DE3784678T2

DE3784678T2 - Nachrichten- und/oder befehlsuebertragungsvorrichtung mit breitbandigem durchlassband zwischen einem mobil-element und einer ueberwachungsstelle.

Info

Publication number: DE3784678T2
Application number: DE8787117673T
Authority: DE
Inventors: Pierre Degauque; Denis Duhot; Marc Heddebaut; Pierre Mainardi
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2007-12-01
Also published as: DE3784678D1; CA1288135C; EP0274055A3; EP0274055B1; EP0274055A2; US4932617A; ES2039412T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Informationen und/oder Befehlen mit breitem Durchlaßband zwischen einem beweglichen Element und einer Überwachungsstelle dieses Elements, mit einem hohlen Rohr parallel zur vom beweglichen Elemente durchlaufenen Strecke, das einen Wellenleiter bildet, von dem eine emittierende Fläche ein Netz von Durchlaßöffnungen für eine elektromagnetische Mikrowellen-Strahlung aufweist, wobei das bewegliche Element mindestens eine Sende- und/oder Empfangsantenne für Mikrowellen aufweist, die gegenüber der Fläche des Rohrs angeordnet ist, welche ein Netz von Öffnungen aufweist, und wobei das hohle Rohr an mindestens ein Organ zur Speisung mit Mikrowellen und an ein Organ zum Empfang von von ihm kommenden Mikrowellen angeschlossen ist.
Die Erfindung betrifft zuerst einmal eine Vorrichtung zur Übertragung von Informationen und/oder Befehlen mit breitem Durchlaßband und/oder von Ortungssignalen zwischen einem Fahrzeug, insbesondere Schienen- oder Straßenfahrzeug, und einer Überwachungsstelle für dieses Fahrzeug.
In der Veröffentlichung "Waveguide communication system for centralized railway traffic control" von T. Kawakami et al, IEEE Trans. on Vehicular Communications, September 1964, Seiten 1 bis 18, wurde bereits vorgeschlagen, entlang eines Schienenwegs für einen Schnellzug einen Wellenleiter mit Kreisquerschnitt anzuordnen, der mit Richtungskopplern und strahlenden Hilfs-Wellenleitern versehen ist, wobei die Züge mit einer Empfangs- und/oder Sendeantenne ausgestattet sein müssen. Eine solche Vorrichtung ermöglicht Übertragungen von Daten und Telefongesprächen oder Fernsehübertragungen zwischen dem Zug und einer Überwachungsstelle. Sie benötigt jedoch die Anordnung einer relativ komplexen und teuren Ausrüstung entlang des ganzen Schienenwegs. Sie wurde nur versuchsweise auf einem Streckenabschnitt verwendet, und auch nur zur Übertragung von Informationen, und wurde bis heute nicht industriell verwendet. Ein System der gleichen Art, beschrieben von H.M. Barlow, The Radio and Electronic Engineer, Mai 1967, Seiten 275-281, das einen Wellenleiter anderer Struktur verwendet, ebenfalls nur für die Übertragung von Informationen, hat den gleichen Nachteil der Komplexität und der Kosten, und wurde auch nicht industriell verwendet.
Das Dokument FR-A-1 531 311 beschreibt ein System zur Übertragung von Informationen zwischen einem beweglichen Element und einer Überwachungsstelle für dieses Element, mit einem hohlen Rohr parallel zur vom beweglichen Element durchlaufenen Strecke, das einen Wellenleiter bildet, von dem eine emittierende Fläche ein Netz von Durchlaßöffnungen für eine elektromagnetische Mikrowellen-Strahlung aufweist, wobei das bewegliche Element mindestens eine Sende- und/oder Empfangsantenne für Mikrowellen aufweist, die gegenüber der Fläche des Rohrs angeordnet ist, welche ein Netz von Öffnungen aufweist, und wobei das hohle Rohr an mindestens ein Organ zur Speisung mit Mikrowellen und an ein Organ zum Empfang von von ihm kommenden Mikrowellen angeschlossen ist.
Die erste erfindungsgemäße Vorrichtung soll nicht nur die Übertragung von Informationen, sondern auch die Überwachung der Fahrt von Fahrzeugen steuern, wie z.B. Zügen, die entweder auf Schienen rollen oder von einem Linearmotor angetrieben werden, Seilbahnen, Aufzügen, Raumüberwachungswagen oder Automobilen.
Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Netz von Öffnungen auf der emittierenden Fläche des hohlen Rohrs so ausgebildet ist, daß es die Übertragung zwischen diesen Öffnungen und der Empfangs- und/oder Sendeantenne von bestimmten Signalen erlaubt, nämlich einem Signal, das die Übertragung von Informationen und/oder Befehlen ermöglicht, und/oder einem Signal anderer Frequenz, das die Messung der Geschwindigkeit des beweglichen Elements ermöglicht, und/oder einem Signal, das eine andere Kraftfeldkomponente verwendet, die Messung der Position des beweglichen Elements ermöglicht.
