DE2324339A1

DE2324339A1 - Anordnung eines passiven antwortgeraetes eines ortungssystems

Info

Publication number: DE2324339A1
Application number: DE2324339A
Authority: DE
Inventors: Guenter Engelmann; Wilhelm Grafinger; Lutz Knabe; Kurt Dipl Ing Wagenlehner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1974-11-21
Also published as: SE386862B; NL7405681A; GB1408747A; CA1003549A; FR2229598B1; US3940765A; DE2324339B1; DE2324339C3; FR2229598A1

Description

Anordnung eines passiven Antwortgerätes eines Ortungssystens

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines passiven, aus mindestens einer Mikrowellenantenne und einem Resonatorkörper bestehenden Antwortgerätes eines mittels Hochfrequenzstrahlung den Fahrort betreffende Informationen an ein Abfragegerät eines Schienenfahrzeuges übertragenden Ortungssystems.

Ein solches Ortungssystem besteht beispielsweise aus Abfragegeräten, die in einem vorgegebenen, imMikrowellenbereich gelegenen Frequenzband periodisch ihre Frequenz verändernde Abfragesignale vom Eisenbahnfahrzeug an entlang einer Fahrstrecke angeordnete, passive Antwortgeräte aussenden. In Antwortgeräten sind mittels abgestimmter Resonatoren Informationen codiert enthalten, die durch frequenzselektive Reflexion in den Abfragegeräten wieder empfangen werden können. Diese Informationen können beispielsweise einerseits feste Streckendaten und/oder andererseits veränderbare Daten über Fahrbefehle enthalten.

Für die Anbringung der entlang der Fahrstrecke angeordneten Antwortgeräte bestehen viele Möglichkeiten:

Die Antwortgeräte könnten über dem Fahrweg, beispielsweise an der Fahrdrahtabspannung oder an Masten so montiert sein, daß die Hauptabstrahlrichtung der Antennen jeweils nach unten gerichtet ist.Bei einer solchen Anordnung könnte die

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Antennenabdeckung des Abfragegerätes auf den jeweiligen Triebfahrzeug beheizbar sein. Dadurch und durch den Fahrtwind könnte der Übertragungsweg zwischen Antwort- und Abfragegeräten schneefrei gehalten werden. Insbesondere stark wasserhaltiger Schnee würde nämlich den Übertragungsweg so stark bedampfen, daß die sichere Übertragung zwischen den Ortungsgeräten gefährdet ist. Eine solche Anordnung von Antwortgeräten wird jedoch aus hier nicht näher erläuterten bahntechnischen Belangen abgelehnt.

Die Antwortgeräte können ferner seitlich vorn Fahrweg auf Pfosten montiert sein, wobei die Hauptabstrahlrichtung ihrer Antennen jeweils horizontal gegen vorbeifahrende Fahrzeuge gerichtet wäre. Bei dieser Anordnung könnte Schnee zwar in geringer Menge haften bleiben; nasser Schnee würde jedoch durch sein Eigengewicht abfallen. Leider wird jedoch auch diese Anordnung von Antwortgeräten aus bahnbetrieblichen Gründen abgelehnt.

Als einzige bahnbetriebsseitig zugelassene Möglichkeit dürfen die Antwortgeräte im oder amGleis im Schotter oder auf den Schwellen montiert sein. In diesen Fällen ist die Antenne nach oben gerichtet. Die Gefahr, daß der Übertragungsweg zwischen Antwort- und Abfragegeräten von einer Schneedecke zu stark bedämpft werden kann, ist bei dieser Anordnung allerdings am größten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Gefahr zu bannen und eine Anordnung für passive, aus mindestens einer Mikrowellenantenne und einem Resonatorkörper bestehende Antwortgeräte eines mittels Hochfrequenzstrahlung den Fahrort betreffende Informationen an ein Abfragegerät eines Schienenfahrzeuges übertragenden Ortungssystems zu finden. Dabei müssen die bahnbetrieblichen Voraussetzungen berücksichtigt und darf ferner die Übertragung zwischen den Antwort- und Abfragegeräten durch nassen Schnee nicht oder

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höchstens unwesentlich beeinträchtigt sein. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Antwortgerät in der Nähe einer Schiene am Gleis befestigt, die Mikrowellenantenne mit ihrer Empfangs- und Abstrahlöffnung in unmittelbarer Nähe des Schienenkopfes nach oben gerichtet und mit einem Abdeckkörper aus dielektrischem Werkstoff bedeckt ist, der beim Befahren der Schiene mit jedem vorbeirollenden Rad Berührung hat.

