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Einrichtung zur induktiven Kopplung von Sende- nnd Empfangs einrichtungen
in Fahrzeugen mit längs der Fahrstrecke verlegten Leitungen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zur induktiven Kopplung von Sende- und/oder Empfangseinrichtungen
in Fahrzeugen mit längs der Fahrstrecke verlegten Leitungen, die in einzelne flarkierabschnitte
unterteilt sind, unter Benutzung von Fern tspulen, die so an den Fahrzeugen angebracht
sind, daß /sie sich über den verlegten Leitungen befinden und so ausgerichtet sind,
daß sie von den Magnetfeldern der Jeweils überfahrenen Leitungen durchsetzt werden,
wobei über die verlegten Leitungen in einem latenkanal mit einer Träger frequenz
Daten von einer streckenfesten Station empfangen und/oder Daten dorthin übermittelt
werden.
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Es ist bekannt, längs von Fahrstrecken Leitungen zu verlegen, insbesondere
Doppelleitungen, die in gewissen Abständen (etwa alle 2o m) gekreuzt sind. Diese
Leitungen sind in einer streckenfestenStation an Sende- und Empfangseinrichtungen
angeschlossen.
Die Fahrzeuge sind ebenfalls mit Sende- und Empfangseinrichtungen ausgestattet;
das Senden und Empfangen von Informationen zur Zentrale geschieht mit B fe einer
mit der längs der Strecke verlegten Doppelleitung induktiv gekoppelten, am Fahrzeug
angebrachten Spule, Eine solche Spulellleterts wenn in der atreckentesten 8endeeinrichtung
ein Dauersignal in die Doppelleitung eingespeist wird, auf dem Fahrzeug eine EMK,
die beim überfahren der Kreuzungsstellen der Doppelleitung durch die Drehung des
Peldea an den Kreuzungsstellen kurzzeitig zu Null wird.
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Auf diese Weise kann die Anzahl von überfahrenen Kreuzungsstellen
festgestellt und daraus die Position des Fahrzeugs ermittelt werden. Das Verschwinden
der EMK an den Kreuzungsstellen bedeutet Jedoch zugleich eine Unterbrechung der
Möglichkeit einer Informationsübertragung zwischen dem Pahrzeugund der streckenfesten
Station, Eine solche Intormationsunterbrechung muß auf Jeden Fall vermieden werden.
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Um die Informationsunterbrechung an den Kreuzungsstellen zu vermeiden,
könnte man in naheliegender Weise daran denken, an Stelle einer Spule zwei Spulen
auf einem Fahrzeug anzubringen. Beide Spulen milßten dabei einen solchen Abstand
haben, daß sie nicht gleichzeitig über Kreuzungsstellen su stehen klonen. Es würde
dann immer in einer Spule Sendeenergie empfangen werden. Die induzierten Spannungen
in den beiden Spulen lassen sich Jedoch hochfrequenzseitig nicht addieren, da, wenn
eine Spule sich vor einer Kreuzungsstelle, die andere sich'dahinter befindet, die
induzierten Spannungen sich um 180° unterscheiden, während, wenn sich beide Spulen
zwischen, zwei Kreuzungsstellen befinden, die beiden induzierten Spannungen gleiche
Phase haben. Folglich muß man zwei getrennte Kanäle aufbauen, wobei in Jedem Kanal
der Jeweiligen Spule Je ein Empfänger nachgeschaltet ist; dies bedeutet aber einen
großen Aufwand.
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Um diesem Mangel abzuhelfen, wird in der DPS 1 255 725 eine Einrichtung
zur induktiven Kopplung vorgeschlagen, bei der an den Fahrzeugen zwei induktiv mit
der Doppelleitung gekoppelte Spulen(Spule 1 1 und Spule II) in Fahrtrichtung Spulen1(Spule
hintereinander angebracht sind, von denen nur die eine (Spule I) unmittelbar an
die Sende- und Empfangseinrichtungen im Fahrzeug angeschlossen ist, während.die
andere.
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(Spule II) lediglich mit dieser Spule.(Spule 1) gekoppelt und so abgestimst
rist, daß die in ihr vom Strom der Doppelleitung induzierte EMK in ihr einen Strom
treibt, der gegen den Strom in der Doppelleitung um » in der Phase verschoben ist
und bei der insbesondere die induktive Kopplung zwischen den Spulen (I und II) dadurch
bewirkt ist, daß sie sich teilweise überdecken.
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Messungen mit einer Antenne gemäß der DPS 1 255 725 haben ergeben,
daß der Kreuzstelleneinbruch dennoch relativ hoch ist und abhängig vomAii"tennenabstand
zum Linienzeiter.
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Es ist ferner, etwa aus der Offenlegungsschrift 1-530 397, bekannt,
zur induktiven Kopplung auch Ferritspulen zu benutzen, die so an den Fahrzeugen
angebracht sind, daß sie sich über den verlegten Leitungen befinden und so ausgerichtet
sind, daß sie von den Magnetfe-ldern der Jeweils überfahrenen Leitungen durchsetzt
werden.
