ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРЯЖЕНИЕ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
ELECTRICAL COUPLING FOR RAILWAYS

Область техники
Изобретение относится к электрическому сопряжению для железных дорог, имеющему первую и вторую сопрягаемые части, каждая из которых содержит основание, в котором расположено множество соединительных частей, посредством которых может быть установлено электрическое, пневматическое и/или гидравлическое соединение одной сопрягаемой части с другой сопрягаемой частью.
Предшествующий уровень техники
В современных поездах такое электрическое сопряжение расположено вблизи механического сопряжения, которое соединяет железнодорожные тележки поезда или ведущие вагоны частей поезда. Посредством электрического сопряжения устанавливается электрическое, пневматическое и/или гидравлическое соединения между железнодорожными тележками поезда или одним ведущим вагоном и следующим ведущим вагоном.
В недалеком прошлом возникла увеличенная потребность в высокочастотной передаче данных от железнодорожной тележки к железнодорожной тележке или от ведущего вагона к ведущему вагону. С одной стороны, управляющие команды могут, таким образом, передаваться от одного ведущего вагона к следующему. С другой стороны, мультимедийная информация, которая может быть предложена пассажирам, также может передаваться посредством передачи данных этого типа.
В целом известно, что высокочастотная передача данных может осуществляться посредством штепсельных разъемов, известных, например, как кабели Ethernet. Однако такие штепсельные разъемы непригодны для использования на железных дорогах, поскольку они очень быстро выходили бы из строя из-за неизбежных загрязнений в случае соединения одного вагона с другим. Поэтому в данной области техники известны другие предложения для осуществления высокочастотной передачи данных посредством радиосвязи одного вагона с другим или ведущего вагона одной части поезда с ведущим вагоном второй части поезда. Недостаток состоит здесь в том, что должны быть преодолены сравнительно большие расстояния от железнодорожной тележки к железнодорожной тележке и намного большие от одного ведущего вагона к следующему, что вызывает проблемы относительно безопасности в отношении прослушивания и восприимчивости к внешним помехам. При передаче данных от одного ведущего вагона следующему также возникает проблема, состоящая в том, что антенна, требуемая для передачи данных, должна быть установлена в конструкции транспортного средства, что приводит к трудностям относительно структурной жесткости и электрического соединения антенны.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения, таким образом, состоит в обеспечении возможности высокочастотной передачи данных между железнодорожными тележками поезда или ведущими вагонами других частей поезда, что необходимо на практике.
Для достижения этой задачи, согласно изобретению, обеспечивается высокочастотное соединение в электрическом сопряжении указанного выше типа, которое сформировано закрытой антенной в одной сопрягаемой части и закрытой антенной в другой сопрягаемой части. Изобретение основано на основной идее создания высокочастотного соединения для высокочастотной передачи данных, когда другие соединения также установлены от железнодорожной тележки к железнодорожной тележке или от ведущего вагона к ведущему вагону, а именно в электрическом сопряжении. Таким образом, нет необходимости в выполнении отверстий для отдельных антенн и т.д. в конструкции транспортного средства, и также нет необходимости в прокладке отдельной антенны. Высокочастотная передача данных происходит без какого-либо гальванического соединения. Это особенно предпочтительно ввиду неизбежного загрязнения и воздействия влажности в районе электрического сопряжения. Короткая линия радиосвязи, выполненная между двумя антеннами, которая имеет длину порядка миллиметров или нескольких сантиметров, фактически защищена от загрязнения или влажности. Короткая линия радиосвязи, таким образом, позволяет обеспечивать безопасность от подслушивания путем соответствующего регулирования чувствительности и мощности передачи. Исключение гальванической связи также устраняет риск того, что сильные токи компенсации будут протекать через экранировку высокочастотной передачи данных, что может приводить к повреждению или даже нарушению канала передачи данных.
Предпочтительно, каждая антенна является магнитной антенной. Термин "магнитная антенна" относится здесь к антенне, которая передает данные, по существу, и, главным образом, передаваемым или принимаемым магнитным полем, а не передаваемым или принимаемым электрическим полем. Такие магнитные антенны, предпочтительно, выполнены как плоские антенны, которые предпочтительны ввиду требуемого пространства, и они, в частности, выполнены как антенная петля или "петлевая антенна". Магнитная антенна дает преимущество того, что магнитные поля уменьшаются более быстро, чем сопоставимые электрические поля, например, штепсельных или дипольных антенн. Магнитные поля, используемые для передачи данных, кроме того, в значительной степени нечувствительны к влажности, снегу и льду, что дает преимущественный эффект безопасности передачи при использовании на железных дорогах.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, предусматривается, что высокочастотное соединение формируется двумя взаимодействующими соединительными частями высокочастотного соединения, каждая из которых выполнена как пластиковое тело, которое полностью охватывает антенну. В этой конфигурации высокочастотное соединение сформировано на механическом уровне двумя соединительными частями высокочастотного соединения, которые сцепляются друг с другом, в результате чего две антенны находятся в положении относительно друг друга, в котором осуществляется высокочастотная передача данных. Преимущество этой конфигурации состоит в том, что антенны находятся в определенном положении относительно друг друга, когда две соединительные части высокочастотного соединения сцепляются друг с другом. Таким образом, получена очень прочная конструкция, которая обеспечивает однообразность установки.