Sie entspricht weiter mindestens einem der nachfolgenden Merkmale:
- die Öffnungen der emittierenden Fläche weisen eine Hauptabmessung auf, die sehr viel größer als ihre dazu senkrechte Abmessung ist, wobei einige Öffnungen senkrecht zur Achse des hohlen Rohrs und andere schräg in Bezug auf diese Achse verlaufen und gemäß einem bestimmten Muster angeordnet sind, das einem geeigneten Kode entspricht, wobei die zu der Achse senkrechten Öffnungen eine axiale Komponente (EZ) übertragen, die Informationen und/oder Befehle trägt, während die in Bezug auf die Achse schrägen Öffnungen außerdem eine senkrechte Komponente (Ey) übertragen, die dem beweglichen Element Kenntnis über seine absolute Position verschafft und über jede andere damit verbundene Information, insbesondere der maximal zulässigen Energie;
- das Organ zum Speisen des hohlen Rohrs mit Mikrowellen ist ein Zweifrequenzsender, wobei eine Frequenz dem Austausch von Informationen und/oder Befehlen dient und die andere deutliche Amplitudenschwankungen der Signale liefert, die von einer am beweglichen Element befestigten Antenne empfangen werden, welche in der Nähe der mit Öffnungen versehenen Seite des Rohrs bleibt, so daß durch Zählung der Anzahl der Öffnungen sich die Lokalisation des beweglichen Elements und die Messung seiner Geschwindigkeit ergibt;
- das Rohr ist eine hohle Schiene zur Speisung eines Schienenfahrzeugs mit Energie oder eine Reaktionsplatte eines Antriebssystems mit Linearmotor.
- Die Innenflächen des hohlen Rohrs sind mit einer elektrolytischen Schicht eines gut elektrisch leitenden Metalls versehen.
- Das Rohr weist einen H-förmigen Querschnitt auf, um einen oberen strahlenden Wellenleiter und einen unteren strahlenden Wellenleiter getrennt durch einen Boden zu bilden, wobei dieser Boden ein Netz von Öffnungen aufweist und der obere Wellenleiter mit elektrischen Kurzschlüssen versehen ist, die Richtungskoppler bilden, die einer Schicht aus einem Material zugeordnet sind, das die Mikrowellen absorbiert und nur den Durchlaß der Mikrowellenenergie des unteren Wellenleiters zum oberen Wellenleiter erlaubt, wodurch dieser letztere in Abschnitte unterteilt wird, wobei der untere Wellenleiter mit einem Organ zur Speisung mit Informationen und/oder Befehle für alle beweglichen Elemente tragenden Mikrowellen verbunden ist, während der obere Wellenleiter mit einem Organ zur Speisung mit Informationen und/oder Befehlen für und/oder von nur den sich entlang der von zwei aufeinanderfolgenden elektrischen Kurzschlüssen und den zugeordneten absorbierenden Materialien begrenzten Abschnitte bewegenden beweglichen Elementen tragenden Mikrowellen verbunden ist.
- Die Seite des Rohrs, die ein Netz von Öffnungen besitzt, ist aus einem Kunststoffmaterial, das eine dünne Metallbeschichtung enthält, in die das Netz von Öffnungen eingraviert ist.
- Mindestens in gewissen Abschnitten des Hohlrohrs sind die die Lokalisierung des beweglichen Elements und die Messung seiner Geschwindigkeit erlaubenden Öffnungen durch solche Intervalle getrennt, daß ein Solldurchgang der entsprechenden Antenne des beweglichen Elements in gleichen Zeitintervallen vor diesen Öffnungen die Geschwindigkeitskontrolle des beweglichen Elements sicherstellt.
Es ist verständlich, daß der Rohrquerschnitt im allgemeinen Fall beliebig sein kann, elliptisch, kreisförmig oder rechteckig. Ein rechteckiger Querschnitt führt jedoch zu Vereinfachungen auf mechanischem Gebiet.
Öffnungen, die in gleichem Abstand in die strahlende Seite des Hohlrohrs eingearbeitet sind, erlauben die Bestimmung der Geschwindigkeit des beweglichen Elements durch einfaches Zählen der Anzahl von erfaßten Öffnungen durch eine Lokalisationsantenne während eines gegebenen Zeitintervalls. Die Position ergibt sich durch Multiplikation der Anzahl von Erfassungen mit dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen.
Die Öffnungen zur Messung der Geschwindigkeit und der Lage des beweglichen Elements können auch so angeordnet sein, daß die Folgen von vorhandenem oder nicht vorhandenem Signal kodiert werden können, so daß man Daten registriert, wie z.B. die Absolutposition und die zugelassene Geschwindigkeit in einem gegebenen Bahnpunkt.
Die Anschlüsse der strahlenden Wellenleiter an den durch die Ausdehnungsprobleme oder im Fall von Eisenbahnfahrzeugen durch die Durchlässe für Streckenapparate erforderlichen Unterbrechungen können aus einem Übergang Wellenleiter- Koaxialkabel, einem biegsamen Koaxialkabelement und einem Übergang Koaxialkabel-Wellenleiter bestehen.
Um die Dämpfung der Signale entlang der Bahn des beweglichen Elements zu kompensieren, obwohl diese nur mäßig stark ist, sichern in großen Abständen angeordnete Signalregeneratoren bekannter Bauart die Auffrischung dieser Signale. Außerdem können die Wellenleiter Öffnungen besitzen, deren Abmessungen stufenweise zunehmen, um die Dämpfungsverluste entlang der Strecke zu kompensieren und quasi konstante Übertragungssignalpegel zu erhalten, ob man nun nahe bei einem Regenerator oder an der Grenze von dessen Reichweite mißt.
