Sicherheitsvorrichtung zur Uberwachung oder Beeinflussung der Geschwindigkeit eines
Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges
Bei den bisher bekannten Einrichtungen für die Kontrolle oder die Beeinflussung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges und bei den bisher bekannten Überwachungseinrichtungen der Wachsamkeit des Fahrzeugführers werden mechanische und elektrische Bauelemente verwendet, die alle einem mehr oder weniger starken Verschleiss unterworfen sind. Die Folgen dieses Verschleisses sind Falschanzeigen, Fehlauslösungen oder sogar ein vollkommener Funktionsausfall der Sicherheits- bzw. Uberwachungseinrichtun- gen. Diese bekannten Vorrichtungen müssen deshalb laufend sorgfältig und gründlich gewartet werden, was einen hohen technischen Aufwand erfordert.
Es wurde daher schon eine Überwachungsein- richtung vorgesehen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung dadurch vermeidet, dass kontaktbehaftete Teile des Überwachungskreises durch kontaktlose Teile ersetzt werden. Dabei wird die Wegabhängigkeit der Überwachungseinrichtung derart erreicht, dass die Umdrehungszahl der Fahrzeugachse durch Lichtimpulse, die durch eine am Fahrzeugachsstummel befestigte Lochblende und eine diese beleuchtende Lichtquelle erzeugt und auf Phototransistoren gegeben werden, gemessen wird. Haben die Lichtimpulse eine bestimmte Zahl erreicht und wurde vom Fahrzeugführer die sogenannte Wachsamkeitstaste nicht betätigt, dann wird dadurch die Bremsung des Fahrzeuges eingeleitet.
Die Zeitabhängigkeit der Überwachungseinrichtung wird durch eine Kombination eines Kondensator-Widerstands-Transi- storen-Kreises gebildet. Auch bei diesem tZberwa- chungskreis wird eine ganz bestimmte Impulszahl gespeichert und sodann erfolgt bei Nichtbetätigung der Wachsamkeitstaste die Bremsung des Fahrzeuges.
Es sind ferner Drehzahl-Messeinrichtungen bekannt, die durch induktive Übertragung die Drehgeschwindigkeit einer Welle feststellen. Bei einer dieser Einrichtungen ist das Polrad aus permanentmagnetischem Material an der zu messenden Welle ange flanscht. In den feststehenden Ständerpolen, die mit einer Wicklung versehen sind, werden bei Umdrehungen des Polrades Spannungen erzeugt, die ein Mass für die Geschwindigkeit sind. Auch diese Einrichtung hat den Nachteil, dass bei Erschütterungen dieses Messsystems der Luftspalt geändert wird, so dass daher Fehlmessungen auftreten können. Einrichtungen dieser Art sind deshalb bisher nur in stationären Anlagen verwendet worden. Eine zeitabhängige Messeinrichtung ist dort nicht vorhanden. Durch den im Laufe der Zeit abnehmenden Permanentmagnetismus des Polrades können ebenfalls Fehlmessungen eintreten.
Bei sehr kleinen Umdrehungszahlen der zu messenden Welle werden kaum noch Spannungen in den Ständerspulen induziert, so dass bei Schleich- oder Rangiergeschwindigkeit eines Fahrzeuges keine Messung mehr erfolgt.
Alle diese Nachteile der bisher bekannten Einrichtungen sollen durch die nachstehend beschriebene Erfindung vermieden werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zur tXber- wachung oder Beeinflussung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, bei der ein von einer Fahrzeugachse angetriebener, kontaktloser, elektrische Impulse mit zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportionaler Frequenz liefernder Impulsgenerator auf eine durch eine Wachsamkeitstaste in bestimmten Zeitabständen zu löschende Zähleinrichtung geschaltet ist, die nach einer vor bestimmten Impulszahl ein Signal bzw. eine Bremsung des Fahrzeuges auslöst.
Die Erfindung besteht darin, dass die Fahrzeugachse eine gelochte oder gezahnte Metall scheibe treibt, die einen über ein verstärkendes Glied rückgekoppelten elektrischen Schwingkreis derart beeinflusst, dass ungedämpfte Schwingungen je nach der Stellung der Metallscheibe entstehen oder unterdrückt werden und der elektrische Schwingkreis derart über ein gleichrichtendes Glied an die Zähleinrichtung gekoppelt ist, dass die gleichgerichteten Schwingungen eine die Zähleinrichtung betätigende Spannung liefern.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 gezeigt. Eine auf oder an der Fahrzeugachse befestigte, gezahnte Metallscheibe 1 wird mit der Drehzahl der Fahrzeugachse entsprechender Geschwindigkeit in ihrem Zähnebereich durch den Luftspalt zweier zu einem Oszillator gehörenden gegenüberliegenden Spulen 2 und 3 bewegt. Der Oszillator ist aus einem Transistor 4, einem Oszillatorschwingkreis, bestehend aus einer Oszillatorspule 5 und einem Oszillatorkondensator 6, einem Rückkopplungskreis, bestehend aus der Rückkopplungsspule 7 und einem Rückkopplungskondensator 8, und einem Einstellwiderstand 9 aufgebaut. Auf dem verlängerten Kern der Oszillatorspule 2 ist noch eine Auskoppelwicklung 10 aufgebracht, die die vom Oszillator erzeugten Schwingungen an die nicht dargestellten und beschriebenen Zähleinrichtungen über einen Gleichrichter 11 abgibt.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 ist folgende: Wird als Speisespannung eine Gleichspannung an die mit Plus und Minus bezeichneten Leitungen gelegt und befindet sich eine Zahnlücke der Zahnscheibe 1 im Luftspalt der sich gegenüberliegenden Spulen 2 und 3, dann tritt folgendes ein:
Die Oszillatorspule 2 induziert eine Spannung in der Rückkopplungsspule 3, so dass über den Transistor 4 eine Schwingung auftritt, die eine Spannung in der Auskoppelwicklung 10 erzeugt. Diese Spannung wird auf eine Speichereinrichtung gegeben.
