Info

Publication number: DE905147C
Application number: DEA7234D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Raoul Baranowski; Dipl-Ing Karl Schmer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-06-30
Filing date: 1939-08-05
Publication date: 1954-02-25

Description

Das Patent 899 957 bezieht sich auf eine Trägerstromübertragung über Leitungen zwischen festen und längs der Leitungen beweglichen Stationen, wie sie z. B. im Eisenbahnbetrieb zwischen festen Stationen und den Zügen stattfinden soll. .Die vorliegende Erfindung stellt eine Ergänzung zu diesem Verfahren dar, welche die Nachrichtenübertragung zwischen mehreren beweglichen Stationen, insbesondere solchen, die in geringer Entfernung voneinander an derselben Leitung entlang bewegt werden, betrifft. Bei derartigen beweglichen Stationen wird bei der neuen Erfindung die Hochfrequenzspannung durch Veränderung der Hochfrequenzimpedanz einer beweglichen Station unmittelbar geändert, so daß sie zur Übertragung von Nachrichten zu der anderen in geringerer Entfernung befindlichen beweglichen Station ausgenutzt werden kann. Dabei ist also keine besondere Verbindung zwischen den an den Enden der Leitung vorgesehenen Stationen mehr notwendig.

Wird die Nachrichtenübertragung nicht als Fernsprechen, sondern durch andere Zeichen vorgenommen, insbesondere durch Telegraphierzeichen, die mit Tonfrequenz übertragen werden, so genügt

es in vielen Fällen, die Änderung der Impedanz nicht durch Röhren, sondern durch andere Mittel, z. B. mechanisch arbeitende Unterbrecher vorzunehmen. Sollen mehrere Nachrichtenkanäle unabhängig voneinander arbeiten, so kann die Übertragung zwischen den jeweils einander zugeordneten beweglichen Sprechstellen, z. B. Lokomotiven eines Zuges, von denen die eine den Zug zieht und die andere in Steilstrecken schiebt, jeweils auf ίο einer unabhängigen Trägerfrequenz erfolgen. Zu diesem Zweck kann.: die Änderung der Eingangsimpedanz der beweglichen Stationen selektiv für jede Trägerfrequenz einzeln vorgenommen werden. Das hat den Vorteil, daß bei Verwendung von verschiedenen Trägerfrequenzen unabhängige Nachrichtenkanäle erstellt werden können und die Hoclifrequenzenergie auf der Strecke eben nur für die Kanäle durch Absorption herabgesetzt wird, die gerade eine Nachrichtenübertragung vornehmen.
Die Leitungsdämpfung von Hochfrequenzanlagen, die einerseits den Fahrdraht, andererseits das Schienensystem zur Übertragung verwenden, ist verhältnismäßig hoch. Die Übertragungsverhältnisse der vom ortsfesten Sender herrührenden Hochfrequenz können unter Umständen dadurch verbessert werden, daß jeweils in der Mitte des mit Hochfrequenz zu speisenden Streckenabschnittes der Sender angeordnet wird und die Hochfrequenz von diesem Sender aus nach den beiden Enden des Streckenabschnittes übertragen wird. Die Enden des Streckenabschnittes werden durch Hochfrequenzsperren abgeriegelt und durch Abstimmungsglieder ohmisch abgeschlossen, damit stehende Wellen sich nach Möglichkeit nicht ausbilden. An diesen Streckenenden werden dann Hochfrequenzempfänger aufgestellt, wenn auch die Nachrichtenübertragung von beweglichen Stationen zu ortsfesten Sprechstellen gewünscht wird.

Eine weitere Verbesserung der Übertragungs-Verhältnisse läßt sich dadurch erzielen, daß jedem Gleis bzw. dem zu jedem Gleis gehörigen Fahrdraht eine bestimmte Trägerfrequenz (oder bei Übertragungen mehrerer Trägerfrequenzen ein bestimmter Trägerfrequenzbereich) zugeordnet wird, so daß jede Fahrtrichtung eine andere Trägerfrequenz oder einen anderen Trägerfrequenzbereich verwendet. Die in einer Richtung bewegten beweglichen Stationen werden dann die für die Übertragung zwischen den in der anderen Richtung sich bewegenden beweglichen Stationen verwendeten Trägerfrequenzen nicht dämpfen und absorbieren, wenn man von der kapazitiven Kopplung zwischen den beiden Fahrdrähten absieht.