Стыкуемая часть может быть выполнена как втулка и выступ в форме штыря, который вставляется во втулку, когда электрическое сопряжение замыкают, таким образом, что две антенны находятся, по меньшей мере, приблизительно в одной плоскости. Это обеспечивает самоцентрирование и точное расположение антенн относительно друг друга. В качестве альтернативы, можно предусматривать то, что приемная часть имеет коническое углубление и что выступ выполнен в форме конуса. Таким образом, самоцентрирование также достигается в случае больших отклонений положения от требуемого положения.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, предусматривается, что две соединительные части высокочастотного соединения выполнены как тупые выступы, которые непосредственно противостоят друг другу, когда электрическое сопряжение замкнуто, таким образом, что две антенны расположены на небольшом расстоянии напротив друг друга. Эта конфигурация допускает более высокие допуски поперек направления вставки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет описано ниже со ссылками на разные варианты его осуществления, которые представлены на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 схематично изображает два ведущих вагона с сопряжением, расположенным между ними;
фиг. 2 изображает схематичный вид сверху железнодорожного сопряжения, в котором обеспечены два электрических сопряжения;
фиг. 3 изображает схематично две соединительные части высокочастотного соединения, которые могут формировать высокочастотное соединение в электрическом сопряжении, изображенном на фиг. 2;
фиг. 4 изображает вид в перспективе антенн, используемых в высокочастотном соединении, изображенном на фиг. 3;
фиг. 5 изображает схематичный вид высокочастотного соединения, изображенного на фиг. 3, в состыкованном состоянии;
фиг. 6 изображает вид положения антенн высокочастотного соединения, изображенного на фиг. 3, в состыкованном состоянии;
фиг. 7 схематично изображает вид в перспективе с пространственным разделением деталей электрического сопряжения, имеющего две соединительные части высокочастотного соединения, согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 8 изображает электрическое сопряжение, изображенное на фиг. 7, с установленными в нем соединительными частями высокочастотного соединения;
фиг. 9 изображает схематичный вид в перспективе высокочастотного соединения, согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 10 изображает схематичный вид высокочастотного соединения, согласно второму варианту осуществления изобретения в соединенном состоянии;
фиг. 11 изображает вид в перспективе антенн, изображенных на фиг. 9;
фиг. 12 изображает схематичный вид в перспективе с пространственным разделением деталей электрического сопряжения, имеющего две соединительные части высокочастотного соединения, согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 13 изображает схематичный вид в перспективе электрического сопряжения, изображенного на фиг. 12, с установленными в него соединительными частями высокочастотного соединения;
фиг. 14 изображает вид альтернативной конфигурации электрического сопряжения, имеющего высокочастотное соединение, согласно второму варианту осуществления изобретения; и
фиг. 15 изображает схематичную иллюстрацию высокочастотного соединения, согласно третьему варианту осуществления изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
На фиг. 1 изображен схематичный вид поезда, который составлен из двух секций поезда, которые соединены друг с другом, и каждая из которых содержит ведущий вагон 5. Два ведущих вагона соединены друг с другом сопряжением 6, которое содержит две сопрягаемые части 7. Каждая сопрягаемая часть 7 (см. фиг. 2) содержит механическое сопряжение 8, которое обычно выполнено как автоматическое сопряжение типа Scharfenberg, и электрическое сопряжение 9. И механическое сопряжение 8, и электрическое сопряжение 9 могут работать в автоматизированном режиме в современных поездах для установки необходимого механического соединения и электрического, гидравлического и/или пневматического соединений, необходимых для управления при соединении ведущих вагонов множества частей поезда или также вагонов части поезда друг с другом. С этой целью множество штепсельных разъемов обычно интегрируют в электрическое сопряжение 9, которое устанавливает соответствующее соединение при соединении двух сопрягаемых частей электрического сопряжения 9.
Согласно изобретению, предусматривается, что, по меньшей мере, одна высокочастотная связь 10 интегрирована в электрическое сопряжение. Это допускает также формирование высокочастотной передачи данных сопряжением 6 в дополнение к обычным известным соединениям между этими двумя сопрягаемыми частями 7, когда сопряжение 6 сомкнуто. Высокочастотное соединение сформировано соединительными частями 12, 14 высокочастотного соединения (см. фиг. 3), которые расположены в основании 16 (см. также фиг. 7) сопрягаемой части электрического сопряжения 9.
В варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг. 3-8, соединительная часть 12 высокочастотного соединения выполнена как вогнутая приемная часть, в частности, здесь, как цилиндрическая втулка, имеющая внутреннее отверстие 18. Магнитная антенна 20, которая в данном случае выполнена как петля, концентрически окружающая отверстие 18, заключена в материал втулки 12. Антенна 20 соединена коаксиальным кабелем. 22.
