WO2014095205A2 - Steckverbindung für schienengebundene fahrzeuge - Google Patents

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WO2014095205A2
WO2014095205A2 PCT/EP2013/074125 EP2013074125W WO2014095205A2 WO 2014095205 A2 WO2014095205 A2 WO 2014095205A2 EP 2013074125 W EP2013074125 W EP 2013074125W WO 2014095205 A2 WO2014095205 A2 WO 2014095205A2
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Friedrich BOLLOW
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0036—Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres

Definitions

  • the invention relates to a plug connection between two vehicle parts of a rail-bound vehicle, in particular train, for connecting a cable for an Ethernet network, for the transmission of high data rates, consisting of a plug element and a socket element.
  • electrical connector for data transmission must meet special criteria to ensure safe transmission of electrical signals.
  • a modulation method in which a useful signal to be transmitted, the so-called carrier, is changed (modulated). Due to the modulation, the low-frequency useful signal can be converted into a high-frequency transmission signal. The message or the useful signal is recovered on the receiving side by a demodulator again.
  • a modem is installed for this purpose, which modulates the signals for overcoming the connection point as well as demodulates. It is also known to transmit the network signals without contact. For this purpose, for example, light coupling systems or electromagnetic transmission techniques are known. However, these transmission paths are not readily suitable for transmitting security-relevant data.
  • One of the objects of the invention is to propose a plug connection for rail vehicles which ensures reliable data transmission for an Ethernet network.
  • this object is achieved by a plug-in connection, which has at least 1 Gbit / s, eight connection contacts, which are shielded together and paired, and the individual parts of the connector are designed such that the connector has a Steckzyklusfesttechnik of min. 50,000 Has cycles.
  • Plug connections in the sense of the invention are connections which are suitable for establishing a data connection between two vehicle parts of a rail-bound vehicle, in particular a train. This includes connecting a cable to an Ethernet network designed to carry high data rates.
  • a connector consists here of a plug element and a socket element.
  • the shielding can be made relatively easy and can be ensured as a whole.
  • connection contacts of the plug connection can also be designed such that the plug connection has a plug cycle strength of at least 5000 cycles, in particular 50,000 cycles.
  • a correspondingly abrasion-resistant material can be selected or an abrasion-resistant coating applied to the contact surfaces.
  • the plug element and the socket element can be designed in two parts, so that the worn part can be exchanged when worn.
  • one part each can be an adapter part.
  • This adapter part may comprise a contact connector and a socket for inserting a standard network cable plug or a cable clamp, for directly clamping or crimping the wires of the network cable.
  • the connector may comprise at least one device which causes the adapter part and the male or female part can be assembled only in a certain position or is ensured that only the male part or the female part on a dedicated adapter part fits.
  • the device may be, for example, a tongue and groove guide, also conceivable is a particular arrangement or design of the contacts.
  • the shield of the plug connection can be designed such that its screen attenuation at least approximately corresponds to that of the network cable
  • the housing parts may be made of metal, so that the housing is also the shield.
  • a shield support can be ensured by means of a 360 ° contact brush, which is in contact with the shielding of the network cable.
  • the contacts can also be gold plated.
  • connection contacts can be arranged such that the connection contacts of corresponding cable pairs of the network cable are arranged next to one another and at least the connection contacts of directly adjacent cable pairs are orthogonal to one another.
  • the invention relates to an automatic electrical coupling device for a rail-bound vehicle, comprising at least two plug-in connections, which are arranged such that the vehicle parts are reversible.
  • the turning ability of trains means that the individual train parts or wagons can be coupled on both sides, ie at the front or rear end of the train.
  • FIG. 2 is a plug connection
  • FIG. 3 Schematic diagram of a plug connection
  • Figure 1 shows two Anlagen troubleden 2 with the coupling devices 1 1, 12 for connecting the tension members.
  • the traction parts are mechanically coupled to the automatic electrical coupling device 12 and electrically.
  • the automatic electrical coupling device includes a large number of contacts, which are arranged mirrored, that is, each contact or each contact connection is duplicated. This ensures that the train is reversible.
  • the mirrored contact groups can be accommodated in one or else in two separate coupling housings.
  • the electrical coupling devices 12 are driven against each other until the contacts are connected.
  • the automatic electrical coupling device 12 includes, inter alia, two mirror-inverted plug-in connections 1 for the high-performance Ethernet network.
  • FIG. 2 shows a plug connection 1 according to the invention with a plug element 2 and a socket element 3 as part of the automatic electrical coupling device 12.