Um die Dämpfungsverhältnisse einer derartigen Anlage auch dann günstig zu halten, wenn mehrere Züge sich auf der Strecke befinden, ist es notwendig, die durch jeden Zug dargestellte Hochfrequenzableitung möglichst gering zu halten. Dieses Ziel kann einerseits dadurch erreicht werden, daß auf jedem an dem Fahrdraht angeschlossenen Fahrzeug Hochfrequenzsperren für die zur Nachrichtenübertragung verwendeten Trägerfrequenzen eingebaut werden. Da die Unterbringung dieser Sperren in der Praxis große Schwierigkeiten verursacht und der Einbau von Sperren die Anlagekosten erheblich erhöht, ist es zweckmäßig, den Einbau dieser Hochfrequenzsperren dadurch überflüssig zu machen, daß der benutzte Trägerfrequenzbereich so gewählt wird, daß die auf der Strecke befindlichen Züge eine möglichst geringe Ableitung darstellen.

Die Dämpfung der von einem ortsfesten Sender über eine Leitung übertragenen Hochfrequenzschwingungen ist abhängig von den Widerstands-, Ableitungs-, Induktivitäts- und Kapazitätsverhältnissen dieser Leitung. Wird 'durch Übertragung von Hochfrequenzströmen einerseits der Fahrdraht einer Eisenbahnanlage und andererseits die Erde bzw. das Schienensystem herangezogen, so ist der Zustand des Schienensystems mit maßgebend für die Hochfrequenzübertragungsdämpfung.

In manchen Eisenbahnanlagen werden die Gleise sowohl voneinander isoliert verlegt als auch mit Längstrennung für höhere Frequenzen zu Signalzwecken ausgerüstet, und die Hochfrequenzübertragungsverhältnisse werden nach einem weiteren Gedanken der Erfindung dadurch verbessert, daß diese Lämgstrennungen zur Verbesserung der für die Hochfrequenzübertragung verwendeten Trägerfrequenzen überbrückt werden. Besteht z. B. der Längstrenner aus einer Art Drosselspule, so kann sie durch parallel !geschaltete Kapazitäten oder durch in 'der Regel aus Induktivitäten und Kapazitäten zusammengesetzten Netzwerken für die zur Nachrichtenübertragung verwendeten Trägerfrequenzen leitend gemacht werden.

Weiterhin kann die Übertragungsdämpfung der Anlage dadurch möglichst klein gemacht werden, daß der Abfluß von Hochfrequenzenergie in die Leitungen, die zur Einspeisung der Niederfrequenzenergie dienen, durch Einbau von Sperren verhindert wird und daß andererseits das Selbstschwingen von Leitungsteilen, die mit dem Fahrdrahtsystem verbunden sind, verhindert wird durch Verwendung zusätzlicher Mittel, wie z. B. Verstimmung durch Einbau von Kondensatoren oder Abzug des freischwingenden Endes mit kleinem Wellenwiderstand.

In Fig. ι ist ein 'Beispiel der Hochfrequenzfernmeldeanlage zur Verständigung zwischen zwei an den Enden eines Zuges fahrenden Lokomotiven dargestellt. Der ortsfeste Sender A sendet über den Kopplungskondensätor C auf den mit einer Sperre ausgerüsteten Fahrdraht die Trägerfrequenz F₁. Der Zug, bestehend aus der Lokomotive mit der beweglichen Sprechstelle B₁, dem zu fördernden Zug und der Schublokomotive mit der beweglichen Sprechstelle B_t bewegen sich in Richtung auf den Bahnhof A. Will jetzt die bewegliche Sprechstelle B₁ zur beweglichen Sprechstelle B₂ Nachricht geben, so verändert sie durch eine idafür vorgesehene Einrichtung ihre Hochfrequenzeingangsimpedanz im Rhythmus der zu übertragenden Zeichen. Dadurch wird sich die Hochfrequenz-Spannung zwischen dem Fahrdraht und dem Schienensystem im Rhythmus dieser Zeichen