Eine Vorrichtung wie oben beschrieben ermöglicht den Austausch von analogen Breitbandinformationen und/oder digitalen Informationen mit großem Durchsatz, zum Beispiel einerseits Telefonsignale und/oder Fernsehsignale und/oder andererseits Fernmeß- und/oder Fernsteuerungssignale, aber es ist auch möglich, die Position und/oder die Geschwindigkeit des sich in der Nähe des einen Mikrowellenleiter bildenden Rohrs bewegenden Fahrzeugs zu messen.
Eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung hat die Aufgabe, die Übertragung von Informationen und/oder Befehlen zwischen einem Straßenfahrzeug und einer Maut- oder Kontrollstelle am Eingang von gegen Gebühr benutzbaren oder einer Zugangskontrolle unterliegenden Straßenabschnitten zu ermöglichen, ohne daß das Fahrzeug an der Maut- oder Kontrollstelle anhalten muß. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie vor einer Zugangsschranke mindestens einen Fahrbahnabschnitt besitzt, der mit einem einen Wellenleiter bildenden Hohlrohr versehen ist, und daß dieses Rohr mit einer Kontrollstelle in Verbindung steht, die mit einer Verbindung einerseits zu einem Zentrum zum Liefern und Speichern von Bank- oder Zulassungsdaten und andererseits zu einem Steuerorgan zum Öffnen der Zugangsschranke ausgestattet ist.
Vorzugsweise ist das parallel zum Streckenabschnitt verlaufende Hohlrohr in der Lage, das Fahrzeug zu befragen, Kennzeichnungsdaten zu empfangen, diese Daten in der Kontrollstelle zu bearbeiten und dann die Identifikationsdaten zu bestätigen und die Zugangsschranke zu öffnen.
Die dritte Vorrichtung gemäß der Erfindung hat zum Ziel die Übertragung von Informationen und/oder Befehlen zwischen einer Überwachungskamera, die in einem nicht ohne Gefahr zugänglichen Bereich angeordnet ist, wie z.B. einem einer ionisierenden Strahlung ausgesetzten Bereich, und einer Kontrollstelle. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen elektronischen Koffer mit einer Mikrowellensende- und Empfangsantenne aufweist, der mit der Kamera verbunden ist, wobei das Hohlrohr einen der Sendeantenne gegenüberliegenden Wellenleiter bildet und seinerseits mit der Kontrollstelle verbunden ist, die selbst ein Empfangs- und Verarbeitungsorgan für die vom elektronischen Koffer ausgesandten Mikrowellensignale und zur Übertragung der verarbeiteten Signale an einen Fernsehbildschirm besitzt.
Nachfolgend werden anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der beigefügten schematischen Zeichnungen Vorrichtungen zur Übertragung von Informationen und/oder Befehlen gemäß der Erfindung erläutert.
Figur 1 zeigt in Perspektive ein Eisenbahnfahrzeug und einen Streckenabschnitt und einen Abschnitt eines parallel zur Strecke verlaufenden und einen Wellenleiter bildenden Hohlrohrs.
Figur 2 zeigt in größerem Maßstab eine Ansicht des Hohlrohrs aus Figur 1, das mit einem Netz von Öffnungen versehen ist, deren besondere Ausrichtung zwei getrennte Komponenten des von diesem Wellenleiter abgestrahlten Felds ergeben zur Übertragung von Informationen, die die Funktionen der Übermittlung und/oder der Lokalisierung und/oder der Geschwindigkeitsmessung erfüllen.
Figur 3 zeigt teilweise aufgeschnitten einen Abschnitt der Energieversorgungsschiene, die einen H-förmigen Querschnitt besitzt und die Rolle eines doppelten Wellenleiters spielt.
Figur 4 zeigt ein Element einer Versuchsstrecke für Kraftfahrzeuge.
Figur 5 zeigt ein Einsatzfahrzeug entlang einer mit einer Vorrichtung zum Austausch von Informationen und Befehlen versehenen Strecke.
Figur 6 zeigt eine automatische Zahlstelle, ohne Anhalten der Fahrzeuge, am Eingang einer gebührenpflichtigen Fahrstrecke.
Figur 7 zeigt eine Zahnradbahn und ein entsprechendes Streckenelement, das neben der Zahnstange einen Mikrowellenleiter aufweist.
Figur 8 zeigt eine Überwachungsstation für die Aufzüge in einem Gebäude.
Figur 9 zeigt einen schienengebundenen Überwachungswagen in einem Sicherheitsbereich mit einer Kamera.
Figur 10 zeigt eine Vorrichtung zur Kontrolle der Beobachtungskamera in einem Raum mit ionisierender Strahlung.
Gemäß Figur 1 rollt das Schienenfahrzeug 3, beispielsweise der Triebwagen eines innerstädtischen Zuges, auf Schienen 2 in der Nähe eines materiellen Trägers, der von einem einen strahlenden Wellenleiter bildenden Hohlrohr gebildet wird. Das Hohlrohr besitzt geometrisch unsymmetrische Öffnungen, die ein Netz 7 auf einer der Seitenflächen 6 des materiellen Trägers bildet. Der Triebwagen ist mit einer Sende- und Empfangsantenne 4 sowie mit einer Lokalisationsantenne 5 versehen. Die erstere ermöglicht Übertragungen von Informationen oder Steuerbefehlen zwischen dem Triebwagen und einer Verkehrskontrollstelle, an die ein Ende des Wellenleiters angeschlossen ist. Diese Antenne besteht aus einer oder mehreren Elementarantennen, die untereinander gekoppelt sind, um die Funktionen der Verstärkung und Amplitudenregelung der ausgesandten und empfangenen Signale sicherzustellen.
