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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 7< September 1954 Bekanntgemacht am 8. März 1956Registration date: 7 September 1954. Announced on March 8, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Zur Übertragung von Signalen zwischen Zug und Strecke sind bisher eine große Zahl von Einrichtungen vorgeschlagen worden, insbesondere solche, welche auf induktiver Einwirkung beruhen. Die Nachteile aller bekannten Systeme bestehen darin, daß es schwierig ist, Störungen durch die Metallwände und Eisenmassen der Wagen auszuschalten, ohne daß einerseits die Apparaturen am Zug und an der Strecke zu groß werden oderA large number of devices have hitherto been used to transmit signals between the train and the line have been proposed, especially those based on inductive action. The disadvantages of all known systems are that it is difficult to interfere with the Turn off metal walls and iron masses of the wagons, without the one hand the apparatus get too big on the train and on the route or

ίο daß andererseits die Entfernung zwischen Sender und Empfänger so klein gewählt werden muß, daß es schwierig ist, das Luftraumprofil der Wagen einzuhalten.ίο that on the other hand the distance between transmitters and receiver must be chosen so small that it is difficult to measure the airspace profile of the car to be observed.

Diese Schwierigkeiten sind besonders groß bei Zugschlußmeldern, bei denen es sich darum handelt, den letzten Wagen eines Zuges mit einer leichten, rasch auswechselbaren Apparatur auszustatten, die keine Energiequelle benötigt und die beim Vorbeifahren mit einer Streckenapparatur in Wechselwirkung tritt. Da die Zugapparatur, das »Schlußzeichen«, so befestigt werden muß, daß seine geometrische Lage für alle vorkommenden Wagenarten identisch ist, wird der Minimalabstand zwischen Schlußzeichen und Streckenapparatur von der Größenordnung 50 cm. Auch wenn das Schlußzeichen unterhalb des Puffers angeordnet wird, muß ein Minimalabstand von etwa 30 cm eingehalten werden. An der Größe dieser Entfernung zwischen den Einwirkungsstellen am Zug und an der Strecke ist bisher die praktische Ausführung der Zugschlußmelder gescheitert. Die störenden Metallteile der Wagen kommen ge-These difficulties are particularly great with end-of-train indicators, which are: to equip the last wagon of a train with light, quickly exchangeable equipment, that does not require an energy source and that when driving past with a track apparatus interacts. Since the pulling apparatus, the "final sign", must be fastened in such a way that its geometric position is identical for all types of wagon occurring, becomes the minimum distance between the final sign and the line equipment of the order of 50 cm. Even if the final character is placed below the buffer a minimum distance of about 30 cm must be maintained. At the size of this The distance between the points of action on the train and on the route has so far been the practical one Execution of the tail-end indicator failed. The annoying metal parts of the car come

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wohnlich der Streckenapparatur erheblich näher als die Zugapparatur. Es ist bereits bekannt, die Rückwirkung einer Zugapparatur auf einen an der Strecke angeordneten Sender zur Signalgebung zu benutzen. Dann ist aber die Störempfindlichkeit groß, weil irgendwelche Schwankungen im Oszillator (z. B. Spannungsänderungen) oder eine Verstimmung des Sendekreises oder Änderungen der Impedanz desselben durch die metallische Verkleidung der Wagen oder durch metallische Werkzeuge der Streckenarbeiter genau dieselbe Wirkung haben wie die beabsichtigte Beeinflussung durch die Zugappäratur.homely much closer to the track equipment than the train equipment. It is already known who Reaction of a train apparatus on a transmitter arranged on the route for signaling use. But then the sensitivity to interference is high because there are any fluctuations in the Oscillator (e.g. voltage changes) or detuning of the transmission circuit or changes the impedance of the same through the metallic cladding of the car or through metallic tools the line worker have exactly the same effect as the intended influence the pulling apparatus.

Ferner sind Zugschlußmelder bekannt, die mit gerichteter elektrischer Strahlung im cm- oder dm-Wellengebiet arbeiten. Hierbei soll ein Richtstrahlsender den getrennten Richtempfänger nur durch Vermittlung eines auf dem Zug befestigten Spiegels erreichen. Da aber die Wagenwände oder Aufbauten am Wagen metallisch sind und ebenfalls reflektieren und alle Einfallswinkel bei der Vorbeifahrt eines Zuges auftreten können, dürfte die Sicherheit einer derartigen Anlage keinesfalls den gestellten hohen Anforderungen genügen.Furthermore, train closure detectors are known that with directed electrical radiation in cm or dm wave area work. In this case, a directional beam transmitter should only serve as a separate directional receiver by arranging a mirror attached to the train. But since the car walls or Superstructures on the car are metallic and also reflect and all angles of incidence at the The safety of such a system is by no means likely to occur when a train passes by meet the high requirements.