verändern und der bewegliche EmpfängerB₂ diese Zeichen aufnehmen. In gleicher Weise arbeitet diese Anlage auch, wenn die bewegliche Station B₂ die bewegliche Station B₁ benachrichtigen will, weil die Dämpfung der Übertragungsleitung zwischen den beiden höchstens ι bis 2 km voneinander entfernten Stationen so klein ist, daß die Änderung der Eingangs impedanz der Station B₂ auch noch Spannungsänderungen am Ort der beweglichen ίο Station B₁ hervorruft. Im Gegensatz zu dem Verfahren der Hauptanmeldung ist dabei also keine ortsfeste Empfangsstelle am Ende des Streckenabschnittes und keine Verbindungsleitung von dieser Empfangsstelle E zur Sendestelle A mehr erforderlieh,"um eine Verständigung von B₂ nach B₁ zu ermöglichen.

Wird auf die Möglichkeit, Sprachschwingungen

über diese Einrichtungen zu übertragen, verzichtet und sollen nur telegraphische Zeichen mit Ton-

ao frequenzimpulsen übermittelt werden, so wird die Absorptionseinrichtung besonders einfach, wenn zur Erzeugung der tonfrequenten Unterbrechungen ein gegebenenfalls durch einen Motor angetriebener mechanischer Unterbrecher den Absorptionskreis ein- und ausschaltet.

Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, wo angenommen ist, daß eine für mehrere Frequenzen ausgerüstete bewegliche Station auf verschiedenen Niachrichtenkanälen arbeiten kann. Durch den Umschalter U ist z. B. über einen rotierenden Unterbrecher ein auf die Trägerfrequenz F₂ abgestimmter Resonanzkreis intermittierend an Erde geschaltet, der über das Bandfilter BF und den Kopplungskondensator KK und den Stromabnehmer an der gemeinsamen Übertragungsleitung liegt. Zeichen, die mit Hilfe des Tastschalters TS oder einer an dessen Stelle vorgesehenen Relaisanordnung durch Schließen des T^-Kontaktes gegeben werden, werden also die Eingangsimpedanz der beweglichen Sprechstelle für eine Trägerfrequenz F₂ rhythmisch ändern und damit auch die Spannung der Frequenz F₂ am Fahrdraht. Die benachbarte Sprechstelle wird diese Spannungsunterschiede im Empfänger aufnehmen und damit die +5 Durchgabe von rhythmischen Telegraphiezeichen oder auch auf dem Wege über die Betätigung einer Auswahlvorrichtung bestimmter Zeichen ermöglichen. Neben der Umschaltbarkeit von dem Träger F₂ auf den Träger F₁ oder anderer auf diesem Streckenabschnitt verwendeten Hochfrequenzträger besitzt die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung auch noch die Möglichkeit, eine TeIefoniemodulation durch die vom Mikrophon herrührenden Ströme auf der Trägerfrequenz F₃ auf die gemeinsame Fahrdrahtleitung zu übertragen.

