列車(chē)無(wú)線(xiàn)電通信是指在列車(chē)與地面或列車(chē)與列車(chē)之間所使用的無(wú)線(xiàn)電通信,。有全無(wú)線(xiàn)電通信和半無(wú)線(xiàn)電通信兩類(lèi)：前者是利用無(wú)線(xiàn)電通道構(gòu)成的列車(chē)全無(wú)線(xiàn)電通信方式,；后者是利用無(wú)線(xiàn)電通道與有線(xiàn)中繼線(xiàn)構(gòu)成的半無(wú)線(xiàn)電通信方式。今天,，我們走近1944年的列車(chē)無(wú)線(xiàn)電通信實(shí)驗(yàn),，了解在當(dāng)時(shí)的無(wú)線(xiàn)電通信是如何架構(gòu)的。

列車(chē)的端對(duì)端通信實(shí)驗(yàn)

巖島鐵路電子工程 

歐內(nèi)斯特·達(dá)爾（Ernest A.Dahl）

1944年10月《廣播新聞》中的文章

這是給火車(chē)無(wú)線(xiàn)電通信愛(ài)好者的好文章,。根據(jù)我早前看到的一篇文章,，1932年3月27日（星期日）發(fā)生了世界上第一個(gè)來(lái)自行駛中的火車(chē)的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。這項(xiàng)壯舉是由新澤西州外的WJZ電臺(tái)完成的,，當(dāng)時(shí)是和在巴爾的摩到俄亥俄州（B＆O）火車(chē)進(jìn)行通聯(lián),。正如十年后在《無(wú)線(xiàn)電新聞》雜志上報(bào)道的那樣,，無(wú)線(xiàn)電不僅用于連接的車(chē)廂（通常也具有一些有線(xiàn)互連）之間，而且還用于其他列車(chē)之間以及列車(chē)與倉(cāng)庫(kù)與開(kāi)關(guān)站之間的可靠通信,。毫無(wú)疑問(wèn),，在當(dāng)時(shí)的成就至少部分取決于第二次世界大戰(zhàn)期間開(kāi)發(fā)的技術(shù)。傳真的應(yīng)用取代以前打印消息方法,，即取代了在火車(chē)駛過(guò)時(shí)使用鉤子抓住掛在電線(xiàn)桿上的卷起的紙張消息的傳統(tǒng)方式,。

洛克島鐵路公司安裝的無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)測(cè)試是一項(xiàng)很有意義的實(shí)驗(yàn)。

在機(jī)車(chē)頂部安裝四分之一波鞭狀天線(xiàn)

1944年4月1日,，在羅克島線(xiàn)開(kāi)始了一項(xiàng)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)通信研發(fā)計(jì)劃,，旨在開(kāi)發(fā)和準(zhǔn)備用作羅克島線(xiàn)上安裝的通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的材料。總之,，要研究前后通信,，堆場(chǎng)操作，調(diào)度員到守車(chē)操作以及所謂的“對(duì)講機(jī)”單元,。

在所有列車(chē)通信中,，首先出現(xiàn)的問(wèn)題是設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，其次是確保來(lái)自不同類(lèi)型的主電源的工作電壓的問(wèn)題,。柴油機(jī)車(chē)有一個(gè)64V的電池,，當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)增加到72V。蒸汽機(jī)車(chē)的直流電壓為32V由蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)提供的電源,，而守車(chē)則沒(méi)有任何類(lèi)型的電源,。

因此，本次實(shí)驗(yàn)決定使用所有110V,，60Hz的設(shè)備,，并且在所有情況下發(fā)射器或接收器組合均可以使用該電源。因此,，每個(gè)發(fā)射器和接收器將是可互換的,。自從a.c.在所有維修點(diǎn)均可使用,。

因此,，如果在變頻器本身或電動(dòng)發(fā)電機(jī)組中出現(xiàn)故障,，則可以立即更換動(dòng)力裝置，或者如果接收器或發(fā)射器出現(xiàn)故障,，可以隨時(shí)更換備用裝置,。

Rock Island Lines的5400系列貨運(yùn)柴油機(jī)之一的工程師通過(guò)雙向FM電臺(tái)獲得信息。

對(duì)于蒸汽裝置,，直接連接到交流電的蒸汽輪機(jī)交流發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì),。交流交流發(fā)電機(jī)的恒定速度為每分鐘3600轉(zhuǎn)。直接連接到交流電交流發(fā)電機(jī)始終在60個(gè)循環(huán)中提供110V電壓。這就解決了鐵路機(jī)車(chē)蒸汽型的供電問(wèn)題,。