Die Lokalisationsantenne 5 kann eine andere Komponente des oberhalb des Wellenleiters empfangenen elektromagnetischen Mikrowellenfelds messen und/oder eine andere Wellenlänge der Mikrowellensignale empfangen. Nimmt man beispielsweise an, daß die Öffnungen alle den gleichen bekannten Abstand besitzen, dann ergeben die von der Antenne empfangenen Signale durch die Anzahl der Perioden die Fahrzeugposition und durch die Frequenz der Übergänge die Geschwindigkeit an.
Man kann beispielsweise auch das Fahrzeug so regeln, daß seine Lokalisationsantenne die Strahlung von den Öffnungen in vorbestimmten Zeitintervallen empfängt, so daß seine Geschwindigkeit geregelt werden kann.
Figur 2 zeigt, wie es möglich ist, die Öffnungen des Netzes auf der Seite 6, von denen einige 8 senkrecht zur Achse des Wellenleiters und andere 9 schräg zu dieser Achse verlaufen, so zu orientieren, daß eine konstante Amplitude der Komponente Ez (Gerade 10) für Übertragungszwecke und ein diskontinuierliches Signal (Kurve 11) über die Komponente Ey empfangen werden kann, um die Lokalisation und die Geschwindigkeitsmessung des Fahrzeugs wie oben erläutert zu erlauben.
Figur 3 zeigt einen doppelten Wellenleiter mit dem oberen Wellenleiter 12 und dem unteren Wellenleiter 13. Der Querschnitt hat die Form eines H. Die allen Fahrzeugen gemeinsamen Signale werden im unteren Wellenleiter 13 übertragen und an den oberen Wellenleiter 12 über Richtkoppler bestehend aus Öffnungen 15 im Boden 14 des oberen Wellenleiters gekoppelt.
Elektrische Kurzschlüsse 16 teilen den oberen Wellenleiter in Abschnitte von der Größe beispielsweise eines Streckenabschnitts ein. Ein absorbierendes Material 17 verhindert das Auftreten stehender Wellen im oberen Wellenleiter. Dieser obere Wellenleiter ist an ein Sende- und Empfangsorgan für unterschiedliche Mikrowellenfrequenzen angeschlossen und ermöglicht den Austausch von Informationen und/oder Steuerbefehlen mit den Fahrzeugen, die sich in dem durch zwei aufeinanderfolgende elektrische Kurzschlüsse 16 begrenzten Abschnitt befinden. Die festen Autopiloten, die entlang der Strecke installiert sind, können mit der zentralen Steuerstelle Informationen austauschen, indem sie eine informationstragende Mikrowelle in den unteren Wellenleiter einspeisen.
Das Hohlrohr 1 (Figur 1), das auch in Figur 3 zu sehen ist, kann aufgrund seiner kompatiblen geometrischen Abmessungen auch die Funktionen der Energie- und/oder Führungsschiene erfüllen.
Figur 4 zeigt eine Fahrzeugteststrecke, die beispielsweise einem Automobilhersteller oder einem Reifenhersteller gehört, oder einer Kraftfahrzeugtypenzulassungsstelle. Das Fahrzeug 21 fährt auf der Teststrecke 23. Diese enthält ein Rohr rechteckigen Querschnitts, das Informationen und/oder Befehle durch Mikrowellen überträgt und Öffnungen von im wesentlichen rechteckiger Form senkrecht zu seiner Achse besitzt. Dieses hohle Rohr kann entlang der Achse der Strecke eingegraben sein, wobei seine Oberseite mit der Höhe des Straßenbelags abschließt (Rohr 24 mit Öffnungen 25) oder an einem Rand der Straße knapp oberhalb des Bodens angeordnet ist (Rohr 26 mit Öffnungen 27) und beispielsweise von einer Leitplanke getragen wird. Das Fahrzeug besitzt im ersteren Fall eine Doppelantenne 28 für Senden und Empfang an der Unterseite des Chassis. Im zweiten Fall ist eine doppelte Sende-Empfangsantenne 29 auf der dem hohlen Rohr zugewandten Fahrzeugseite angebracht.
Das hohle Mikrowellenübertragungsrohr wird an einem Ende mit der Signalträgerenergie gespeist, die von der Teststeuerzentrale 30 stammt und auf einem ersten Kanal A über einen an ein Steuerpult 32 angeschlossenen Sender 31 ausgesandt wird. Es empfängt auch über die ganze Länge der Strecke die Energie, die die vom Fahrzeug während der Tests übertragenen Signale trägt. Am anderen Ende des Wellenleiters entnimmt eine (nicht dargestellte) Aufzeichnungsstelle die Signale vom Kanal A und sammelt die Signale eines Kanals B, die vom Fahrzeug stammen, verstärkt sie und bringt sie für spätere Auswertung in Form.