  • the plug element 2 and the socket element 3 are each composed of an adapter part 5 and a plug 6 or socket part 7.
  • the adapter part 5 is designed to be firmly installed in the automatic electric coupling device 12, two at each Huaweide, mirror-symmetrical to the longitudinal axis.
  • the plug-6 and 7 socket parts are placed on the adapter parts 5, so that each Huawei two mirror-image connections arise.
  • FIG 3 a schematic diagram of a plug connection 1 is shown in section for better understanding.
  • the adapter parts 5 can be constructed essentially the same on the plug and socket side.
  • the network cable 4 is inserted by way of example into a socket (15) which is integrated in the housing of the adapter part. But the wires of the network cable 4 can also be clamped to a cable clamping device (17) or preferably as a crimp ("crimping"), which is integrated in the adapter part 5.
  • the housing 8 is a metal housing which simultaneously performs the shielding function.
  • a gold-plated contact brush (not shown) can additionally be provided, which ensures a secure connection between the network cable shielding and the housing.
  • a key point in such compounds is the plug cycle strength, which must be much higher for train connections, than comparable Industrial connectors.
  • Network cables for an Ethernet network with a transmission data rate of at least 1 Gbit / s, have eight individual cores, two of which are twisted together, so that eight connection contacts, sockets and connectors (9a, b) are required. These must be designed such that the connector has the required plug cycle strength.
  • Embodiments are known from the prior art.
  • connection contacts 9a, b are arranged in such a way that the connection contacts 9a, b of corresponding cable pairs of the network cable 4 are arranged next to one another and at least the connection contacts 9a, b of directly adjacent pairs of cables are orthogonal to one another. In an unavoidable parallel arrangement of two pairs of cables whose connection axes should be as far apart as possible.
  • All contacts are mounted in / on contact carriers 16, which are made of an insulating material, for. As plastic, are made.
  • the contact connection element 10 may have plug contacts as shown, although other technical solutions, such as spring contacts, are also conceivable here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung (1) zwischen zwei Fahrzeugteilen (2) eines schienengebundenen Fahrzeuges, insbesondere Zug, zur Verbindung eines Kabels (4) für ein Ethernet-Netzwerk, zur Übertragung von hohen Datenraten, bestehend aus einem Steckerelement (6) und einem Buchsenelement (7). Zur schnelleren und sichereren Datenübertragung wird vorgeschlagen, dass die Steckverbindung (1), zur Übertragung einer Datenrate von mindestens 1 Gbit/s, acht Verbindungskontakte (9) aufweist, die gemeinsam abgeschirmtsind, und die derart ausgeführt sind, dass die Einzelteile der Steckverbindung eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 5000 Zyklen aufweisen.

Description

Steckverbindung für schienengebundene Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft Steckverbindung zwischen zwei Fahrzeugteilen eines schienengebundenen Fahrzeuges, insbesondere Zug, zur Verbindung eines Kabels für ein Ethernet-Netzwerk, zur Übertragung von hohen Datenraten, bestehend aus einem Steckerelement und einem Buchsenelement.
Zwei Zugteile werden einmal mittels einer mechanischen Kuppelvorrichtung und einer elektrischen Steckverbindung miteinander verbunden. Die elektrische Steckverbindung umfasst alle elektrischen Verbindungen, die für den Betrieb eines Zuges erforderlich sind. Zur Verbindung eines Datenkabels zwischen zwei Zugteilen bestehen besondere Anforderungen an die Steckverbindung.
Insbesondere elektrische Steckverbindung zur Datenübertragung müssen besondere Kriterien erfüllen, um eine sichere Übertragung von elektrischen Signalen zu gewährleisten.
In modernen Zügen besteht ein besonderes Interesse daran die schnelle Ethernet Netzwerktechnik nutzen zu können, um Informationen zwischen den Zugteilen auszutauschen.