柴油機(jī)車(chē)上的電源,，直流電壓為64V?？梢允褂秒娫?，因此保證使用轉(zhuǎn)換器單元，該轉(zhuǎn)換器單元設(shè)計(jì)為在初級(jí)時(shí)提供115V輸出和70V輸出,。因此,，當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)，電池電壓升至72V,，交流電壓升至118V,，而當(dāng)柴油機(jī)靜止不動(dòng)時(shí)，電壓降至64V,，交流電壓降為108V,。發(fā)電機(jī)速度變化引起的頻率不是關(guān)鍵，因?yàn)殡娫醋儔浩骺梢栽诘椭?strong>50Hz的主電源上高效運(yùn)行,。

所示電源用于蒸汽機(jī)車(chē)上安裝的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備,。由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的恒速3600 rpm交流發(fā)電機(jī)供應(yīng)110V，60Hz,。

守車(chē)電源的設(shè)計(jì)電壓約為12V直流電,。電池由皮帶驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)充電。12V電池為12V直流電提供一次電源,，直到轉(zhuǎn)換器到60V交流電為止,。在正常運(yùn)行條件下，火車(chē)速度約為每小時(shí)15英里,，輪式發(fā)電機(jī)開(kāi)始為電池充電,。發(fā)射時(shí)，當(dāng)負(fù)載最大時(shí),，發(fā)電機(jī)將提供足夠的電力來(lái)使電池充滿(mǎn)電,，因此，在火車(chē)運(yùn)行的正常使用下,，電池的供電將可以持續(xù)提供電力。如果要在固定位置長(zhǎng)時(shí)間使用,，必須在每連續(xù)使用15個(gè)小時(shí)后更換一次電池,。

圖1-移動(dòng)電子實(shí)地實(shí)驗(yàn)室內(nèi)置于全鋼制守車(chē)中?？梢栽诠旧a(chǎn)線(xiàn)的任何地方進(jìn)行測(cè)試和維修,。

為了檢查各種通信系統(tǒng)，包括微波機(jī)組,，157MHz,，40MHz和80KHz，建立了一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室,。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)新的全鋼制守車(chē),。（見(jiàn)圖1）。守車(chē)裝有1000W交流電,。發(fā)電機(jī)直接安裝在沖天爐后面的車(chē)頂上,。內(nèi)置一個(gè)五加侖的汽油箱，可以24小時(shí)運(yùn)行,。電動(dòng)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)氣罐均由防護(hù)罩覆蓋,，該防護(hù)罩可防雨淋，并具有自由的空氣流通以進(jìn)行冷卻,。（見(jiàn)圖2）

圖2-汽油驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組安裝在移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的頂部,。

敞篷的一側(cè)內(nèi)置了一個(gè)工作臺(tái)。工作臺(tái)的下部裝有蓄電池,，可提供30V直流電,。用于操作機(jī)載157MHz設(shè)備。下部擱板的后半部分裝有40MHz FM發(fā)射器-接收器組合,。此單元用作辦公室通信,，固定材料，加快材料,，調(diào)整天線(xiàn)以及用于比較其他類(lèi)型設(shè)備上的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量值的通信的標(biāo)準(zhǔn),。

圖6-安裝在移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)試臺(tái)，顯示了Hallicrafters S-36和S-39通信接收器,。右側(cè)顯示了一個(gè)40MHz FM發(fā)射器-接收器組合,，用作辦公室通信的標(biāo)準(zhǔn)。

Hallicrafters FM-AM S-36接收機(jī)位于工作臺(tái)的頂部,，覆蓋27至143MHz的頻率范圍,，用于檢查頻率，檢查對(duì)其他電臺(tái)的干擾以及一般的通訊工作,。這里安裝了Hallicrafters通信接收器S-39,，其覆蓋范圍從0.55到30MHz（僅限AM）。（接收器顯示在圖6的工作臺(tái)頂部,。）

圖5-實(shí)驗(yàn)室中安裝的157高頻收發(fā)器,。

在車(chē)頂后部的一個(gè)柜子中搭建了設(shè)備架,，并安裝了80KHz安裝了低頻發(fā)射器系統(tǒng)，然后將其連接到完全環(huán)繞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)路上,。該回路與產(chǎn)生磁場(chǎng)相關(guān)聯(lián),，磁場(chǎng)在電話(huà)線(xiàn)中感應(yīng)以進(jìn)行調(diào)度程序通信。如圖5所示,，高頻157MHz發(fā)射器-接收器組合也安裝在柜子中,。該單元包含一個(gè)接收器和一個(gè)發(fā)射器組件，并通過(guò)同軸電纜連接到安裝在屋頂上的四分之一波長(zhǎng)接地平面天線(xiàn),。