Bei dem Zugschlußmelder gemäß der Erfindung besteht die Streckeriapparatur aus einer Sendespule in Form eines langen Solenoids, in der ein Generator ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und aus einem auf die gleiche Frequenz abgestimmten Empfänger mit einer Induktivität, die in ihren Abmessungen mit der Sendespule übereinstimmt. Erfmdungsgemäß sind Sende- und Empfängerspule räumlich so weit getrennt oder geometrisch so zueinander angeordnet, daß die direkte Wechsel-, wirkung zwischen ihnen vernachlässigbar klein ist, daß aber durch die Vermittlung der am letzten Wagen des Zuges befestigten Apparatur, des »Schlußzeichens«, eine zur -Signalgebung ausreichende Energie übertragen wird.In the train closure detector according to the invention, the stretching apparatus consists of a transmitter coil in the form of a long solenoid in which a generator generates an alternating magnetic field, and from a receiver tuned to the same frequency with an inductance in its Dimensions match the transmitter coil. The transmitter and receiver coils are according to the invention spatially separated so far or geometrically so arranged that the direct alternating, effect between them is negligibly small, but that through the mediation of the last Apparatus attached to the train's car, the "final sign", sufficient for signaling Energy is transferred.

Diese am Zug angebrachte Apparatur besteht im einfachsten Fall aus zwei Spulen, bei denen die eine bei der Vorbeifahrt des Zuges mit dem Oszillator und die andere mit dem Empfänger in Wechselwirkung tritt. Die beiden Spulen sind über einen Kondensator elektrisch verbunden, so daß ein Resonanzkreis entsteht, der auf dieselbe Frequenz wie der Oszillator und der Empfänger abgestimmt ist' Die leitende Verbindung kann so lang sein, daß der Abstand zwischen den beiden Spulen bzw. zwischen Sender und Empfänger wesentlich größer gemacht werden kann als die Summe der Luftspalte der Magnetsysteme.This apparatus attached to the train consists in the simplest case of two coils, in which the one with the train passing by with the oscillator and the other with the receiver in Interaction occurs. The two coils are electrically connected via a capacitor, so that a resonance circuit is created which is at the same frequency as the oscillator and the receiver is matched 'The conductive connection can be so long that the distance between the two Coils or between transmitter and receiver can be made much larger than that Sum of the air gaps of the magnet systems.

Sämtliche aufeinander einwirkenden Spulen, sowohl die der Strecken- als auch die der Zugapparatur, enthalten Kerne aus ferromagnetischem Material zur Vergrößerung der magnetischen Induktion, wobei vorzugsweise die in den letzten Jahren entwickelten Eisenoxyde (Ferrite) zur Anwendung kommen. Die Kerne haben die Form von Stäben oder Röhren von etwa 30 cm Länge und mindestens einigen Quadratzentimetern Querschnitt.All coils interacting with one another, both those of the track and the pulling equipment, contain cores made of ferromagnetic material to increase magnetic induction, preferably the iron oxides (ferrites) developed in recent years are used come. The cores are in the form of rods or tubes about 30 cm in length and at least a few square centimeters in cross-section.

Wegen der durch die maximale GeschwindigkeitBecause of the maximum speed

des Zuges festgelegten Einwirkungsdauer der Apparaturen und ihrer nicht vernachlässigbaren Einschwingdauer muß die Frequenz der angewendeten Schwingungen mindestens 5 kHz betragen, wenn man die mit Ferriten mögliche Güte der Schwingungskreise voll ausnutzen will.the duration of the action of the equipment and its non-negligible amounts Settling time, the frequency of the applied vibrations must be at least 5 kHz, if you want to take full advantage of the quality of the oscillation circuits possible with ferrites.

Oszillator und Empfänger können entweder auf derselben oder auf verschiedenen Seiten . des Gleises angeordnet sein.The oscillator and receiver can either be on the same or on different sides. of Be arranged track.