Bekannt sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Herstellung einer Datenverbin- dung zwischen zwei Zugteilen. So besteht die Möglichkeit ein Modulationsverfahren zu verwenden, bei dem ein zu übertragendes Nutzsignal, dem sogenannten Träger, verändert (moduliert) wird. Durch die Modulation kann das niederfrequente Nutzsignal in ein hochfrequentes Übertragungssignal umgewandelt werden. Die Nachricht bzw. das Nutzsignal wird auf der Empfangsseite durch einen Demodula- tor wieder zurückgewonnen. In jedem Zugteil ist dafür ein Modem installiert, das die Signale zur Überwindung der Verbindungsstelle moduliert als auch demoduliert. Auch ist es bekannt, die Netzwerksignale berührungsfrei zu übertragen. Hierzu sind beispielsweise Lichtkopplungssysteme oder elektromagnetisch Übertragungstechniken bekannt. Diese Übertragungswege sind allerdings nicht ohne weiteres zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten geeignet. Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Steckverbindung für schienengebundene Fahrzeuge vorzuschlagen, die eine zuverlässige Datenübertragung für ein Ethernet-Netzwerk gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einer Steckverbindung gelöst, die zur Übertragung einer Datenrate von mindestens 1 Gbit/s, acht Verbindungskontakte aufweist, die gemeinsam und paarig abgeschirmt sind, und die Einzelteile der Steckverbindung derart ausgeführt sind, dass die Steckverbindung eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 50.000 Zyklen aufweist.
Steckverbindungen im Sinne der Erfindung sind Verbindungen die dafür geeignet sind eine Datenverbindung zwischen zwei Fahrzeugteilen eines schienengebun- denen Fahrzeuges, insbesondere Zugs, herzustellen. Hierzu zählt die Verbindung eines Kabels für ein Ethernet-Netzwerk, das zur Übertragung von hohen Datenraten bestimmt ist. Eine derartige Steckverbindung besteht hier aus einem Steckerelement und einem Buchsenelement.
Durch die gemeinsame Abschirmung der Verbindungskontakte wird erreicht, dass die Abschirmung relativ einfach hergestellt und im Ganzen sichergestellt werden kann.
Um die Lebensdauer weiter zu verlängern, können die Einzelteile, insbesondere Verbindungskontakte der Steckverbindung, auch derart ausgelegt sein, dass die Steckverbindung eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 5000 Zyklen, insbesondere 50000 Zyklen, aufweist.
Zur Veränderung der Steckzyklusfestigkeit sind dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten bekannt. So kann ein entsprechend abriebfestes Material ausgewählt oder eine abriebfeste Beschichtung auf die Kontaktflächen aufgetragen werden. ln einer weiteren Ausführung können das Steckerelement und das Buchsenele- ment zweiteilig ausgeführt sein, sodass bei Verschleiß das verschlissene Teil ausgetauscht werden kann.
Bei einer zweiteiligen Ausführung kann jeweils ein Teil ein Adapterteil sein. Dieses Adapterteil kann ein Kontaktverbindungselement und eine Buchse zum Einstecken eines Standard Netzwerkkabelsteckers oder eine Kabelklemmvorrichtung, zum direkten Anklemmen oder eine Quetschverbindung („Crimpen") der Adern des Netzwerkkabels, umfassen.
Das Kontaktverbindungselement zwischen Adapterteil und Stecker- oder Buchs- enteil kann beispielsweise eine Steck-, Federkontakt- oder Kabelverbindung sein.
Zur Vermeidung einer Verwechselung von Stecker -und Buchsenteil kann die Steckverbindung zumindest eine Einrichtung umfassen, die bewirkt, dass das Adapterteil und das Stecker- oder Buchsenteil nur in einer bestimmten Lage zusammengesetzt werden können bzw. sichergestellt ist, dass nur das Steckerteil oder das Buchsenteil auf ein dafür bestimmtes Adapterteil passt. Die Einrichtung kann zum Beispiel eine Nut-Federführung sein, auch denkbar ist eine bestimmte Anordnung oder Ausführung der Kontakte.
Zur Sicherung der Verbindung zwischen Adapterteil und Steckerteil bzw. Buchsenteil können diese miteinander verschraubt sein. Des Weiteren kann die Abschirmung der Steckerverbindung derart ausgeführt sein, dass deren Schirmdämpfung zumindest annähernd der des Netzwerkkabels entspricht, vorzugsweise können die Gehäuseteile aus Metall bestehen, sodass das Gehäuse gleichzeitig die Abschirmung ist. Zur weiteren Verbesserung der Abschirmung an die Anschlussstelle des Netzwerkkabels kann eine Schirmauflage mittels einer 360°-Kontaktbürste sichergestellt werden, die mit der Abschirmung des Netzwerkkabels in Kontakt steht. Die Kontakte können zudem vergoldet sein.