圖7-在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室中建立的通訊談話(huà)要點(diǎn),。上部單元連接到80千瓦的輻射系統(tǒng)，而電話(huà)和小型揚(yáng)聲器則分別連接到157和40MHz的設(shè)備,。

為所有操作提供了兩組控件,。所有測(cè)量都是通過(guò)真空管電壓表在工作臺(tái)上進(jìn)行的，該電壓表通過(guò)測(cè)量所有接收器中的avc電壓來(lái)提供信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)測(cè)量,。通訊的對(duì)話(huà)點(diǎn)設(shè)置在守車(chē)本身的穹頂中,，圖7右側(cè)的設(shè)備連接到80KHz低頻發(fā)射系統(tǒng)。圖片中心的電話(huà)機(jī)和小型揚(yáng)聲器共同連接到157MHz的設(shè)備和40MHz的設(shè)備,。

這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室被綁在一臺(tái)開(kāi)關(guān)引擎上,，并穿過(guò)芝加哥南側(cè)的Burr Oak堆場(chǎng)，以便從在控制塔上操作的主控制站進(jìn)行測(cè)試,。守車(chē)者還用于線(xiàn)路服務(wù),，以檢查芝加哥和巖島之間的低頻發(fā)射系統(tǒng)，該距離約為180英里,。

主控制站本身安裝在Burr Oak堆場(chǎng)中心100英尺長(zhǎng)的燈塔的底部。兩種類(lèi)型的天線(xiàn)安裝在塔頂上,，一個(gè)40MHz的同軸天線(xiàn)和一個(gè)“ J”型157MHz的天線(xiàn),。每個(gè)天線(xiàn)直接沿塔架向下饋入其各自的發(fā)射器-接收器組合。

圖3-安裝在堆場(chǎng)天線(xiàn)底部的主控站設(shè)備,。

圖3顯示了安裝在塔架底部的箱子,，該箱子可容納所有設(shè)備。上層架子包含一個(gè)40MHz FM發(fā)射器組合,。發(fā)射器的最大功率輸出為50瓦,，但已進(jìn)行了功率分段調(diào)整，以便可以將功率從50降到25到15瓦,，再降低到10瓦,，從而可以分析堆場(chǎng)作業(yè)可靠功率所需的最大功率。中間的架子包含一個(gè)監(jiān)視放大器,，該放大器橋接電話(huà)線(xiàn),，該電話(huà)線(xiàn)處理用于通信目的的信號(hào)。這提供了在堆場(chǎng)里操作設(shè)備時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和維修的方法,。線(xiàn)路控制繼電器電路也安裝在中間擱板上方,，該電路通過(guò)直流電壓，一種用于從遠(yuǎn)程控制站進(jìn)行發(fā)送和接收的單電話(huà)線(xiàn)操作方法,。

在正常操作中,，接收器的輸出由繼電器通過(guò)電話(huà)線(xiàn)饋送到電話(huà)線(xiàn)，再送到遠(yuǎn)程控制點(diǎn)的揚(yáng)聲器,。收到信號(hào)時(shí),，如果話(huà)務(wù)員被呼叫，則將電話(huà)摘機(jī)并按一個(gè)按鈕來(lái)接聽(tīng),。當(dāng)按下按鈕時(shí),，它允許直流電。流入電話(huà)線(xiàn),，該電話(huà)線(xiàn)會(huì)在此控制面板上插入繼電器并打開(kāi)發(fā)射機(jī)的電源,。因此，遠(yuǎn)程控制點(diǎn)的操作員斷開(kāi)接收器的連接,，將電話(huà)線(xiàn)連接到發(fā)射器,，然后打開(kāi)發(fā)射器。發(fā)送消息后,，他松開(kāi)按鈕,，接收器再次連接到電話(huà)線(xiàn)上，因此他可以聽(tīng)到傳入的消息,。

此外,，插入了一個(gè)極化繼電器，在正常情況下,，當(dāng)使用正電壓時(shí),，將其連接到40MHz設(shè)備，而當(dāng)使用負(fù)脈沖時(shí),，將其連接到150MHz設(shè)備,。