В первом варианте осуществления изобретения вторая соединительная часть 14 высокочастотного соединения выполнена как выступ, здесь, в частности, как цилиндрический штырь, который может быть вставлен в приемную часть другой соединительной части 12 высокочастотного соединения, то есть в отверстие 18. Магнитная антенна 24 вставлена в штырь 14, который также соединен с коаксиальным кабелем 22. Антенна 24 также сформирована в форме антенной петли и аналогично антенне 20 является плоской антенной. И штырь 14, и край отверстия 18 снабжены вставочными скосами для облегчения вставки штыря в отверстие.
Как можно видеть на фиг. 5, антенна 24, которая расположена в штыре 14, находится в одной плоскости с антенной 20 и в пределах последней, когда две соединительные части 12 высокочастотного соединения 14 находятся в состыкованном состоянии. Таким образом, создается отличное магнитное соединение с радиоканалом в диапазоне миллиметров или нескольких сантиметров (см. также фиг. 6). В зависимости от геометрии антенн и расстояний, таким образом, можно сформировать главным образом индуктивное соединение между двумя антеннами.
Соединительные части 12, 14 высокочастотного соединения выполнены из соответствующего пластического материала, который пригоден для передачи высокочастотных сигналов относительно ее диэлектрических свойств. Соединительные части высокочастотного соединения, предпочтительно, получены литьем под давлением, таким образом, что антенна 20 или 24 полностью заключена в материале соединительных частей высокочастотного соединения. Гальваническое соединение между двумя соединительными частями, таким образом, исключено.
Как можно видеть на фиг. 7 и 8, высокочастотное соединение, которое составлено из первой и второй соединительных частей 12, 14, может быть установлено с небольшим усилием в соответствующие углубления основания 16 электрического сопряжения 9. Они, в частности, могут быть расположены в штепсельных точках, которые до сих пор не использовались или которые заняты контактами, которые больше не требуются. Это позволяет модернизировать электрические сопряжения, которые уже находятся в действии для требований передачи высокочастотных сигналов без конкретных расходов, являющихся необходимым для этого. Просто необходимо установить соединительные части 12, 14 высокочастотного соединения в основание 16 и ввести соответствующий кабель от электрического сопряжения в соединение с ведущим вагоном или соответствующей железнодорожной тележкой. Однако это легко возможно, поскольку множество выводов выходят к электрическому сопряжению, с которым могут быть соединены высокочастотные кабели для высокочастотного соединения. В зависимости от потребности, в каждом электрическом сопряжении может быть установлено столько высокочастотных соединений, сколько необходимо.
Со ссылками на фиг. 9-13 теперь будет описан второй вариант выполнения высокочастотного соединения. Для компонентов, известных из первого варианта осуществления изобретения, используются аналогичные ссылочные позиции, и в этом отношении ссылки сделаны на приведенное выше описание.
Различие между первым и вторым вариантами осуществления изобретения состоит в том, что во втором варианте осуществления изобретения две соединительные части высокочастотного соединения не сцепляются друг с другом, а расположены таким образом, что их передние поверхности противостоят друг другу тупыми концами. С этой целью каждая соединительная часть 12, 14 высокочастотного соединения выполнена как выступ, в данном случае, как круглый цилиндрический блок, в который, соответственно, встроена антенна 20 или 24. В отличие от первого варианта осуществления изобретения, эти две антенны 20, 24 здесь имеют одинаковый диаметр.
Как можно видеть на фиг. 10 и 11, эти две антенны 20, 24 расположены напротив друг друга и ориентированы параллельно друг другу, когда две соединительные части 12, 14 высокочастотного соединения противостоят друг другу в положении для передачи сигналов, при этом расстояние перпендикулярно плоскостям протяженности также достигает только нескольких миллиметров или сантиметров. Передача сигналов здесь также, главным образом, обеспечивается магнитным соединением между этими двумя антеннами 20, 24.
На фиг. 13 можно видеть, что несколько соединительных частей 12, 14 высокочастотного соединения расположены рядом друг с другом в каждом основании 19. Конечно, также можно располагать соединительные части высокочастотного соединения в основании 16 рядом с соединениями других типов (см. фиг. 14), например рядом с электрическими штепсельными разъемами.
На фиг. 15 изображен другой вариант осуществления изобретения, который соответствует первому варианту осуществления изобретения в том, что первая соединительная часть 12 высокочастотного соединения выполнена как вогнутая приемная часть, и вторая соединительная часть высокочастотного соединения 14 выполнена как выступ. В отличие от первого варианта осуществления изобретения, первая соединительная часть 12 высокочастотного соединения в третьем варианте осуществления изобретения имеет коническую приемную часть 18, тогда как выступ второй соединительной части 14 высокочастотного соединения выполнен как комплементарный конус. В этом варианте осуществления изобретения две антенны 20, 24 также расположены в одной плоскости, когда две соединительные части 12, 14 высокочастотного соединения вставлены друг в друга. В качестве альтернативы, также предусматривается выполнение антенн с одинаковым диаметром и расположение их таким образом, что они параллельно противостоят друг другу аналогично второму варианту осуществления изобретения. Соответствующее положение антенн обозначено на фиг. 15 крестиками.