Figur 5 zeigt eine Vorrichtung zum Austausch von Informationen und Befehlen zwischen einem Fahrzeug, beispielsweise einem Einsatzfahrzeug (Polizei, Krankenwagen, Feuerwehr, Notarzt) und einer Streckenkontrollzentrale. Das Fahrzeug 33 fährt entlang der Strecke, die von einem einen Mikrowellenleiter bildenden hohlen Rohr begleitet ist, nämlich entweder einem entlang der Achse der Strecke eingegrabenen Rohr 34, dessen mit rechteckigen Öffnungen 35 versehene Oberseite mit dem Straßenbelag abschließt, oder einem mit Öffnungen 38 versehenen Rohr 37, das knapp oberhalb des Bodens entlang der Strecke verläuft und beispielsweise von einer Leitplanke getragen wird. Im ersteren Fall besitzt das Fahrzeug an seiner Chassisunterseite und in der Achse eine Sende-Empfangsantenne 28, und im zweiten Fall auf der dem hohlen Rohr zugewandten Seite eine Sende/Empfangsantenne 29.
Das den Wellenleiter bildende hohle Rohr ist zur Kompensation der Signaldämpfungen entlang der Strecke mit an sich bekannten Signalregeneratoren in Abständen versehen, die die Signale regenerieren.
Eine solche Vorrichtung kann so ausgebildet werden, daß sie die Führung von Fahrzeugen ermöglicht, die mit Antikollisionsvorrichtungen ausgerüstet sind.
Gemäß Figur 6 kommt ein Fahrzeug an den Eingang der automatischen Mautstelle 42 einer gebührenpflichtigen Autobahn. Die Zufahrtsstrecke ist mit einem rechteckigen Hohlrohr 44 versehen, das einen Wellenleiter bildet und einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzt. Es ist entlang der Achse der Strecke in dem Boden eingelassen, und die mit rechteckigen Öffnungen senkrecht zur Rohrachse versehene Oberseite, die nach oben strahlt, liegt in Höhe der Fahrbahn.
Das Fahrzeug besitzt dann an der Chassisunterseite und in seiner Achse eine Sendeantenne 45 und ggfs. eine Empfangsantenne, die beide nach unten gerichtet sind. Das hohle Rohr 44 steht über die Hochgeschwindigkeits-Mikrowellenverbindung 46, die in unterbrochenen Linien dargestellt ist, mit einer Steuerzentrale 50 in Verbindung.
Gemäß einer Variante ist die Zufahrtsstrecke seitlich mit einem Rechteckrohr 47 versehen, das knapp oberhalb des Bodens verläuft, während das Fahrzeug im unteren Bereich seiner Seitenwand eine Sendeantenne 48 besitzt, die zu diesem Rohr hinzeigt. Letzteres steht über die Hochgeschwindigkeits- Mikrowellenverbindung 49, die in unterbrochenen Linien dargestellt ist, mit der Steuerzentrale 50 in Verbindung, und der Abstand zwischen der Fahrzeugantenne und dem seitlichen Hohlrohr beträgt vorzugsweise höchstens 2 Meter.
Obwohl die beiden möglichen Ausführungsvarianten, nämlich ein entlang der Achse der Zufahrtsstrecke in den Boden eingelassenes Rohr und ein Rohr an der Seite der Zufahrtsstrecke, in derselben Figur dargestellt wurden, ist natürlich klar, daß in der Praxis nur eine dieser Anordnungen existiert.
Der Zufahrtsbereich für die zu kontrollierenden Fahrzeuge ist in drei aufeinanderfolgende Abschnitte A, B und C eingeteilt. Der Abschnitt A dient der Abfragung des Fahrzeugs durch die Steuerzentrale 50 und dem Empfang der Identifikationsdaten mit Hilfe der hohlen Rohre 44 oder 47.
Der zweite Abschnitt B soll die Bearbeitung dieser Daten durch die Steuerzentrale 50 erlauben: Frage an ein Zentrum zum Liefern und Speichern von Bankdaten 51, Überprüfen des Vorhandenseins eines gedeckten Bankkontos und Belastung dieses Kontos. Lichtsignale 52 und 53, die von der Steuerzentrale 50 über die Mikrowellenverbindung 54 eingeschaltet werden, befinden sich am Rand der Strecke und zeigen dem Fahrzeugführer an, ob er weiterfahren kann und wie schnell.
Der dritte Bereich C erlaubt die Bestätigung der durchgeführten Kontobelastung des Fahrzeuglenkers und die Freigabe der Durchfahrt.
Die Steuerzentrale 50 sendet über die Verbindung 55 an die Lichtsignale 56 einen Befehl "grünes Licht" und an die Schranke 57 einen Öffnungsbefehl.
In Figur 7 ist eine Zahnradbahn 60, die auf der eine Zahnstange 62 enthaltenden Strecke 61 fährt, bei der Abfahrt aus einer Haltestelle 63 dargestellt. Ein Mikrowellenrohr 64 ist zwischen den Gleisen parallel zur Zahnstange 62 angeordnet. Es besitzt auf seiner Oberseite 65 ein Netz von geometrisch unsymmetrischen Öffnungen entsprechend denen, die in Figur 2 und 3 für einen Stadtbahntriebwagen dargestellt sind. Die Zahnradbahn enthält auf der Unterseite ihres Chassis gegenüber dem Wellenleiter eine Sende/Empfangsantenne und eine Lokalisationsantenne, die beide nicht dargestellt sind.