有可能因此，直接比較時(shí)要操作兩組不同的設(shè)備而不必到信號(hào)盒中更改單位,，并且可以使用相同的功率獲得頻率的直接比較,。

對(duì)于堆場(chǎng)操作，每臺(tái)交換式柴油機(jī)均配備40MHz設(shè)備,。該設(shè)備直接安裝在工程師的操作位置后面,。最初的運(yùn)行動(dòng)力是汽油驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī),，該發(fā)電機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)后部。后來(lái),，這被一個(gè)永久的轉(zhuǎn)換器組所取代,，該轉(zhuǎn)換器組使用64V的柴油電池供電。四分之一波鞭狀天線(xiàn)安裝在柴油機(jī)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩上,，并通過(guò)在地板下并通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)駕駛室的同軸電纜饋電,。該機(jī)車(chē)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，該機(jī)車(chē)（700號(hào)）與中央控制點(diǎn)之間的通信可以保持15英里,。

圖4 示出了在該測(cè)試期間在機(jī)車(chē)中測(cè)量的信噪比的曲線(xiàn)圖,。

除了到目前為止討論的各種通信方式之外，還認(rèn)為有必要在工程師和售票員之間進(jìn)行連續(xù)通信,，以加快列車(chē)的處理速度,。

已經(jīng)測(cè)試了兩種類(lèi)型的列車(chē)前后通信：一種類(lèi)型是由1W FM 40MHz電池組組成。這些無(wú)線(xiàn)電套件可完美地實(shí)現(xiàn)從發(fā)動(dòng)機(jī)到后座箱的傳動(dòng),，并由下車(chē)的剎車(chē)員用來(lái)檢查熱箱,，并向工程師發(fā)出命令，要求他們使用熱箱拆卸汽車(chē),。其他單位是固定在發(fā)動(dòng)機(jī)和守車(chē)架上的40MHz永久安裝的收發(fā)器,。這些裝置安裝在伊利諾伊州莫林的西爾維斯船廠(chǎng)，從芝加哥到西爾維斯再到堪薩斯城,，有貨運(yùn)火車(chē)(160)運(yùn)行,。在三個(gè)測(cè)試運(yùn)行中，在這些運(yùn)行期間分解和處理火車(chē)時(shí),，節(jié)省了很多時(shí)間,。

在同一次運(yùn)行中，還安裝并檢查了在高架橋下的157MHz FM單元,，通過(guò)橋梁以及在彎道周?chē)牟僮髟跇O高的噪聲場(chǎng)中似乎比預(yù)期的AM單元要少,。當(dāng)然，比較是在40MHz的FM和AM之間進(jìn)行的,。157MHz的AM噪聲比40MHz的AM噪聲要少得多,。

機(jī)車(chē)駕駛室內(nèi)部。顯示與調(diào)度員直接通信的工程師,。

嘗試了低頻長(zhǎng)途服務(wù)的安裝,，事實(shí)證明非常令人滿(mǎn)意。76 KHz發(fā)射器-接收器組合安裝在守車(chē)中,，并連接至完全圍繞守車(chē)延伸的線(xiàn)環(huán),。在藍(lán)島站和巖石島線(xiàn)的伊利諾伊州局都安裝了兩個(gè)類(lèi)似的裝置。這些單位相距約100英里,。其中一個(gè)調(diào)度單元通過(guò)電容器直接連接到電話(huà)線(xiàn)上,，并將載波的電話(huà)線(xiàn)上的載體疊加到地面上,。守車(chē)上的環(huán)路從電話(huà)線(xiàn)上拾取磁場(chǎng)，并將其帶到接收器中,，反向操作用于守車(chē)到調(diào)度程序的傳輸,。

該系統(tǒng)運(yùn)行非常好，并且可以在此距離范圍內(nèi)隨時(shí)提供通信,。在7月中旬的強(qiáng)烈電風(fēng)暴中，遇到了少量噪音,，但噪音不足以干擾系統(tǒng)的運(yùn)行特性,。該系統(tǒng)的一般操作被認(rèn)為是令人滿(mǎn)意的。一般而言,，從車(chē)廂到發(fā)動(dòng)機(jī),，都通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波（包括40MHz和157MHz）維持了令人滿(mǎn)意的列車(chē)通信系統(tǒng)，這使列車(chē)員在任何時(shí)候都可以完全控制列車(chē),，并允許列車(chē)員向工程師提出建議,。進(jìn)行任何更改。然后,，通過(guò)使用80KHz,。感應(yīng)系統(tǒng)可以與路邊站或分割點(diǎn)進(jìn)行通信。該系統(tǒng)滿(mǎn)足了鐵路通用通信系統(tǒng)的所有基本要求,。