Im Interesse einer möglichst hohen Störsicherheit können die Verbindungskontakte derart angeordnet werden, dass die Verbindungskontakte korrespondierender Kabelpaare des Netzwerkkabels nebeneinander und zumindest die Verbindungs- kontakte direkt benachbarter Kabelpaare orthogonal zueinander angeordnet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine automatische elektrische Kupplungsvorrichtung für ein schienengebundenes Fahrzeug, umfassend zumindest zwei Steckverbindungen, die derart angeordnet sind, dass die Fahrzeugteile wendefähig sind.
Unter der Wendefähigkeit versteht man bei Zügen, dass die einzelnen Zugteile oder auch Waggons beidseitig, also am vorderen oder hinteren Zugteilende, angekuppelt werden können.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Figur 1 Zugteilenden mit den Kupplungsvorrichtungen
Figur 2 eine Steckverbindung
Figur 3 Prinzipskizze einer Steckerverbindung
Figur 1 zeigt zwei Zugteilenden 2 mit den Kupplungsvorrichtungen 1 1 , 12 zum Verbinden der Zugteile. Mit der Zugkupplung 1 1 werden die Zugteile mechanisch und mit der automatischen elektrischen Kupplungsvorrichtung 12 elektrisch gekoppelt. Die automatische elektrische Kupplungsvorrichtung enthält eine große Anzahl von Kontakten, die gespiegelt angeordnet sind, dass heißt, jeder Kontakt bzw. jede Kontaktverbindung ist doppelt vorhanden. So ist gewährleistet, dass der Zug wendefähig ist.
Die gespiegelten Kontaktgruppen können in einem oder aber auch in zwei getrennten Kupplungsgehäusen untergebracht werden. Zum Verbinden der Kontakte werden die elektrischen Kupplungsvorrichtungen 12 gegeneinander gefahren, bis die Kontakte verbunden sind. Die automatische elektrische Kupplungsvorrichtung 12 umfasst unter anderem auch zwei spiegelbildlich angeordnete Steckverbindungen 1 für das Hochleis- tungs-Ethernet-Netzwerk.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Steckverbindung 1 mit einem Steckerelement 2 und einem Buchsenelement 3 als Teil der automatischen elektrischen Kupplungsvorrichtung 12.
Das Steckerelement 2 und Buchsenelement 3 werden jeweils aus einem Adapterteil 5 und einem Stecker- 6 oder Buchsenteil 7 zusammengesetzt. Das Adapterteil 5 ist dafür ausgelegt fest in die automatische elektrische Kupplungsvorrichtung 12 eingebaut zu werden, jeweils zwei an jedem Zugteilende, spiegelsymmetrisch zur Zuglängsachse. Die Stecker- 6 und Buchsenteile 7 werden auf die Adapterteile 5 aufgesetzt, sodass je Zugverbindung jeweils zwei spiegelbildliche Verbindungen entstehen.
Zur Vermeidung einer Vertauschung beim Aufstecken der Stecker- 6 und Buchs- enteile 7 ist eine Kodierung vorgesehen, hier eine angedeutete Stift /Nut Vorrichtung.
In Figur 3 ist zum besseren Verständnis eine Prinzipskizze einer Steckerverbindung 1 in Schnitt dargestellt. Die Adapterteile 5 können auf Stecker- und Buchsenseite im Wesentlichen gleich aufgebaut sein. Das Netzwerkkabel 4 ist beispielhaft in eine Buchse (15) eingesteckt, die im Gehäuse des Adapterteils integriert ist. Die Adern des Netzwerkkabels 4 können aber auch an eine Kabelklemmvorrichtung (17) angeklemmt oder bevorzugt als Quetschverbindung („Crimpen") werden, die im Adapterteil 5 integriert ist.
Das Gehäuse 8 ist ein Metallgehäuse, das gleichzeitig die Abschirmfunktion übernimmt. Zur Sicherstellung einer einwandfreien Abschirmung kann zusätzlich eine vergoldete Kontaktbürste (nicht dargestellt) vorgesehen werden, die einen sichere Verbindung zwischen Netzwerkkabelabschirmung und Gehäuse gewährleistet.