Zunächst sei der Fall betrachtet (Fig. 1), bei dem Sender und Empfänger auf entgegengesetzten Seiten des Gleises, also in einem Abstand von etwa 3 m, angeordnet sind. W sei die Rückseite eines Eisenbahnwagens, der sich senkrecht zur Zeichenebene bewegt. An seinen Puffern oder den Pufferhälsen ist die Apparatur SZ, das »Schlußzeichen«, befestigt,, welche aus einer Haltestange H für die an ihren Enden angebrachten Spulen L₂ und L₃ besteht. V₁ und V₂ sind die leitenden Verbindungen zwischen den Spulen L₂ und L₃ und dem Kondensator C₂. Die Haltestange wird vorzugsweise als Röhre ausgebildet, in der die Zylinderspulen L₂ und L₃, die Verbindungen V₁ und V₂ und der- Kondensator C₂ untergebracht werden. Das Rohr kann entweder einheitlich aus Isoliermaterial bestehen oder, wenn dafür Metall verwendet wird, müssen die Spulen zur Vermeidung von Verlusten in Hartpapierzylinder eingebaut und getrennt an den Enden der Metallröhre befestigt werden.First of all, consider the case (FIG. 1) in which the transmitter and receiver are arranged on opposite sides of the track, i.e. at a distance of about 3 m. Let W be the back of a railroad car moving perpendicular to the plane of the drawing. The apparatus SZ, the "final sign", is attached to its buffers or the buffer necks , which consists of a support rod H for the coils L ₂ and L ₃ attached to their ends. V ₁ and V ₂ are the conductive connections between the coils L ₂ and L ₃ and the capacitor C ₂ . The holding rod is preferably designed as a tube in which the solenoid coils L ₂ and L ₃ , the connections V ₁ and V ₂ and the capacitor C _{2 are} accommodated. The tube can either consist of a single insulating material or, if metal is used for this, the coils must be built into hard paper cylinders and attached separately to the ends of the metal tube to avoid losses.

Fig. ι hält den Moment fest, in dem sich die Rückseite des Wagens und damit die Zugapparatur in einer Ebene mit der Gleisapparatur befindet. Diese besteht aus dem Sender 5" mit der Spule L₁ und dem Empfänger E mit der Spule L₄. Im gezeichneten Zeitpunkt liegen die Sende- und die Empfängerspule, ebenso die Spulen der . Zugapparatur in einer Achse, so daß maximale Energieübertragung stattfindet. Das magnetische Wechselfeld der Sendespule L₁ wird durch einen Wechselstromgenerator G bekannter Art erzeugt, z. B. durch einen Röhrengenerator mit festgelegter Frequenz von etwa 10 kHz. Die Wechselspannung dieses Röhrengenerators wird über einen (nicht gezeichneten) Ausgangstransformator und einen Abstimmkondensator C₁ über ein Kabel der Spule L₁ zugeführt. Der Generator selbst kann also im Stationsgebäude oder der Blockstelle untergebracht sein, in beliebiger Entfernung vom Sender S. Die Nutzenergie des Generators beträgt wenige Watt.Fig. Ι holds the moment in which the rear of the car and thus the train equipment is in a plane with the track equipment. This consists of the transmitter 5 ″ with the coil L ₁ and the receiver E with the coil L _4. At the time shown, the transmitter and receiver coils, as well as the coils of the pulling apparatus, are in one axis so that maximum energy transfer takes place The alternating magnetic field of the transmitter coil L ₁ is generated by an alternating current generator G of a known type, e.g. by a tube generator with a fixed frequency of about 10 kHz. The alternating voltage of this tube generator is via an output transformer (not shown) and a tuning capacitor C ₁ via a cable the coil L _1. The generator itself can therefore be housed in the station building or the block location, at any distance from the transmitter S. The useful energy of the generator is a few watts.

Der in Fig. 1 auf der anderen Seite des Gleises angeordnete Empfänger besteht wie der Sender aus einer Zylinderspule L₄ und der Abstimmkapazität C₃. Mit der Spule L₄ ist ein Gleichrichter Gl, z. B. eine Germaniumdiode, gekoppelt, deren Strom ein Relais R betätigt. Das Ansprechen dieses Relais wird über eine (nicht gezeichnete) getrennte Leitung nach der. Kontrollstelle übertragen oder über dieselbe Leitung, die den Generator G mit dem Sender 5" verbindet.The receiver arranged on the other side of the track in FIG. 1, like the transmitter, consists of a solenoid L ₄ and the tuning capacitance C ₃ . With the coil L ₄ is a rectifier Gl, z. B. a germanium diode, coupled, the current of which actuates a relay R. The response of this relay is via a (not shown) separate line after the. Transfer control point or via the same line that connects the generator G to the transmitter 5 ″.