位于巖島鐵路調(diào)度辦公室的傳真設(shè)備,。

洛克島（Rock Island）已對(duì)結(jié)合傳真、電臺(tái)和載波類(lèi)型的通信使用傳真的可能性進(jìn)行了調(diào)查,。傳真打印機(jī)和發(fā)送器裝置已從Faximile Company,，Inc.處獲得保護(hù)。該裝置與飛機(jī)配件的80KHz感應(yīng)系統(tǒng)和摩托羅拉40MHz FM結(jié)合使用,。原始安裝包括安裝在伊利諾伊州藍(lán)島的藍(lán)島站的Faximile記錄器,。打印機(jī)或接收器安裝在高速貨運(yùn)列車(chē)的頂棚內(nèi)。規(guī)定了將打印機(jī)和發(fā)射器都切換到載體或40MHz FM ,。40MHz的FM可用范圍約為15英里,，而運(yùn)載系統(tǒng)的可用范圍約為50英里。

將信息傳遞到運(yùn)動(dòng)中的火車(chē)上的導(dǎo)體的當(dāng)前方法是借助于與固定在竹竿上的蠟繩綁在一起的消息,。火車(chē)經(jīng)過(guò)路邊車(chē)站時(shí),，指揮員伸出手，勾起了這個(gè)“火車(chē)命令”,。傳真系統(tǒng)的明顯用途僅在于更換竹竿,。路邊的站點(diǎn)操作員將消息從電報(bào)或電話(huà)中取出，將其鍵入,，然后將其放入發(fā)射器中,。當(dāng)發(fā)射器打開(kāi)時(shí),，承運(yùn)人會(huì)自動(dòng)打開(kāi)接收器中的靜噪電路并啟動(dòng)打印機(jī)運(yùn)行，列車(chē)會(huì)接收到該命令,。當(dāng)消息完成時(shí)關(guān)閉載波時(shí),，靜噪電路在閉合時(shí)觸發(fā)一個(gè)警報(bào)電路，該警報(bào)電路將一直響起,，直到從傳真接收器接收到該消息為止,。如果那時(shí)對(duì)接收到的消息有任何疑問(wèn)，操作員可以通過(guò)其無(wú)線(xiàn)電或載波電話(huà)電路與路邊站聯(lián)系,。

該系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢(shì)是：

1.指揮不必停止正在做的工作以接受該消息,。

2.將書(shū)面形式的消息交給他，該消息可以作為記錄保存,。

3.當(dāng)機(jī)器上出現(xiàn)消息時(shí),，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通知他。

4.他可以通過(guò)在無(wú)線(xiàn)電或載波電話(huà)電路上回讀該消息來(lái)確認(rèn)該消息,。

正在使用的實(shí)際系統(tǒng)是由J. V. L. Hogan先生設(shè)計(jì)的,。發(fā)送器單元僅具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，該運(yùn)動(dòng)部件由同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),，該同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)螺桿并旋轉(zhuǎn)消息,。鼓掃描是通過(guò)光電電池完成的。接收器單元在機(jī)械結(jié)構(gòu)上非常相似,。實(shí)際打印是通過(guò)在電解紙上施加低壓來(lái)完成的,。然后使紙變色，得到印刷品,。發(fā)射器和接收器之間的實(shí)際同步是通過(guò)音叉完成的,。電臺(tái)發(fā)射器由60Hz的電源線(xiàn)同步。接收器單元有一個(gè)1800Hz的音叉,，它觸發(fā)了一個(gè)多諧振蕩器,，其頻率為每秒60Hz，因此音叉電路的重新定相將影響60Hz的同步,。鎖定此同步后,，信號(hào)的相位將保持恒定，并且設(shè)備可以令人滿(mǎn)意地工作,。

本文提到的所有通信形式都已用于實(shí)驗(yàn)裝置中,，用于對(duì)公司線(xiàn)路各部分的貨物進(jìn)行試裝。在使可用的通信設(shè)備適應(yīng)鐵路需求方面,，已經(jīng)進(jìn)行了許多工作,，但在電子制造商的實(shí)驗(yàn)室和工程部門(mén)仍有更多工作要做。實(shí)驗(yàn)已最終證明，鐵路無(wú)線(xiàn)電通信是可行且實(shí)用的,。

目前,，F(xiàn)CC已收到鐵路運(yùn)營(yíng)公司關(guān)于頻率分配的請(qǐng)?jiān)笗?shū)。如果他們的決定有利于請(qǐng)?jiān)笗?shū),，他們的決定將在這種交流領(lǐng)域中產(chǎn)生一個(gè)新的和擴(kuò)展的行業(yè),。

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