Ein wesentlicher Punkt bei derartigen Verbindungen ist die Steckzyklusfestigkeit, die bei Zugverbindungen wesentlich höher liegen muss, als bei vergleichbaren Industriesteckverbindungen. Netzwerkkabel, für ein Ethernet-Netzwerk mit einer Übertragungsdatenrate von mindestens 1 Gbit/s, weisen acht Einzeladern auf, wobei jeweils zwei miteinander verdrillt sind, sodass auch acht Verbindungskontakte, Buchse und Stecker (9a, b), notwendig sind. Diese müssen derart ausgeführt sein, dass die Steckverbindung die geforderte Steckzyklusfestigkeit aufweist. Ausführungen dazu sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Entscheidend ist auch die Positionierung der Kontakte und deren Abschirmung, um eine verlustarme Durchleitung des Datenstroms zu gewährleisten. Die Verbindungskontakte 9a, b sind dazu derart angeordnet, dass die Verbindungskontakte 9a, b korrespondierender Kabelpaare des Netzwerkkabels 4 nebeneinander und zumindest die Verbindungskontakte 9a, b direkt benachbarter Kabelpaare orthogonal zueinander angeordnet sind. Bei einer nicht zu vermeidenden parallelen Anordnung zweier Kabelpaare sollten deren Verbindungsachsen möglichst weit auseinanderliegen.
Alle Kontakte sind in/an Kontaktträgern 16 befestigt, die aus einem isolierenden Material, z. B. Kunststoff, gefertigt sind. Das Kontaktverbindungselement 10 kann wie gezeigt Steckkontakte aufweisen, wobei hier auch andere technische Lösungen, wie Federkontakte, denkbar sind.
Bezugszeichenliste
Steckverbindung
Steckerelement
Buchsenelement
Netzwerkkabel
Adapterteil
Steckerteil
Buchsenteil
Gehäuse
a, b Kontakt
0 Kontaktverbindungselement
1 Zugkupplung
2 elektrische Kupplungsvorrichtung3 Fahrzeugteile
4 Verdrehschutz
5 Kabelklemmvorrichtung/ - Buchse6 Kontaktträger
7 Quetschverbindung („Crimpkontakt")

Claims

Patentansprüche
Steckverbindung (1 ) zwischen zwei Fahrzeugteilen (13) eines schienengebundenen Fahrzeuges, insbesondere Zug, zur Verbindung eines Kabels (4) für ein Ethernet-Netzwerk, zur Übertragung von hohen Datenraten, bestehend aus einem Steckerelement (2) und einem Buchsenelement (3), dadurch gekennzeichnet,
dass die Steckverbindung (1 ), zur Übertragung einer Datenrate von mindestens 1 Gbit/s, acht Verbindungskontakte (9a, b) aufweist, die gemeinsam abgeschirmt sind, und die Einzelteile der Steckverbindung derart ausgeführt sind, dass die Steckverbindung eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 5000 Zyklen aufweist.
Steckverbindung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einzelteile der Steckverbindung (1 ) eine Steckzyklusfestigkeit von mind. 50000 Zyklen aufweist.
Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steckerelement
(2) und das Buchsenelement
(3) zweiteilig ausgeführt sind.
Steckverbindung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils ein Teil ein Adapterteil (5) ist, umfassend ein Kontaktverbindungselement (10) und eine - Buchse (15), zum Einstecken eines Standard Netzwerkkabelsteckers, oder eine Kabelklemmvorrichtung (15), zum direkten Anklemmen der Adern des Netzwerkkabels
(4) oder eine Quetschverbindung („Crimpen") an den Crimpkontakten (17).
5. Steckverbindung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steckverbindung (1 ) zumindest eine Einrichtung umfasst, die bewirkt, dass das Adapterteil (5) und das Stecker- (6) oder Buchsenteil (7) nur in einer bestimmten Lage zusammengesetzt werden können bzw. sichergestellt ist, dass nur das Steckerteil (6) oder das Buchsenteil (7) auf ein dafür bestimmtes Adapterteil (5) passt.
6. Steckverbindung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Teile (5, 6, 7) miteinander verschraubt sind.
7. Steckerverbindung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abschirmung der Steckerverbindung (1 ) derart ausgeführt ist, dass deren Schirmdämpfung zumindest annähernd der des Kabels entspricht, vorzugsweise das Gehäuse (8) die Abschirmung ist.
8. Steckerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindungskontakte (9) derart angeordnet sind, dass die Verbindungskontakte (9) korrespondierender Kabelpaare des Netzwerkkabels (4) nebeneinander und zumindest die Verbindungskontakte (9) direkt benachbarter Kabelpaare orthogonal zueinander angeordnet sind.
9. Automatische elektrische Kupplungsvorrichtung für ein schienengebundenes Fahrzeug umfassend zumindest zwei Steckverbindungen nach Anspruch 1 bis 8 die derart angeordnet sind, dass die Fahrzeugteile wendefähig sind.
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