DE2324339C3

DE2324339C3 - Anordnung eines passiven Antwortgerätes einer Ortungseinrichtung

Info

Publication number: DE2324339C3
Application number: DE2324339A
Authority: DE
Inventors: Guenter 3301 Erkerode Engelmann; Wilhelm Grafinger; Lutz Knabe; Kurt Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Wagenlehner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1975-10-09
Also published as: SE386862B; NL7405681A; GB1408747A; CA1003549A; FR2229598B1; US3940765A; DE2324339B1; DE2324339A1; FR2229598A1

Description

an Gleis befestigt, die Mikrowellenantenne mit ihrer änpfangs- und Abstrahlöffnung in unmittelbarer Nähe les Schienenkopfes nach oben gerichtet und mit einem Vixteckkörper aus dielektrischem Werkstoff bedeckt st, der beim Befahren der Schiene mit jedem vorbeirolenden Rad Berührung hat

In Weiterbildung der Erfindung können die folgenien Merkmale entsprechend den im t'atentbegehren ingegebenen Rückbeziehungen 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 Abdeckkörper besteht aus einem weichelastischen Kunststoffklotz.

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 obenliegen der Wandung die stehenden Resonatoren ausschließlich angekoppelt sind; die Antenne ist über mindestens einen hochfrequenzmäßig geformten Hohlkrümmer an den Resonatorkörper angeschlossen.

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

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt schematisch

F i g. 1 die Anordnung eines Antwortgerätes mit etr m kuppeiförmigen Abdeckkörper an der Gleisinnenseite der Schiene, ⁴'

Fig.2 die Anordnung eines Antwortgerätes mit einem weichelastischen Abdeckkörper an der Gleisau-Denseite der Schiene,

F i g. 3 in Blickrichtung der Schiene die Anordnung eines anderen Antwortgerätes mit einem weichelastisehen Abdeckkörper,

Fig.4 in Blickrichtung seitlich auf die Schiene die Anordnung eines Antwortgerätes nach F i g. J und

F i g. 5 die Anordnung eines von der Antenne getrennten Resonatorkörpers unterhalb des Schienenfu-

ßes. . .

Die Darstellungen in den Zeichnungen zeigen schematisch jeweils eine Schiene 1 im Querschnitt, bestehend aus dem Schienenkopf 11, dem Schienensteg und dem Schienenfuß 13, den unteren Teil eines Eisen- *° bahnrades 2, bestehend aus dem Radreifen 21 und dem Spurkranz 22 sowie ein Antwortgerät 3 einer Ortungseinrichtung, bestehend aus dem Resonatorkörper der Mikrowellenantenne 32, hier als Hornantenne ausgebildet, und einem aus dielektrischem Werkstoff bc- ««5 stehenden 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 der gezeichneten Stellung des Rades 2 durch den Spurkranz 22 so weit eingedrückt, daß sie sich elastisch verformt Nach der Radberührung springt die Kunststoffkuppel 33 wieder in ihre angenäherte Kugelabschnittsform zurück. Dabei wird eventuell auf der Kuppel 33 befindlicher Schnee abgeschleudert

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

In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 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 Resonatorkörper 36 mit der Längsachse seines Hohlleiters 361 in Schienenrichtung liegend am Schienensteg 12 durch geeignete Mittel befestigt ist. Zweckmäßigerweise befinden sich in diesem Beispiel alle Resonatoren stehend über dem Hohlleiter 361. Die Antenne 35 ist über einen hochfrequenzmäßig geformten Hohlkrummer an den Hohlleiter des Resonatorkörpers 36 ange schlossen. Ihre öffnung ist ebenfalls mit einem Klotz 34 (in F 1 g. 4 ausnahmsweise nicht geschnitten) aus weichelastischem Kunststoff verschlossen. Für die Verformung des Klotzes durch den Radreifen 21 jedes vorbeirollenden Rades 2 gilt dasselbe wie zu F i g. 2.

Ein weiteres Beispiel ist in F i g 5 dargestellt. Hierbei besteht das Antwortgerät 3 aus einem räumlich von der Antenne 38 getrennten Resonatorkörper 37. Der Resonatorkörper 37 ist unterhalb des Schienenfußes durch geeignete Mittel befestigt. Über eine flexible Hochfrequenzleitung 40 ist der Resonatorkörper 37 an die Antenne 38 angeschlossen. Die öffnung der Antenne 38 ist in diesem Beispiel durch einen harten Kunst stoffklotz 39 verschlossen.