In Weiterbildung der Erfindung können die folgenden Teilmerkmale einzeln oder in Kombination miteinander vorteilhaft angewendet werden:

Das Antwortgerät befindet sich an der Gleisinnenseite der Schiene.

Das Antwortgerät befindet sich an der Gleisaußenseite der Schiene.

Der Abdeckkörper besteht aus einem harten Kunststoffklotz. Der Abdeckkörper¹besteht aus einem weichelastischen Kunststoff klotz.

Der Abdeckkörper besteht aus einer mindestens annähernd kugelabschnittförmigen, weichelastischen Kunststoffkuppel. Der Abdeckkörper besteht aus einer Kombination eines weichelastischen Kunststoffklotzes mit einer mindestens annähernd kugelabschnittförmigen, weichelastischen Kunststoffkuppel.

Der Resonatorkörper ist von der Antenne räumlich getrennt, unterhalb des Schienenfußes befestigt und mit der Antenne durch eine flexible Hochfrequenzleitung verbunden. Der Resonatorkörper ist in einer Lage befestigt, in der die Resonatorlängsachsen jeweils senkrecht zur Gleisebene stehen.

Der Resonatorkörper weist einen Hohlleiter'mit rechteckigem Querschnitt auf, an dessen obenliegender Wandung die stehenden Resonatoren ausschließlich angekoppelt sind; die Antenne ist übfr mindestens einen hochfrequenzmäßig geformten Hohlkrümmer an den Resonatorkörper angeschlossen;

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Der Resonatorkörper ist mit der Längsachse seines Hohlleiters in Schienenrichtung liegend am Schienensteg befestigt.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Erfindung nachstehend näher erläutert:

In der Zeichnung zeigen schematisch;

Fig. 1 die Anordnung eines Antwortgerätes mit einem kuppeiförmigen Abdeckkörper an der Gleisinnenseite der Schiene,

Fig. 2 die Anordnung eines Antwortgerätes mit einem weichelastischen Abdeckkörper an der Gleisaußenseite der Schiene,

Fig. 3 in Blickrichtung der Schiene die Anordnung eines anderen Antwortgerätes mit einem weichelastischen Abdeckkörper,

Fig. 4 in Blickrichtung seitlich auf die Schiene die Anordnung eines Antwortgerätes nach Fig. 3 und

Fig. 5 die Anordnung eines von der Antenne getrennten Resonatorkörpers unterhalb des Schienenfußes.

Die Darstellungen in den Zeichnungen zeigen schematisch Jeweils eine Schiene 1 im Querschnitt,bestehend aus dem Schienenkopf 11, dem Schienensteg 12 und dem Schienenfuß 13, den unteren Teil eines Eisenbahnrades 2,bestehend aus dem Radreifen 21 und dem Spurkranz 22 sowie ein Antwortgerät 3 eines Ortungssysteras_? bestehend aus dem Resonatorkörper 31, der Mikrowellenantenne 32, hier als Hornantenne ausgebildet, und einem aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Abdeckkörper, der zur besseren Verständlichkeit geschnitten dargestellt ist.

In Fig. 1 ist das Antwortgerät 3 an der Gleisinnenseite der Schiene 1 angeordnet, wobei die Öffnung der Antenne 32 nach oben gerichtet und mit einem als Kunststoffkuppel 33 ausgebildeten Abdeckkörper verschlossen ist. Die Kuppel 33 besteht aus einem weichelastischen Kunststoff und wird in

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der gezeichneten Stellung des Rades 2 durch den Spurkranz soweit eingedrückt, daß sie sich elastisch verformt. Nach der Radberührung springt die Kunststoffkuppel 35 wieder in ihre angenäherte Kugelabschnittsform zurück. Dabei wird evtl. auf der Kuppel 33 befindlicher Schnee abgeschleudert.