Die ferromagnetischen Kerne der Spulen sollen für die verwendete Frequenz minimale Verluste und eine möglichst große Permeabilität aufweisen,The ferromagnetic cores of the coils should have minimal losses for the frequency used and have the greatest possible permeability,

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um über einen Luftabstand von zweimal 30 bis 50 cm hinweg genügend Energie vom Sender 5" auf den Empfänger E zu übertragen. Da die Länge der Sende- und der Empfängerspule etwa 30 cm beträgt, wird für die in Fig. 1 gezeichnete Anordnung, bei der Sender und Empfänger in einem Abstand von etwa 3 m, also zehn Dipollängen, stehen, eine verschwindend kleine Spannung übertragen, solange das Schlußzeichen nicht eine Kopplung zwischen Sender und Empfänger herstellt. Durch die räumliche Trennung von Sender und Empfänger ist also in dieser Anordnung die direkte, störende Energieübertragung vom Sender zum Empfänger auf einen im Verhältnis zum Nutzsignal kleinen Betrag herabgesetzt! ' Die im Empfänger auftretende Nutzspannung beträgt das zehn- bis hundertfache der Restspannung, sobald das Schlußzeichen in Wirkung tritt.in order to transmit enough energy from the transmitter 5 ″ to the receiver E over an air gap of twice 30 to 50 cm. Since the length of the transmitter and receiver coils is about 30 cm, for the arrangement shown in FIG Transmitter and receiver are at a distance of about 3 m, i.e. ten dipole lengths, transmit a negligibly small voltage as long as the final signal does not establish a coupling between transmitter and receiver. Due to the spatial separation of transmitter and receiver, this arrangement is direct 'Interfering energy transfer from transmitter to receiver reduced to a small amount in relation to the useful signal!' The useful voltage occurring in the receiver is ten to one hundred times the residual voltage as soon as the final signal comes into effect.

Alle Metallteile eines Zuges können die direkte, sehr kleine Energieübertragung zwischen Sender und Empfänger nur herabsetzen. Auch falls etwa Eisenröhren oder -stangen in der Richtung Sender-Empfänger zu liegen kommen, bleibt die direkte Kopplung vernachlässigbar. Ersetzt man die abgestimmte Kopplungsschleife durch Ferritstäbe von einigen Metern Länge, so bleibt auch in diesem Fall die über die Stäbe übertragene Energie minimal.
Die Frequenz des Zugschlußmelders liegt zwischen 5 und 50 kHz. Die obere Grenze ist dabei durch die Wirbelstromverluste in den Kernen bedingt, welche die Güte der Resonanzkreise herabsetzen. Die untere Grenze ist dadurch bestimmt, daß innerhalb der Dauer der Durchfahrt der Zugapparatur der Resonanzkreis derselben und der des Empfängers einschwingen müssen und erst im eingeschwungenen Zustand aller¹ Kreise eine Nutzspannung zwischen Sender und Empfänger der Streckenapparatur übertragen wird, die groß gegen die Restspannung ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Einschwingdauer proportional mit dem Gütefaktor der Kreise anwächst. Alle Einschwingvorgänge müssen in etwa V₅₀ see abgelaufen sein bei einer maximalen Zuggeschwindigkeit von etwa 30 m/sec.All metal parts of a train can only reduce the direct, very small transfer of energy between the transmitter and receiver. Even if iron tubes or rods come to lie in the direction of the transmitter-receiver, the direct coupling remains negligible. If the coordinated coupling loop is replaced by ferrite rods a few meters in length, the energy transmitted via the rods remains minimal in this case as well.
The frequency of the train end indicator is between 5 and 50 kHz. The upper limit is due to the eddy current losses in the cores, which reduce the quality of the resonance circuits. The lower limit is determined by the fact that within the duration of the passage of the train apparatus the resonance circuit of the same and that of the receiver must settle and only when all ¹ circles have settled a useful voltage is transmitted between the transmitter and receiver of the line equipment, which is large compared to the residual voltage. It must be taken into account that the settling time increases proportionally with the quality factor of the circles. All transient processes must have taken place in about V ₅₀ seconds at a maximum pulling speed of about 30 m / sec.