Der Wellenleiter ist über ein Koaxialkabel 66 mit einer Steuerzentrale 67 verbunden, die einen Mikrowellensendeschrank und einen Empfänger 69 für die vom Fahrzeug gelieferten Daten besitzt.
Das Fahrzeug ist beispielsweise mit einer Innenraumkamera 70 zur Beobachtung der Fahrgastmenge versehen, deren Angaben über das Wellenleiterrohr und das Koaxialkabel an einen in der Steuerzentrale liegenden Fernsehbildschirm 71 übertragen werden. Diese Zentrale besitzt einen Hebel 73 zum Bremsen oder Anhalten. Im übrigen wird ein Fernsehbildschirm 72 im Fahrzeug mit Nachrichten oder Fernsehsendungen werbenden oder sonstigen Charakters von der Steuerzentrale gespeist.
In Figur 8 sind mehrere Aufzugsschächte 80, 81, 82 gezeigt, die je mit senkrechten Wellenleiterrohren 83, 84, 85 versehen sind. Die Rohre sind auf ihrer den Aufzugskabinen zugewandten Seite mit geometrisch unsymmetrischen Öffnungen versehen, die ein Netz bilden. Jede Aufzugskabine besitzt ihrerseits eine Sende/Empfangsantenne und eine Lokalisationsantenne, die nicht dargestellt sind. Die Wellenleiterrohre sind über nicht dargestellte Koaxialkabelelemente mit einer Steuerzentrale 86 verbunden. Letztere besitzt einen Sendeschrank für Mikrowellen 87 und einen Empfangsschrank 88 für von den Aufzugskabinen kommende Informationen und zur automatischen Überwachung ihrer Bewegungen. Jede Aufzugskabine enthält einen elektronischen Einschub, z.B. 89, mit einem Mikrowellengenerator, einem Mikrophon 90 und einer Überwachungskamera 91, 92, 93. Die von den Wellenleiterrohren 83, 84, 85 und den Koaxialkabeln übertragenen Informationen, insbesondere über die Lage und Geschwindigkeit der Kabinen, werden im Empfangsschrank 88 empfangen, der mit Fernsehbildschirmen 94, 95 und 96 im Steuerpult 97 im Blickfeld der Überwachungsperson verbunden ist, so daß die Situation in den Aufzugskabinen sichtbar gemacht werden kann. Mit einem Hebel 98 kann die Überwachungsperson einen der Aufzüge bei Störfällen anhalten.
Die Überwachungseinrichtung aus Figur 9 ist dazu bestimmt, jeglichen Versuch zu entdecken, den Zaun 100 einer empfindlichen Anlage wie z.B. einer Militäranlage, einem Mineralöllager, Kernkraftwerk usw. zu überwinden. Hierzu bilden zwei in den Boden in der Nähe des Zauns eingelassene parallele Rinnen 101 einen Fahrweg für ein auf Rädern 102 montiertes Gefährt, das einen Hubarm 103 für eine drehbare Fernsehkamera 104 trägt. Ein Mikrowellenleitrohr 105 ist zwischen den Rinnen 101 auf dem Boden angebracht. Es ist an seiner Oberseite mit einem Netz von rechteckförmigen Öffnungen zum Durchlaß dieser Wellen versehen. Das Gefährt 102 enthält eine Einheit mit einem Mikrowellengenerator 105A und auf seiner Unterseite eine Sende/Empfangsantenne und eine Lokalisationsantenne, die nicht sichtbar sind. Das Mikrowellenleitrohr ist über ein Koaxialkabel (nicht dargestellt) an einen Überwachungsposten 106 angeschlossen. Dieser enthält einen Mikrowellengenerator 107 und einen Empfangsschrank 108 für von der Kamera des Gefährts ausgesandte Signale, welche einen Fernsehbildschirm 109 im Blick der Überwachungsperson speisen. Mit Steuerknüppeln 110 und 111 kann die Richtung und Höhe der Kamera auf dem Gefährt justiert werden.
In der in Figur 10 dargestellten Fernsteuerungseinrichtung liefert eine mit Energie aus einem Gehäuse 121 versorgte Fernsehkamera 120 ein Fernsehsignal und ein Niederfrequenzsignal, das von einem (nicht dargestellten) Mikrophon stammt. Diese Signale werden über ein Koaxialkabelelement 122 an einen Modulator 123 geliefert, der eine Trägerwelle einer Frequenz in der Nähe von 600 MHz erzeugt.
Die modulierte Trägerwelle wird mit der eines örtlichen Oszillators der Frequenz 1850 MHz gemischt, wodurch ein Signal der Frequenz 2450 MHz entsteht. Nach Verstärkung wird dieses Signal über ein kurzes Koaxialkabel 124 an eine Sendeantenne 125 vom Schlitztyp geliefert, die gegenüber dem waagrechten Rechteckrohr 26 liegt, das einen Wellenleiter bildet und senkrechte Schlitze 127 besitzt. Dieser Wellenleiter ist über einen Verstärker 128 an ein Koaxialkabel 129 des Kontrollpostens 130 angeschlossen, der sich auf der anderen Seite einer Trennwand 131 befindet, die ihn von dem Raum mit ionisierender Strahlung trennt.
Das Koaxialkabel 129 endet in einem Empfänger 132, der an einen Fernsehbildschirm 133 angeschlossen ist.