Das Antwortgerät 3 in Fig. 2 befindet sich auf der Gleisaußenseite der Schiene 1. Die Öffnung seiner Antenne 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen weichelastischen Kunststoffklotz 34 abgedeckt. In der gezeichneten Darstellung berührt das Rad 2 mittels seines Radreifens 21 diesen Kunststoffklotz 34 und verformt ihn geringfügig. Auch diese Verformung kann dazu beitragen, daß evtl. aufliegender Schnee beim Niederdrücken durch den ersten Radreifen eines Eisenbahnfahrzeuges zumindest teilweise beseitigt wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 ist das Antwortgerät 3 ebenfalls an der Gleisaußenseite der Schiene angeordnet. In diesem Beispiel ist jedoch das Antwortgerät 3 speziell so geformt, daß sein R.esonatorkörper 36 mit der Längsachse seines Hohlleiters 361 in Schienenrichtung liegend am Schienensteg 12 durch geeignete Mitteljbefestigt ist. Zweckmäßigerweise befinden sich in diesem Beispiel alle Resonatoren stehend über dem Kohlleiter 361. Die Antenne 35 ist über einen hochfrequenzmäßig geformten Hohlkrümmer an den Hohlleiter des Resonatorkörpers 36 angeschlossen . Ihre Öffnung ist ebenfalls mit einem Klotz 34 (inFig. 4 ausnahmsweise nicht geschnitten) aus weiehelastischem Kunststoff verschlossen. Für die Verformung des Klotzes durch den Radreifen 21 jedes vorbeirollenden Rades 2 gilt dasselbe wie zu Fig. 2.

Ein weiteres Beispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei besteht das Antwortgerät 3 aus einem räumlich von der An-

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tenne 38 getrennten uesonatorkörper 37. Der Resonatorkörper 37 ist unterhalb des Schienenfußes 13 durch geeignete Mittel befestigt. Über eine flexible Hochfrequenzleitung ist der Resonatorkörper 37 an die Antenne 33 angeschlossen. Die Öffnung der Antenne 38 ist in diesem Beispiel durch einen harten Kunststoffklotz 39 verschlossen.

Die stark ausgezeichnete Stellung des Rades 2 zeigt dessen Normallage an. Die strichpunktierte Stellung 23 des Rades zeigt seine extrem zur Gleisaußenseite hin verschobene Lage an, wobei der Spurkranz 22 des Rades 2 eng am Schienenkopf anliegt. Bis zu dieser Grenzlage kann das Rad 2 pendeln.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 5 zeigen unterschiedliche Abdeckkörper 33» 34 und 39. Es ist grundsätzlich möglich, bei jedem Ausführungsbeipsiel einen dieser . drei genannten Abdeckkörper zu verwenden. Beim Montieren des Antwortgerätes am Gleis ist das Antwortgerät so zu justieren, daß beispielsweise der als Abdeckkörper verwendete harte Kunststoffklotz 39 mit der Schienenoberkante eine Ebene bildet. Bei fortschreitender Benutzung des Gleises nutzen sich die Lauffläche des Schienenkopf es 11 und die Oberfläche des harten Kunststoffklotzes 39 gemeinsam ab, so daß dieser Kunststoffklotz mit jedem vorbeirollendem Rad Berührung hat.

Ist die Öffnung der Antenne 32 mit einer Kunststoffkuppel verschlossen, so empfiehlt sich, das Antwortgerät bei der Montage so zu justieren, daß die Kuppel in jedem Falle durch Teile des Rades niedergedrückt, bei einem maximalen Abnutzungsgrad der Schiene bzw. der Räder jedoch nicht so weit niedergedrückt wird, daß Teile der Räder bereits den Antennenkörper beschädigen könnten. Beim Anordnen des Antwortgerätes an der Gleisinnenseite der Schiene müßte also die Kuppel wegen der herabreichenden Spurkränze etwas

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niedriger justiert sein als an der Gleisaußenseite.