Befindet sich ein Zahn der Zahnscheibe 1 im Luftspalt der sich gegenüberliegenden Spulen 2 und 3, dann tritt folgendes ein: Die Oszillatorspule 2 kann jetzt keine Spannung in der Rückkopplungsspule 3 induzieren, da der in dem Luftspalt zwischen den gegenüberliegenden Spulen 2 und 3 befindliche Zahn die von der Oszillatorspule 2 erzeugten Feldlinien am Eindringen in die Rückkopplungsspule 3 hindert.
Dadurch werden die Schwingungen unterbrochen, und es entsteht keine Spannung im Oszillator, das heisst, in der Auskoppelwicklung 10 wird ebenfalls keine Spannung erzeugt, und somit wird kein Signal an die Speichereinrichtung abgegeben.
Durch den aufeinanderfolgenden Wechsel von Zahnlücke und Zahn bei Umdrehungen der Fahrzeugachse werden daher, abhängig von der zurückgelegten Strecke, vom wegabhängigen Impulsgeber eine bestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt, deren Frequenz proportional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist. Diese Impulse werden, solange das Zeitglied seinen Endzustand noch nicht erreicht hat, unterdrückt.
Ist das Zeitrelais abgelaufen, so wird die Zähleinrichtung freigegeben und die Impulse werden auf eine aus an sich bekannten elektronischen Bauelementen bestehende Zähleinrichtung gegeben, die bei einer bestimmten Impulsanzahl ein Relais oder ähnliches zum Ansprechen bringt, das wiederum ein akustisches oder optisches Signal oder sofort die Bremsung des Fahrzeuges auslöst, wenn vom Fahrzeugführer in der Zwischenzeit nicht die sogenannte Wachsamkeitstaste gedrückt wurde, wodurch die Impulse in der Zähleinrichtung gelöscht werden.
Zusätzlich ist noch ein zeitabhängiger Grundimpulsgeber vorhanden. Dieser liefert an die Zähleinrichtung zusätzlich Impulse, die bei geringer Geschwindigkeit die Ansprechzeit begrenzen. Um ein Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung bei Stillstand zu verhindern, werden die zusätzlichen Impulse beim Ausbleiben der wegabhängigen Impulse über eine bestimmte Zeit hinaus ebenfalls gesperrt.
Von der beschriebenen Sicherheitseinrichtung zur Überwachung und/oder Beeinflussung der Geschwindigkeit bzw. des Führers eines Fahrzeuges befinden sich die Spulen 2 und 3 im Achslagerkasten des Fahrzeuges, ebenso die auf oder an dem Fahrzeugachsstummel befestigte Zahnscheibe 1. Es werden daher einige elektrische Leitungen aus diesem Achslagerkasten herausgeführt und zu den Speichereinrichtungen, die sich im Geräte-, Maschinen- oder Fahrzeugführerraum befinden, gezogen.
Durch die sehr erheblichen mechanischen Stösse während der Fahrt auf die beschriebene Einrichtung kann ein Drahtbruch der genannten elektrischen Leitungen eintreten. Damit ergibt sich die Notwendigkeit, eine Überwachungseinrichtung vorzusehen, da sonst beispielsweise durch einen Drahtbruch falsche Fahr- bzw. Schaltmanöver ausgelöst werden könnten. Ein Ausführungsbeispiel einer Uberwachungseinrichtung ist als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt.
Sie besteht aus zwei Impulsgebern 12 und 13, die in einer sogenannten Torschaltung 14 miteinander verbunden sind, die gegebenenfalls ein Signal auf eine nicht dargestellte Melde- oder Auslöseeinrichtung abgibt.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Die Impulsgeber 12 und 13 besitzen im Prinzip den gleichen Aufbau wie der nach Fig. 1 beschriebene Oszillator. Jeder Impulsgeber gibt nun in die Torschaltung 14 Impulse hinein, und zwar derart, dass bei einer Impulsgabe des Impulsgebers 12 der Impulsgeber 13 keinen Impuls und bei Impulsgabe des Impulsgebers 13 der Impulsgeber 12 keinen Impuls abgibt. Zeitlich sind die Impulse der Impulsgeber 12 und 13 um eine Impulsbreite verschoben, so dass in der Torschaltung 14 eine reine Gleichspannung entsteht. Solange diese Gleichspannung in der Torschaltung 14 gebildet wird, wird ein Schaltbefehl, der dauernd an der Torschaltung 14 ansteht, nicht freigegeben.
Bricht nun eine der beschriebenen Leitungen oder tritt eine entsprechende Störung ein, wie das Ausbleiben der Speisespannung, Schäden an den einzelnen Bauelementen, Kurzschlüsse usw., dann werden Impulse nur noch von dem einen Impulsgeber in die Torschaltung 14 gesendet. Nunmehr kann sich keine Gleichspannung bilden, und es wird nach dem einen Impuls zeitweise überhaupt keine Spannung vorhanden sein, das heisst, der dauernd anstehende Schaltbefehl wird freigegeben und gelangt auf die nicht dargestellte Melde- bzw. Auslöseeinrichtung.
Die Torschaltung 14 kann z. B. in einfachster Weise ein Relais mit zwei Wicklungen sein. Sie kann aber auch aus elektrischen Bauelementen, wie Dioden, Transistoren, Röhren oder ähnlichem, bestehen.