Die Energie wird der in dem Raum angeordneten Kamera 120 von einem Niederspannungsgerät 121 geliefert, an das sie über das Kabel 134 angeschlossen ist.
Im Betrieb induziert das von der Antenne 125 ausgesandte Signal ein Mikrowellensignal im Wellenleiterrohr 126. Dieses Signal wird am Ende des Wellenleiters durch ein Übergangselement aufgenommen, das den Verstärker 128 speist, welcher seinerseits mit einem in dem Empfänger 132 liegenden Mischer verbunden ist. Durch die Verstärkung sorgt man dafür, daß das Signal/Rauschverhältnis nicht verschlechtert wird, da mehrere Meter zwischen dem Verstärker und dem Empfänger liegen können.
Der Empfangsmischer 132 empfängt einerseits ein Signal von 2450 MHz und andererseits ein Signal von einem örtlichen Oszillator mit 1850 MHz. Er erzeugt daraus ein Signal von 600 MHz, das das Bild des Sendesignals ist. Das Signal wird dann demoduliert und ergibt am Ausgang des Empfängers ein Videosignal und einer Niederfrequenzsignal, die an den Fernsehbildschirm 133 angelegt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Breitbandübertragung von Informationen und/oder Befehlen und/oder zur Lokalisation zwischen einem beweglichen Element und einer Zentrale zur Steuerung dieses Elements, mit einem parallel zur Fahrstrecke des beweglichen Elements verlegten hohlen Rohr (1), das einen Wellenleiter bildet und dessen sendewirksame Seite mit einem Netz von Öffnungen (7) zum Durchlaß einer elektromagnetischen Mikrowellenstrahlung versehen ist, wobei das bewegliche Element mindestens eine Mikrowellensende- und/oder empfangsantenne (4, 5) aufweist, die der mit dem Netz von Öffnungen (7) versehenen Seite des Rohrs gegenüberliegt und wobei das hohle Rohr an mindestens ein Mikrowellenspeiseorgan und an ein Empfangsorgan für vom Rohr kommende Mikrowellen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz von Öffnungen in der strahlenden Seite des Hohlrohrs so ausgebildet ist, daß es die Übertragung von unterschiedlichen Signalen zwischen diesen Öffnungen und der Sende/Empfangsantenne erlaubt, nämlich einem Signal zur Übertragung von Informationen und/oder Befehlen und/oder ein Signal anderer Frequenz zur Messung der Geschwindigkeit des beweglichen Elements und/oder ein Signal, das eine unterschiedliche Komponente des elektrischen Feldes zur Messung der Position des beweglichen Elements verwendet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (7) in der strahlenden Seite eine Ausdehnung in ihrer Hauptrichtung besitzen, die deutlich größer als die Ausdehnung senkrecht dazu ist, und daß gewisse Öffnungen (8) senkrecht zur Achse des hohlen Rohrs verlaufen und gewisse andere (9) schräg zu dieser Achse ausgerichtet sowie gemäß einem besonderen Motiv entsprechend einer geeigneten Kodierung angeordnet sind, wobei die Öffnungen (8), die senkrecht zur Achse des Rohrs verlaufen, eine Axialkomponente (Ez) übertragen, mit der Informationen und/oder Befehle übertragen werden, und die schrägen Öffnungen (9) bezüglich der Achse eine andere dazu senkrechte Komponente (Ey) übertragen, mit der die absolute Position des beweglichen Fahrzeugs und jede andere damit in Verbindung stehende Information, insbesondere die maximal zulässige Geschwindigkeit, dem beweglichen Element mitgeteilt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ, mit dem dem Mikrowellenrohr die Mikrowellenenergie zugeführt wird, ein Sender für zwei unterschiedliche Frequenzen ist, nämlich eine Frequenz für den Austausch von Informationen und/oder Befehlen, und eine andere Frequenz, die in den von einer mit dem beweglichen Element verbundenen, in der Nähe der mit Öffnungen versehenen Seite des Rohrs bleibenden Antenne empfangenen Signalen große Amplitudenschwankungen bewirkt, so daß es möglich ist, durch Zählen der Anzahl der Öffnungen die Lokalisation des beweglichen Elements und die Geschwindigkeitsmessung durchzuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eine Hohlschiene zur Energieversorgung eines Schienenfahrzeugs ist oder eine Reaktionsplatte eines Antriebssystems mit Linearmotor.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseiten des Hohlrohrs mit einer elektrolytisch aufgebrachten Schicht eines gut elektrisch leitenden Metalls versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr einen H-förmigen Querschnitt besitzt, so daß es einen oberen strahlenden Wellenleiter (12) und einen unteren strahlenden Wellenleiter (13) bildet, die durch einen Boden (14) voneinander getrennt sind, daß dieser Boden mit einem Netz von Öffnungen (15) versehen ist, daß der obere Wellenleiter mit elektrischen Kurzschlüssen (16) versehen ist, die mit einer Schicht (17) aus Mikrowellenabsorptionsmaterial versehene Richtkoppler bilden und nur den Durchlaß der Mikrowellenenergie vom unteren Wellenleiter zum oberen Wellenleiter zulassen und diesen Wellenleiter in Abschnitte unterteilt, daß der untere Wellenleiter an ein Informationen und/oder Befehle für alle beweglichen Elemente tragendes Mikrowellenspeiseorgan angeschlossen ist und daß der obere Wellenleiter an ein Mikrowellenspeiseorgan angeschlossen