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Der-Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur induktiven
Kopplung von Sende- und Empfangseinrichtungen in Fahrzeugen mit längs der Fahrstrecke
verlegten Leitern anzugeben, die von den vorstehend genannten Mängeln frei ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei gleichsinnig
gewickelte, in Fahrtrichtung versetzt angebrachte Ferritspulen mit Jeweils in Serie
vorgeschalteten RC-Gliedernparallel auf den Eingang der Sende-/Empfangseinrichtung
eines Fahrzeugs geführt sind und daß der eine der so gebildeten parallelen Schwingkreise
auf eine erste Resonanzfrequenz, die kleiner als die Trägerfrequenz ist, der andere
auf eine zweite Resonanzfrequenz, die größer als die Trägerfrequenz ist, abgestimmt
sind, wobei'die Resonanzfrequenzen und die Induktivitäten der Spulen, die Kapazitäten
der Kondensatoren und die Widerstände 80 bemessen sind, daß sich für die parallel
geschalteten Kreise die erforderliche Bandbreite für den Datenkanal, die geeignete
Anpassung an die Sende-/Empfangseinrichtung und eine optimale Cd. h. derartige,
daß der Pegeleinbruch an einer Markierstelle gering ist und somit die übertragung
nicht unterbrochen wird) Phasenverschiebung für die Summe der Spannungen beider
Kreise (etwa 900) ergibt.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung in
dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbei spiel näher beschrieben.
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Es zeigt die Figur 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung, Figur
2 die entsprechende elektrische Schaltung und die Figuren 3a, 3b, 3c den Verlauf
des Empfangspegels an der Antenne.
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In der Figur 1 sind mit 1 und 2 zwei Ferritspulen dargestellt; die
Spule 1 habe eine Induktivität L1 und die Spule 2 eine Induktivität 12. Das Empfangs-/Sende-Gerät
auf
dem Fahrzeug sei mit E angedeutet, es habe die Eingangsklemmen
3 und 4; die beiden Ferritspulen sind in Fahrtrichtung hintereinander am Fahrzeug
befestigt. Sie befinden sich über einer Außenseite einer Kreuzstellen versehenen,
längs der Strecke verlegten Doppelleitung, und zwar so, daß sie von den Magnetfeldern
der jeweils an dieser Außenseite liegenden Leitungsteile durchsetzt werden. Die
eine Eingangsklemme 3 des Empfangs-Sende-Gerätes E ist über einen Widerstand R1
mit nachgeschaltetem Kondensator C1 mit der Ferritspule 1 verbunden; diese ist mit
ihrem -anderen Ende an die andere Eingangsklemme 4 des Empfangs-/Sende-Geräts E
angeschlossen.
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Außerdem ist die-Eingangsklemme 3 über einen Widerstand R2 mit nachgeschaltetem
Eondensator C2 mit der Ferritspule 2 verbanden; diese ist mit ihrem anderen Ende
an die Eingangsklemme 4 angeschlossen. Beide Spulen sind gleichsinnig-gewickelt.
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Die Figur 2 zeigt das elektrische Schaltungsbild der bisher beschriebenen
Einrichtung. Sie besteht aus zwei parallel geschalteten Schwingkreisen K1 und E2,
wobei der erste Schwingkreis (K1) aus R1 a1, L1, der zweite (K2) aus C2, L2 gebildet-wird.
Der erste Schwingkreis wird auf eine Resonanzfrequenz fl < fo, der zweite auf
eine Resonanzfrequenz f2> fo mit fO : Trägerfrequenz der Datenübertragung, abgestimmt.
Die parallel geschalteten Kreise weisen einen Bandcharakter auf.
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Die genannten induktivitäten, Kapszitäten der Eondensatoren und die
Widerstände werden so bemessen, daß sich für die parallel geschalteten Kreise die
erforderliche Bandbreite für den Datenkanal,.die geeignete Anpassung an die Sende-/Empfangseinrichtung
des Fahrzeugs und eine optimale Phasenverschiebung (möglichst 900) für die Summe
der Spannungen beider Kreise ergibt.
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In der Figur 3a sind mit 5 und 6 die beiden Leiter der verlegten Doppelleitung
bezeichnet, die in bestimmten Abständen Xreuzstellen (x) wie die dargestellte besitzt.
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Die magnetische Feldstärke 3 über den Leitungsteilen an einer Außenseite
ist darüber dargestellt. Es seien Jetzt fünf verschiedene Positionen der Antenne,
bestehend aus den beiden Ferritspulen, betrachtet. Die Antenne bewege sich in Pfeilrichtung.
Dann entstehen nacheinander fünf verschiedene Situationen hinsichtlich der Feldeinwirkung
auf die beiden Spulen: (1) das Feld wirkt auf beide Spulen gleichsinnig; (2) die
in Fahrtrichtung vorn liegende Spule empfängt kein Feld; (3) die empfangenen Felder
wirken gegensinnig; -(4) die in Fahrtrichtung hinten liegende Spule empfängt kein
Feld; (5) das Feld wirkt auf beide Spulen wieder gleichsinnig.
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Der Verlauf der Empfangspegel CUE) an den Klemmen 3 und 4 des Empfangs-/Sendegeräts
E in den fünf verschiedenen Fällen ist in Fig. 3c dargestellt. Der Abschnitt a bezeichnet
die maximale Pegelabsenkung an der Kreuzstelle (x), Schließlich besteht noch ein
weiterer Vorteil bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Antennen gegenüber der
eingangs beschriebenen Rahmenantenne: Die Rahmenantenne muß, wenn sie das Magnetfeld
eines Leiters erfassen will, möglichst senkrecht stehend über diesem Leiter angeordnet
sein.
Das bedingt, daß bei vorgeschriebenem Mindestabstand tinienleiter - unterer Teil
der Antenne, die Wirksamkeit des Magnetfeldes bei der Rahmenantenne geringer ist
als bei Anbringung der erfindungsgemäßen Antenne in Höhe des unteren Rahmenteils
der Rahmenantenne. Es wird also bei der erfindungsgemäßen Antenne eine kleinere
Übertragungsdämpfung als bei der Rahmenantenne erreicht.