Das gleiche gilt sinngemäß auch, wenn die Antennenöffnung durch einen weichelastischen Kunststoffklotz 34 verschlossen ist. So sollte bei der Kontage des Antwortgerätes 3 die Oberlcante dieses Kunststoffklotzes 34 bei Gleisaußenseite-Montage geringfügig über die Schienenoberkante hinausragen, dagegen bei Gleisinnenseite-Kontage geringfügig höher justiert v/erden, als der breiteste Spurkranz 22 herunterragt.

Die Art der Befestigung des Antwortgerätes an Teilen des Gleises ist nicht Gegenstand der 'Erfindung. Beispielsweise könnte das Antwortgerät sovrohl an der Gleisinnen- als auch an der Gleisaußenseite auf einer Schwelle befestigt sein. Es ist jedoch auch möglich, wie bereits oben angedeutet, das Antwortgerät mittelbar oder unmittelbar am Schienensteg bzw. am Schienenfuß zu befestigen. Die Antwortgeräte können bei der erfindungsgenäßen Anordnung zwar mit Schnee bedeckt werden. Für die Sicherheit der Übertragung ist jedoch schon eine nur teilweise freigefahrene Fläche der Antennenöffnung ausreichend. Da die Fahrzeugräder frei auf den Schienen zwischen zwei Endstellungen hin und her pendeln, ist damit zu rechnen, daß eine für die Sicherheit der Übertragung jeweils ausreichende Teilfläche durch die Berührung der Räder mit dem Abdeckkörper freigefahren wird. Ferner ist es möglich, durch einen solchen Abdeckkörper aus dielektrischem Werkstoff die Charakteristik der Antenne des Antwortgerätes in günstiger Weise zu beeinflussen.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung eines passiven, aus mindestens einer Mikrowellenantenne und einem Resonatorkörper bestehenden Antwortgerätes eines mittels Hochfrequenzstrahlung den Fahrort betreffende Informationen an ein Abfragegerät eines Schienenfahrzeuges übertragenden Ortungssystems, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (3) in der Nähe einer Schiene (1) am Gleis befestigt, die Mikrowellenantenne (32, Fig. 1 und 2; 35, Fig. 3 und 4; 38, Fig. 5) mit ihrer Empfangs- und Abstrahlöffnung in unmittelbarer Nähe des Schienenkopfes (11) nach oben gerichtet und mit einem Abdeckkörper (33, 34 bzw. 39) aus dielektrischem Werkstoff bedeckt ist, der beim Befahren der Schiene (1) mit jedem vorbeirollenden Rad (2) Berührung hat.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Antwortgerät (3) an der Gleisinnenseite der Schiene (1) befindet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Antwortgerät (3) an der Gleisaußenseite der Schiene (1) befindet.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Abdeckkörper aus einem harten Kunststoffklotz (39, Fig. 5) besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper aus einem weichelastischem Kunststoffklotz (34, Fig. 2 bis 4) besteht.

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6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper aus einer mindestens annähernd kugelabschnittförmigen , v/eichelastischen Kunststoffkuppel (33, Fig. 1) besteht.

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e kennz eiehnet, daß der Abdeckkörper aus einer Korabination eines weichelastischen Kunststoffklotzes mit einer mindestens annähernd kugelabschnittförmigen, weichelastischen Kunststoffkuppel besteht.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonatorkörper (37, in Fig. 5) von der Antenne (38) räumlich getrennt, unterhalb des Schienenfußes (13) befestigt und mit der Antenne (38) durch eine flexible Hochfrequenzleitung (40) verbunden ist,

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Resonatorkörper (31, 36 bzw. 37) in einer Lage befestigt ist, in der die Resonatorlängsachsen jeweils senkrecht zur Gleisebene stehen.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeic hnet, daß der Resonatorkörper (36) einen Hohlleiter (361) mit rechteckigem Querschnitt aufweist, an dessen obenliegender Wandung die stehenden Resonatoren ausschließlich angekoppelt sind, daß die Antenne (35) über mindestens einen hochfrequenzmäßig geformten Hohlkrümmer an den Resonatorkörper (36) angeschlossen ist und daß der Resonatorkörper mit der Längsachse seines Hohlleiters (361) in Schienenrichtung liegend am Schienensteg (12) befestigt ist ( Fig. 3 und 4).

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