ist, das nur Informationen und/oder Befehle von und/oder für die bewegliche Elemente überträgt, die sich in den durch zwei aufeinander folgende elektrische Kurzschlüsse und die zugeordneten absorbierenden Materialien begrenzten Abschnitten bewegen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Netz von Öffnungen versehene Seite des Rohrs aus einem Kunststoffmaterial besteht, das mit einer dünnen Metallschicht bedeckt ist, in die das Netz von Öffnungen eingraviert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in gewissen Abschnitten des hohlen Rohrs die Öffnungen, die die Lokalisierung des beweglichen Elements und die Messung der Geschwindigkeit erlauben, durch solche Intervalle voneinander getrennt sind, daß ein Sollwert des Durchgangs der entsprechenden Antenne des beweglichen Elements zu gleichen Zeitintervallen vor diesen Öffnungen die Kontrolle der Geschwindigkeit des beweglichen Elements erlaubt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Kraftfahrzeug-Teststrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Wellenleiterrohr (24, 27, Figur 4) entlang der ganzen Teststrecke verläuft, daß es mit einem Ende an eine Steuerzentrale (30), die ein Mikrowellenspeiseorgan (31) auf einem ersten Kanal besitzt, und an einen Sender (32) für Datenübertragung und Abfragen auf diesem Kanal angeschlossen ist, und daß das Rohr mit seinem anderen Ende an eine andere Steuerzentrale, die ein Organ zur Unterdrückung der auf dem ersten Kanal übertragenen Signale besitzt, und an Organe zum Empfang und zur Verarbeitung der vom Kraftfahrzeug auf einem zweiten Kanal ausgesandten Mikrowellensignale angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Übertragung von Informationen und/oder Befehlen zwischen mindestens einem Aufzug und einer Steuerzentrale (86, Figur 8), dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenleiterrohr (83, 84, 85), das dem Aufzug zugeordnet ist, senkrecht im Aufzugsschacht verläuft und der Aufzug mindestens eine Sende- und/oder Empfangsantenne für Mikrowellen gegenüber der mit einem Netz von Öffnungen versehenen Seite des Rohrs besitzt, wobei das hohle Rohr an mindestens ein Organ zur Mikrowellenspeisung (87) und ein Organ (88) zum Empfang von Mikrowellen angeschlossen ist, die von ihm stammen, wobei diese beiden Organe in der Steuerzentrale angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzug eine Überwachungskamera (91, 92, 93) und ein Mikrophon (90) aufweist, die an einen elektronischen Einschub mit einem Mikrowellengenerator (89) angeschlossen sind.

12. Vorrichtung zur Überwachung eines Bereichs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gefährt (102, Figur 9) aufweist, das auf in der Nähe der Umgrenzung des Bereichs (100) verlegten Schienen fährt und eine Überwachungskamera (104) trägt, die an einen Elektronikschrank (105A) mit Mikrowellensende- und empfangsantenne angeschlossen ist, und ein hohles Wellenleiterrohr (105), das parallel zu den Schienen gegenüber der elektronischen Antenne des Gefährts verlegt ist und mit einer Steuerzentrale (106) verbunden ist, die ein Organ zum Speisen des hohlen Rohrs mit Mikrowellen (107) und ein Organ (108) zum Empfang und zur Verarbeitung der vom Elektronikschrank des Gefährts ausgesandten Mikrowellensignale aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Breitbandübertragung von Informationen und/oder Befehlen zwischen einem Straßenfahrzeug und einer Maut- oder Kontrollstelle (2, Figur 6) am Eingang von mautpflichtigen oder zugangskontrollierten Straßenstrecken ohne Halt des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor einer Zugangsschranke (42) mindestens einen Streckenabschnitt (A) besitzt, der mit einem einen Wellenleiter bildenden hohlen Rohr (44, 47) versehen ist, daß dieses Rohr an eine Steuerzentrale (50) angeschlossen ist, die einerseits eine Verbindung mit einem Zentrum zur Lieferung und Speicherung von Bank- oder Zugangsdaten (51) und andererseits ein Organ zum Steuern der Öffnung der Zugangsschranke (57) besitzt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel zum Fahrstreckenabschnitt verlegte hohle Rohr die Befragung des Fahrzeugs, den Empfang von Identifikationsdaten, die Verarbeitung dieser Daten durch die Steuerzentrale (50) und dann die Bestätigung der Identifikationsdaten und das Öffnen der Zugangsschranke (57) ermöglicht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Übertragung von Informationen zwischen einer in einem für Personen nicht ohne Gefahr zugänglichen Raum montierte Fernsehkamera und einer Steuerzentrale (130, Figur 10), dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit der Kamera verbundenen Elektronikkasten (123) mit einer Mikrowellensende- und Empfangsantenne (125) und ein Wellenleiter-Hohlrohr (126) aufweist, das gegenüber der Sendeantenne angeordnet ist und seinerseits mit der Steuerzentrale verbunden ist, wobei die Steuerzentrale ein Organ (132) zum Empfang und zur Verarbeitung der vom Elektronikkasten ausgehenden Mikrowellensignale und zur Übertragung der verarbeiteten Signale auf einen Fernsehbildschirm (133) aufweist.