Die stark ausgezeichnete Stellung des Rades 2 zeigt dessen Normallage an. Die strichpunktierte Stellung des Rades 2 zeigt seine extrem zur Gleisaußenseile hin verschobene Lage an, wobei der Spurkranz 22 des Rades 2 eng am Schienenkopf 11 anliegt. Bis zu dieser Grenzlage kann das Rad 2 pendeln.

Die Ausführungsbeispiele der F i g. 1 bis 5 zeigen unterschiedliche Abdeckkörper 33, 34 und 39. Es ist grundsätzlich möglich, bei jedem Ausführungsbeispiel einen dieser drei genannten Abdeckkörper zu verwenden. Beim Montieren des Antwortgerätes am Gleis isi das Antwortgerät so zu justieren, daß beispielsweise der als Abdeckkörper verwendete harte Kunststoff klotz 39 mit der Schienenoberkante eine Ebene bildet Bei fortschreitender Benutzung des Gleises nutzen siel Qic Lauffläche des Schienenkopfes 11 und die Oberflä ehe des harten Kunststoffklotzes 39 gemeinsam ab, st daß dieser Kunststoffklotz mit jedem vorbeirollenden Rad Berührung hat.

Ist die öffnung der Antenne 32 mit einer Kunststoff kuppel 33 verschlossen, so empfiehlt sich, das Antwort gerät bei der Montage so zu justieren, daß die Kuppe

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 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 Montage des Antwortgerätes 3 die Oberkante dieses Kunststoffklotzes 34 bei Gleisaußenseite-Montage geringfügig über die Schienenoberkante hinausragen, dagegen bei Gleisinnenseite-Montage geringfügig höher justiert werden, 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 sowohl 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

5 oder unmittelbar am Schienensteg bzw. am Schienenfuß zu befestigen. Die Antwortgeräte können bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwar mit Schnee bedeckt werden. Für die Sicherheit der Übertragung ist jedoch schon eine nur teilweise freigefahrene Fläche

ίο 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung eines passiven, aus mindestens einer Mikrowellenantenne und einem Resonatorkörper bestehenden Antwortgerätes einer mitteis Hochfrequenzstrahlung den Fahrort betreffende Informationen an ein Abfragegerät eines Schienenfahrzeuges übertragenden Ortungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät (3) in der Nähe einer Schiene {1) am Gleis befestigt, die Mikrowellenantenne (32, F i g. 1 und 2; 35, Fig.3 und 4; 38, Fig.5) mit ihrer Empfangsund Abstichöffnung 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. F i g. 5) besteht

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

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

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper aus einer Kombination 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 (3t. 36 bzw 37) in einer Lage befestigt ist, in der die Resonatorlängsachsen jeweils senkrecht zur Gleis ebene stehen.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonatorkj: pt r (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).

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

Eine solche Ortungseinrichtung besteht beispielsweise aus Abfragegeräten, die in einem vorgegebenen, im ίο Mikrowellenbereich 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, bei spielsweise an der Fahrdrahtabspannung oder an Ma sten so montiert sein, daß die Hauptabs:rahleinrichtung der Antennen jeweils nach unten gerichtet ist Bei einer solchen Anordnung könnte die Antennenabdeckung des Abfragegerätes auf dem jeweiligen Triebfahrzeug

beheizbar sein. Dadurch und durch den Fahrtwind könnte der Übertragungsweg zwischen Antwort- und Abfragegerät 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 vom 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 haftenbleiben; nasser Schnee würde jedoch durch sein Eigengewicht abfallen. Leider wird jedoch auch diese Anordnung von Antwortgeräten aus bahnbetneblichen Gründen abgelehnt

Als einzige bahnbetriebsseitig zugelassene Möglichkeit dürfen die Antwortgeräte im oder am Gleis 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 einer mittels Hochfrequenzstrahlung den Fahrort betreffende Informationen an ein Abfragegerät eines Schienenfahrzeuges übertragende Ortungseinrichtung zu finden. Dabei müssen die bahnbetrieblichen Voraussetzungen berücksichtigt und darf ferner die Übertragung zwischen den Antwort- und Abfragegeräten durch nassen Schnee nicht oder höchstens unwesentlich beeinträchtigt sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Antwortgerät in der Nähe einer Schiene