In Fig. 3 ist eine derartige Anlage dargestellt, in der die beiden in gegenläufiger Fahrtrichtung zugeordneten Fahrdrähte mit verschiedenen Trägerfrequenzen erregt werden, so daß jede Trägerfrequenz nur durch die auf dem betreffenden Gleise vorhandenen Züge geschwächt werden kann. Nimmt man an, daß auf beiden Gleisen im Mittel die gleiche Anzahl Maschinen unterwegs sein wird, so kann die durch die Züge hervorgerufene Energieschwächung, die den Hauptanteil an der Hochfrequenzdämpfung darstellt, erheblich geringer gehalten werden, als wenn beide Leitungssysteme parallel geschaltet sind. In der Abbildung ist außerdem dargestellt, wie in die Leitung eingebaute Längstrenner durch Hochfrequenzkurzschlußbrücken überbrückt werden können, wie andererseits das Selbstschwingen offener Leitungsenden durch Abschluß mit dem Wellenwiderstand der Leitung verhindert wird, oder wie durch Anschluß von Ableitungskapazitäten die Resonanzlage eines offenen Leitungsendes gegen die verwendeten Trägerfrequenzen verschoben wird. Außerdem ist dargestellt, wie die in einer mittleren Stelle D einmündende Speiseleitung durch Einbau einer Hochfrequenzsperre gegen die Hochfrequenzströme abgeriegelt wird. Selbstverständlich können einzelne dieser erwähnten Maßnahmen oder auch mehrere in beliebiger Kombination vereinigt angewendet werden, um die günstigsten Übertragungsverhältnisse auf dem Streckenabschnitt herzustellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Trägerstromübertragung nach Patent 899 957, zwischen längs einer Leitung beweglichen Stationen, insbesondere Nachrichtenübertragung zwischen der Zug- und der Schublokomotive fahrender Züge, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Übertragung der Nachrichten dienende Trägerstrom von einem ortsfesten Sender über die gemeinsame Leitung ausgesandt wird und die Übertragung der Nachrichten durch Änderung der Hochfrequenzimpedanz der sich bewegenden Stationen erfolgt.

2. Trägerstromübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Telegraphiezeichen mit Hilfe mechanischer Unterbrecher gegeben werden, die über abgestimmte Hochfrequenzkreise an die gemeinsame Leitung angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung verschiedener voneinander unabhängiger Nachrichtenkanäle einer Leitung mehrere Trägerfrequenzen zugeführt werden, die jede für sich einem Nachrichtenkanal zugeführt werden, und daß die Änderung der Eingangsimpedanz für die Nachrichtenübertragung einander zugeordneter Stationen durch Beeinflussung des Eingangswiderstandes selektiv für eine bestimmte Frequenz erfolgt.

4. Anordung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Hochfrequenzenergie von einem in der Mitte des Gesamtstreckenabschnittes liegenden Hochfrequenzsender nach beiden Seiten erfolgt.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer voneinander unabhängiger Leitungen jeder Leitung eine Trägerfrequenz überlagert wird, an die nur ein Bruchteil der insgesamt

in den Nachrichtenbetrieb einzuschaltenden Ijeweglichen Stationen angeschlossen wird, so daß die Entziehung der Hochfrequenzenergie für den einzelnen Nachrichtenkanal entsprechend geringer ist.

6. Anordnung nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiefluß in die einzelnen beweglichen Stationen dadurch gering gehalten wird, daß die Zuleitung von der gemeinsamen Leitung gegenüber den sonstigen Einrichtungen der Station (bei Lokomotiven z. Bl der Umspanner) für die Antriebsenergie durch Einbau von Hochfrequenzsperren möglichst gering gemacht wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau von Sperren durch Verwendung eines Tragerfrequenzbereiches erübrigt wird, bei dem dii' Hochfrequenzimpedanz der übrigen nicht zur Nachrichtenübertragung verwendeten Einrichtungen der beweglichen Stationen genügend groß ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls in das Leitungssystem eingeschaltete Hochfrequenzwiderstände (Schienenisolierstöße oder Drosseln für höhere Frequenzen) durch geeignete Hochfrequenzüberbrückunigseinrichtungen (Kapazitäten oder aus Kapazitäten und Induktivitäten zusammengesetzte Netzwerke) leitend gemacht werden.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Gesamtdämpfung der Anlage Stoßstellen und Resonanzen, die zu stehenden Wellen führen können, für die verwendeten Trägerfrequenzen durch Einbau von Hochfrequenzsperren, Verstimmungskondensatoren oder durch Abschluß der Leitungsteile mit ihrem Wellenwiderstand vermieden oder unwirksam gemacht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen