Einrichtung zur automatischen Steuerung des gegenseitigen Abstandes von Fahrzeugen Das schweizerische Patent Nr. 397 761 bezieht sich auf eine Einrichtung zur automatischen Steue rung des gegenseitigen Abstandes von auf derselben Bahn aufeinanderfolgenden, mit Antriebsvorrichtung versehenen Fahrzeugen, wobei die Geschwindigkeit eines nachfolgenden Fahrzeuges bei Annäherung an ein vorangehendes Fahrzeug herabgesetzt wird, die dadurch gekennzeichnet ist,
dass längs der Bahn ein aus gleichlangen Abschnitten bestehender Kettenleiter angeordnet ist und dass an jedem Fahrzeug eine mit diesem zusammenwirkende vordere Abtastvorrichtung und eine hintere Abtastvorrichtung angeordnet sind, mittels welcher eine den Abstand zwischen den Fahr zeugen kennzeichnende Steuergrösse am Kettenleiter erzeugt und abgetastet wird, und dass eine an die vordere Abtastvorrichtung angekoppelte Kontrollvor- richtung vorgesehen ist,
welche nach Massgabe der von dieser Abtastvorrichtung aufgenommenen Steuer- grösse die Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahr zeuges in Abhängigkeit vom genannten Abstand vom vorangehenden Fahrzeug gleichsinnig mit diesem Ab stand zwischen dem Höchstwert der Geschwindigkeit und Null regelt.
Gemäss der in dem genannten Patent dargestell ten und beschriebenen Ausführungsform der Einrich tung besteht der Kettenleiter aus einer durchgehende Gleichspannung führenden Steuerleitung, einer in gleichlange, gegeneinander isolierte Abschnitte unter teilten, sich längs der Bahn der Fahrzeuge erstrecken den Steuerschiene, aus zwischen jeden der genannten Abschnitte und die Steuerleitung geschalteten Quer widerständen und aus zwischen jeweils benachbarter Abschnitte gleichsinnig geschalteten Dioden.
Die ge nannten Abtastvorrichtungen sind dabei als Schleif- kontakte ausgebildet und hintereinander angeordnet, derart, dass der Abstand der hinteren Abtastvorrich- tung von der vorderen grösser ist als die Länge eines der Abschnitte der Steuerschiene, welche von den Ab tastvorrichtungen überstrichen werden.
Befindet sich ein einzelnes Fahrzeug auf der Bahn oder auf einem Streckenabschnitt derselben, so baut sich bei Verwendung dieser Einrichtung hinter dem Fahrzeug am Kettenleiter eine nach rückwärts trep- penförmig an den Abschnitten der Steuerschiene des Kettenleiters ansteigende Spannungskurve auf, die von einem nachfolgenden Fahrzeug abgetastet wer den kann und von diesem zur Steuerung der Ge schwindigkeit seines Antriebsmotors oder zur Brem sung ausgenutzt wird.
Die Einrichtung mit dem Kettenleiter nach dem genannten Patent eignet sich insbesondere für Bahn anlagen mit sehr dichter Zugfolge, bei denen der Fahrplan von allen Zügen mit sehr grosser Genauig keit eingehalten werden muss, wenn er überhaupt funktionieren soll.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine Einrichtung für Bahnanlagen mit geringerer Zugfolge und grösseren Fahrplantoleranzen zu schaffen, die entsprechend einfacher und mit geringerem Aufwand hergestellt und montiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur automatischen Steuerung des gegen seitigen Abstandes von auf derselben Bahn aufein anderfolgenden, mit Antriebsvorrichtung versehenen Fahrzeugen, wobei die Geschwindigkeit eines nach folgenden Fahrzeuges bei Annäherung an ein vor ihm befindliches Fahrzeug herabgesetzt wird, mit einer längs der Bahn angeordneten Steuerschiene und mit je einer mit dieser zusammenwirkenden vorderen Ab tastvorrichtung und hinteren Abtastvorrichtung,
mit tels welcher Abtastvorrichtungen eine dem Abstand zwischen den Fahrzeugen entsprechende Steuergrösse an der Steuerschiene erzeugt oder abgetastet wird. Diese Einrichtung ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem Fahrzeug eine Speise spannungsquelle angeordnet ist, deren Pole je mit einer der Abtastvorrichtungen verbunden oder ver- bindbar sind, und dass der eine Pol der Speisespan nungsquelle bzw.
die hintere Abtastvorrichtung mit einer ein festes Bezugspotential führenden, längs der Bahn verlaufenden Nullschiene über einen Berüh- rungskontakt verbunden ist.
Eine praktisch bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Steuerschiene in von einander iso lierte Abschnitte unterteilt ist, deren Länge kleiner ist als der Abstand zwischen der vorderen und der hinteren Abtastvorrichtung, gemessen an der Steuer schiene, und dass zwischen aufeinanderfolgende Ab schnitte je eine Diode geschaltet ist und alle Dioden in gleicher Durchlassrichtung an der Steuerschiene angeordnet sind.
Im folgenden wird die Einrichtung gemäss vor liegender Erfindung anhand der Zeichnung durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ein- richtung mit zwei Fahrzeugen und dem zugehörigen Kettenleiter.
Fig. 2 zeigt den durch eine gerade Linie ange- näherten Verlauf einer am Kettenleiter erzeugten Steuerspannung und einer abwechselnd mit dieser er zeugbaren Prüfspannung.
Fig. 3 zeigt einen Teil des Kettenleiters mit einem zusätzlichen Längsglied, welches eine Sicherungsfunk- tion ausübt.
Fig. 4 zeigt eine an dem in Fig. 1 dargestellten Kettenleiter angeordnete Geschwindigkeits-Begren zungsschaltung.
Fig. 5 zeigt eine praktische Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Elemente des Kettenleiters.
In Fig. 1 ist ein erster Triebwagen T1 dargestellt, welcher auf einer nicht dargestellten Schienenbahn nahe hinter einem zweiten Triebwagen T2 fährt. Die elektrische Inneneinrichtung, die für beide Trieb wagen übereinstimmt, ist nur für den ersten Trieb wagen schematisch bzw. im Blockschaltbild wieder gegeben, soweit sie für die automatische Steuerung von Interesse ist.
Sie besteht aus drei parallelgeschal- teten Zweigen; der erste Zweig enthält ein Gleich- spannungs-Speisegerät SP für den Kettenleiter mit vorgeschaltetem Arbeitswiderstand W, der zweite Zweig einen Motorregler MR mit vorgeschalteter Diode dl, der dritte Zweig ein Kontrollgerät KO mit vorgeschalteter Diode d2, die bezüglich der Parallel- zweige entgegengesetzt gepolt ist wie die Diode d,
Das freie Ende des Speisegerätes SP ist über einen Schleifkontakt Ei mit einer Stromschiene E verbun den, die Nullpotential führt, und andererseits über einen am hinteren Ende des Triebwagens angeordne ten Schleifkontakt HI mit der Steuerschiene S.
Ein weiterer, am Triebwagen vor dem Schleifkontakt Hl angeordneter Schleifkontakt V1 verbindet das nicht am Speisegerät liegende Ende des Arbeitswiderstan des bzw. die freien Enden der Dioden dl und d2 mit der Steuerschiene S des Kettenleiters.
Zum Kettenleiter gehört die in gleichlange Ab schnitte unterteilte Steuerschiene S. Die Länge eines einzelnen solchen Abschnittes ist kleiner als der Ab stand zwischen den beiden Schleifkontakten Hl und V1. Vorzugsweise ist die Länge eines Abschnittes 10 so bemessen, dass mehrere Abschnitte, etwa vier, in der Strecke zwischen V1 und Hl liegen.
Zwischen je zwei aufeinanderfolgende Abschnitte der Steuer schiene S ist je eine Diode D geschaltet, deren Durch- lassrichtung mit der Fahrtrichtung der Triebwagen übereinstimmt. Diese Dioden bilden zusammen mit der Steuerschiene den Kettenleiter.
Das Speisegerät SP erzeugt am Kettenleiter ge- mäss Fig. 2 eine positive Spannungskurve, die zwi schen dem Berührungspunkt des hinteren, mit dem Nulleiter E verbundenen Schleifkontaktes H2 des vor deren Triebwagens und dem Berührungspunkt des vorderen Kontaktes V1 des hinteren Triebwagens an der Steuerschiene S treppenförmig verläuft. In Fig. 2 ist diese Spannungskurve in Annäherung durch die gerade unterbrochene Linie Ui wiedergegeben.
Die Spannung am vorderen Kontakt V1 ist die Steuer spannung US für den Triebwagen T, Zur Verarbeitung dieser Steuerspannung dient der Motorregler MR, Er steuert die Geschwindigkeit des Triebwagens T1 in Abhängigkeit von der Steuerspan nung US. Je weiter der Triebwagen T1 vom Trieb wagen T2 entfernt ist, um so grösser ist die Steuer spannung.
Bei grossem Abstand der Triebwagen hat die Steuerspannung ihren maximalen Wert, der an- nähernd gleich der Leerlaufspannung des Speise gerätes SP ist; in diesem Falle wird der nicht darge stellte Motor des Triebwagens T1 durch den Motor regler auf die höchste zulässige Fahrgeschwindigkeit geschaltet. Die untere Grenze des Regelbereiches liegt bei einer Steuerspannung, welche dem Abstand von einigen Abschnitten der Steuerschiene entspricht. An dieser Grenze wird der Triebwagen durch Bremsung vollständig zum Stillstand gebracht.
Durch die zwischen die einzelnen Abschnitte 10 der Steuerschiene geschalteten Dioden zwischen den beiden Schleifkontakten Hl und V1 wird der Strom fluss vom vorderen Kontakt V1 zum hinteren Kontakt Hl bei angelegter positiver Steuerspannung unter bunden.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 enthält zusätzlich noch eine besondere, der Sicherung des Triebwagens dienende Kontrolleinrichtung. Zu diesem Zwecke ist das Speisegerät SP mit einer Umpolvor- richtung c versehen, die periodisch eine Umpolung bewirkt. Nach der Umpolung liegt am vorderen Kon takt V1 eine negative Prüfspannung Up,
die bei in taktem Kettenleiter stets denselben Wert hat und nur bei Unterbrechungen oder Kontaktfehlern in der An lage vom Sollwert abweicht. Der normale Verlauf der Kurve der negativen Prüfspannung zwischen dem vor deren Schleifkontakt V, und dem hinteren Schleif- kontakt H, des Triebwagens ist in Fig. 2 in Annähe rung durch die gerade Linie U2 dargestellt.
Zur Auswertung der negativen Prüfspannung<I>Up</I> dient das Kontrollgerät<I>KO.</I> Dieses ist so ausgelegt, dass es nur auf solche Werte der Prüfspannung an spricht, die vom Sollwert abweichen; in diesem Falle wird durch das Kontrollgerät ein Nothalt des Trieb wagens ausgelöst.
Dadurch wird verhindert, dass bei auftretenden Fehlern, in einer Diode D des Ketten leiters, bei Unterbrechung der Verbindung zwischen zwei Dioden D, bei Unterbrechung des Kontaktes an einem der Schleifkontakte oder bei anderen Störun gen, die einen Ausfall der automatischen Steuerung zur Folge haben, ein Zusammenstoss mit einem vor aus fahrenden oder stehenden anderen Triebwagen erfolgt. Durch die Diode d2 wird eine Beaufschlagung des Kontrollgerätes seitens der positiven Steuerspan nung US verhindert.
Um ein Weiterarbeiten des Motorreglers MR wäh rend der Prüfperioden zu sichern, ist erstens seine Be aufschlagung durch die Prüfspannung durch die Diode dl unterbunden und zweitens im Motorregler ein nicht dargestellter Speicherkreis vorgesehen, der die dem Motorregler zugeführte positive Steuerspannung wäh rend der Prüfperiode speichert.
Die Umschaltfrequenz des Wechsels zwischen Messen und Prüfen wird so hoch gewählt, dass für jeden durchfahrenen Abschnitt der Steuerschiene mehrere Mess- und Prüfergebnisse zur Verfügung stehen.
In Fig. 3 ist ein zusätzlich zwischen den einzelnen Abschnitten 10 der Steuerschiene S und parallel zur Diode D geschalteter Zweig vorgesehen, der aus einem Widerstand R und einer in gleicher Durchlass- richtung wie die Diode D geschalteten Diode d be steht. Durch diese Zusatzschaltung wird eine erhöhte Sicherheit für den Fall eines in der Diode D auftre tenden elektrischen Fehlers, insbesondere Unter bruches bewirkt. Fällt die Diode D aus, so übernimmt die zusätzliche Diode d ihre Funktion. Der Wider stand R ist vorgesehen, um durch Messung von aussen feststellen zu können, dass die Diode D unter brochen ist und dass die Diode d arbeitet.
Der Wert dieses Widerstandes kann so gewählt werden, dass einerseits ein Zusammenstoss der Triebwagen mit Sicherheit verhindert wird, wenn der fehlerhafte Ab schnitt zwischen den beiden Triebwagen T1 und T2 liegt, und andererseits das Kontrollgerät<I>KO,</I> sobald der fehlerhafte Abschnitt unter dem Triebwagen T1 liegt, eine so hohe Prüfspannung erhält, dass ein Not halt ausgelöst wird.
Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Schaltelemente. In dieser Figur sind zwei benachbarte Abschnitte S,, und Si der Steuerschiene abgebildet, die durch ein Isolierstück I mechanisch überbrückt, jedoch elektrisch vonein ander getrennt sind. Die im Querschnitt U-förmige Steuerschiene nimmt in ihrem Inneren einen Schleif kontakt H auf, der somit eine sichere seitliche Füh rung erhält.
Die in Fig. 3 dargestellten elektrischen Schaltelemente W, d und D sind im Innern eines stab förmigen Isolierkörpers A untergebracht, welches mit Hilfe zweier elektrisch leitender Klammern K, die mit den Anschlussteilen der genannten Elemente in leiten der Verbindung stehen, auf den Kopf der benachbar ten Abschnitte der Stromschiene Sk und Si aufgesteckt wird. Die Klammern bestehen vorzugsweise aus rost freiem Material, wie rostfreiem Stahl.
Fig. 5 zeigt eine zusätzlich am Kettenleiter ange brachte Schaltung, die zur Begrenzung der Steuer spannung am Kettenleiter und damit der Geschwin digkeit der Triebwagen in bestimmten Strecken abschnitten, z. B. vor und an Bahnübergängen oder in Bahnhöfen, vorgesehen werden kann. Zu diesem Zwecke sind in dem betreffenden Teil der Steuer schiene S sogenannte Bremsdioden db vorgesehen, die zwischen die einzelnen Abschnitte der Steuerschiene und eine besondere Bremsleitung B mit Durchlass- richtung zu dieser Leitung hin geschaltet sind.
Die Bremsleitung ist mit einem Begrenzungsgerät G ver bunden, das eine konstante Spannung Ub an der Bremsleitung B erzeugt. Je nach Einstellung des Ge rätes G wird durch die Wirkung der Bremsdioden die höchstmögliche Steuerspannung an den angeschlosse nen Abschnitten der Steuerschiene auf einen bestimm ten Wert herabgesetzt, wodurch eine Geschwindig keitsbegrenzung in der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise erfolgt. Das Begrenzungsgerät B kann als Gleichspannungsspeisegerät ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dieses Gerät ohne äussere Strom zuführung als elektronischen Spannungsbegrenzer, z. B. unter Verwendung von Halbleiterelementen auf zubauen.
Bei der beschriebenen Einrichtung kann zum Schutz vor Zusammenstössen eine weitere Sicherungs- einrichtung in Gestalt eines Sende-Empfangssystems vorgesehen werden; zum Beispiel kann am Ende eines jeden Triebwagens bzw. Zuges eine nach hinten ge richtete Strahlungsquelle und am Kopf eines jeden Triebwagens bzw.
Zuges ein nach vorn gerichteter Strahlungsempfänger vorgesehen sein, der beim Unterschreiten einer bestimmten Entfernung die Aus lösung eines Nothaltes bewirkt. Die Sende-Empfangs- einrichtung kann mit elektromagnetischen Wellen, wie Mikrowellen, sichtbarer oder infraroter Strahlung oder mit Schall- oder Ultraschallwellen arbeiten.
Die Anordnung der Speisespannungsquelle für die Erzeugung der Steuerspannung ermöglicht auch hin sichtlich der Ausbildung der Steuerschiene zahlreiche Varianten; so kann beispielweise die Steuerschiene als ununterbrochener Widerstandskörper mit gleich- mässig über die Länge der Schiene verteiltem Wider stand ausgebildet sein. In diesem Falle müsste natür lich die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Prüfeinrichtung, sofern eine solche verwendet werden soll, modifiziert werden.
Es kann auch in dem beschriebenen Ausführungs beispiel gemäss Fig. 1 als weitere Sicherheitsmass- nahme ein zweiter vorderer Schleifkontakt an jedem der Fahrzeuge T1, T2 vorgesehen sein, welcher in einem solchen Abstand hinter dem ersten vorderen Schleifkontakt V1 bzw. V2 angeordnet ist, dass er stets mit dem nächstfolgenden der Abschnitte 10 der Steuerschiene S in Kontakt steht.
Der zweite vordere Schleifkontakt ist parallel zum ersten vorderen Kon takt an die Spannungsquelle SP angeschlossen. Dieser zweite vordere Schleifkontakt übernimmt bei Aus fallen des ersten vorderen Schleifkontaktes dessen Aufgabe, so dass selbst dann keine Unterbrechung des Betriebes eintritt, wenn das Kontrollgerät KO versagt.