Um die Dauer der Einwirkung zwischen Sender und Empfänger zu verlängern, können die Abmessungen der Spulen _ vergrößert werden. Es ist aber wesentlich vorteilhafter, die Dauer der Einwirkung dadurch zu vervielfachen, daß längs des Gleises zwei oder drei Sendespulen und Empfängerspulen angebracht werden in Abständen von etwa der doppelten Spulenlänge. Alle Sendespulen liegen in Serie und werden also gleichphasig erregt, ebenso alle Empfängerspulen. Der Aufbau der Zugapparatur bleibt dabei unverändert. . . Die in Fig. 1 gezeigte Spulenanordnung kann . mit ähnlichem Wirkungsgrad durch die Anordnung gemäß Fig. 2 ersetzt werden. Hierbei liegen alle Spulen im Augenblick größter Kopplung in einer Ebene und senkrecht zur Fahrtrichtung.In order to extend the duration of the action between the transmitter and receiver, the dimensions of the coils _ are enlarged. But it is much more advantageous to increase the duration of the action to be multiplied by having two or three transmitter coils and receiver coils along the track be attached at intervals of about twice the spool length. All transmitter coils are in Series and are therefore excited in phase, as are all receiver coils. The construction of the train apparatus remains unchanged. . . The coil arrangement shown in Fig. 1 can . can be replaced by the arrangement according to FIG. 2 with a similar efficiency. Here all lie Coils at the moment of greatest coupling in one plane and perpendicular to the direction of travel.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung des Zugschlußmelders liegen Sender und Empfänger so weit auseinander, daß die direkte Energieübertragung zu vernachlässigen ist Eine zweite Möglichkeit zur Unterdrückung der direkten Energieübertragung unter Umgehung des Schlußzeichens ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei liegen Sender und Empfänger auf derselben Seite des Gleises; sie sind, wie die Figur zeigt, z.B. in T-Form angeordnet, so daß in der Empfangsspule keine Spannung induziert wird trotz: des in der Sendespule fließenden Wechselstromes gleicher Frequenz. Erst das Vorbeifahren des Schlußzeichens, dessen Spulen ebenfalls in T-Form angeordnet sind, bildet eine zur Signalgebung hinreichende Kopplung.In the arrangement of the train closure indicator shown in FIGS. 1 and 2, the transmitter and receiver are located so far apart that direct energy transfer to be neglected is a second possibility to suppress the direct energy transfer bypassing the final symbol is shown in FIG. 3. Here are transmitters and Receiver on the same side of the track; they are, as the figure shows, for example arranged in a T-shape, so that no voltage is induced in the receiving coil despite: that in the transmitting coil flowing alternating current of the same frequency. Only the passing of the final sign, its Coils are also arranged in a T-shape, forms a coupling sufficient for signaling.

Auch für die Anordnung des Schlußzeichens gemäß Fig. 2 und 3 wird der Nachweis der Schwingungen im Empfänger über Gleichrichter und Relais (nicht gezeichnet) erbracht.The detection of the vibrations is also required for the arrangement of the final symbol according to FIGS provided in the receiver via rectifier and relay (not shown).

Das in Fig. 1 schematisch als elektromagnetisches Relais gezeichnete Organ kann durch einen magnetischen Verstärker ersetzt werden, dessen Speisestrom dem Sendekreis S entnommen wird, und dessen verstärktes und gleichgerichtetes Ausgangssignal über eine eigene Leitung oder über die Speiseleitung des Senders zur Meldestelle übertragen wird. Der mit der Sendefrequenz erregte magnetische Verstärker hat eine genügend kleine Ansprechzeit.The organ shown schematically in Fig. 1 as an electromagnetic relay can be replaced by a magnetic amplifier, the feed current of which is taken from the transmission circuit S , and whose amplified and rectified output signal is transmitted via its own line or via the feed line of the transmitter to the reporting point. The magnetic amplifier excited with the transmission frequency has a sufficiently short response time.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Apparatus for end-of-train reporting, in which the last wagon of a train is equipped with a light, quickly exchangeable device that when driving past one of transmitter and receiver for electromagnetic. Vibrations existing line equipment interacts and whereby the pulling apparatus consists of an electromagnetic There is resonant circuit of the same frequency, characterized in that the transmitter and receiver are spatially separated or so far are geometrically arranged so that only a negligible without mediation of the train apparatus Voltage is transmitted and only through the two spatially separated, electrically coils of the pulling apparatus lying in series at that moment a sufficient one Energy transfer takes place in which one of the two coils with the transmitter, the other is paired with the receiver.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the coils lying in the electromagnetic oscillation circuits have the shape of long solenoids with ferromagnetic cores.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the ferromagnetic cores consist of ferrites.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the transmitter and receiver are arranged on different sides of the track.

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5. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the transmitter and receiver are arranged on the same side of the track.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the transmitter and receiver in T-shape are arranged.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that two or more in-phase excited transmitter coils along the direction of travel are attached at intervals of about twice the coil length.

8. Apparatus according to claim 1 to 7, characterized characterized in that the frequency of the transmitter is between 5 and 50 kHz.

9. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized characterized in that the receiver of the line equipment is a magnetic amplifier contains whose alternating current magnetization is taken from the transmitter. -

Referred publications:
German patent specifications No. 583 006, 695 764.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings