DE1530393C - Einrichtung zum Auslosen eines den Stillstand eines Fahrzeugs, insbesondere eines Eisenbahntriebfahrzeugs, kennzeich nenden Signals auf dem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auslösen eines den Stillstand eines Fahrzeugs, insbesondere eines Eisenbahntriebfahrzeugs, kennzeichnenden Signals auf dem Fahrzeug beim Unterschreiten einer sehr kleinen, unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Geschwindigkeit, wobei auf dem Fahrzeug ein Schwingungsgenerator für frequenzmodulierte elektrische Signale vorgesehen ist, deren Modulationsfrequenz der Drehzahl eines nicht angetriebenen Fahrzeugrades proportional ist.

Es ist Gegenstand eines älteren Rechtes (deutsches Patent 1294 415), die Vorrückgeschwindigkeit eines Eisenbahnfahrzeugs zu bestimmen, indem man das Fahrzeug mit einem Generatorschwingkreis ausrüstet, dessen Frequenz von einem mit einem Fahrzeugrad gekuppelten Teil durch induktive oder kapazitive Beeinflussung innerhalb vorgegebener Grenzen verändert wird. Die vom Schwingungsgenerator abgegebenen frequenzmodulierten Schwingungen werden einem Demodulator, zugeführt, der eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und der Drehzahl proportionaler Frequenz für ein Weg- bzw. Geschwindigkeitsmeßgerät abgibt. Die eigentliche Geschwindigkeitsmessung wird durchgeführt, indem man den zeitlichen Abstand der Nulldurchgänge dieser Wechselspannung mit von einem gesonderten Taktgeber abgegebenen Zeitmarken vergleicht. Die Größe der Geschwindigkeit ergibt sich aus der Zahl der Nulldurchgänge, die zwischen zwei Zeitmarken liegen.

Dieses Meßverfahren hat zwar den Vorteil, daß .die Meßeinrichtung ständig — also auch bei Stillstand des Fahrzeugs — auf seine Funktionstüchtigkeit überprüft werden kann. Sie hat jedoch den Nachteil, daß sich bei kleinen Geschwindigkeiten zu große Meßzeiten ergeben. Beispielsweise tritt bei Verwendung eines je Radumdrehung vier Impulse auslösenden Modulationsgliedes bei einer Geschwindigkeit von 2 km/h und einem Raddurchmesser des Fahrzeugs von 1 m nur alle 1,4 Sekunden ein Impuls auf. Die Folgefrequenz dieser Impulse liegt viel zu niedrig, um damit noch sicherungstechnisch einwandfrei arbeiten zu können. Bei automatisch betriebenen Fahrzeugen müssen die Istwerte der Geschwindigkeit auch im Bereich derartig niedriger Geschwindigkeiten wesentlich häufiger zur Verfügung stehen. Insbesondere ist die Erfassung des Bereichs noch kleinerer Geschwindigkeiten von besonderer Wichtigkeit, um das Halten des Fahrzeugs nachzuweisen. Bei automatisch betriebenen Fahrzeugen darf nämlich z. B. der Fahrtrichtungsumschalter erst betätigt werden, wenn sichergestellt ist, daß das Fahrzeug tatsächlich steht oder sich mit einer sehr geringen, unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Geschwindigkeit bewegt. ^:

Diese Aussage kann erfindungsgemäß dadurch gewonnen werden, daß Einrichtungen zum Ermitteln der Anzahl der Perioden der frequenzmodulierten Signale innerhalb einer vorgesehenen Meßzeit vorgesehen sind und daß Schaltmittel vorgesehen sind, welche die während zweier aufeinanderfolgender gleich langer Meßzeiten von den Einrichtungen ermittelten Periodenzahlen miteinander vergleichen und beim Feststellen einer unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Differenz der Periodenzahlen das Signal »Stillstand« auslösen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In den Fig. 1 bis 3 sind für gleiche Einrichtungen gleiche Bezugszeichen gewählt worden.

F i g, 1 zeigt einen Schwingungsgenerator 0, der in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit eines Eisenbahntriebfahrzeuges zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert frequenzmodulierte Signale abgibt. Diese Signale lösen in einem Trigger 1 Impulse aus, deren Anzahl der Periodenzahl der frequenzmodulierten Signale proportional ist. Diese gelangen auf je einen Steuereingang der Und-Glieder2 und 3. Die negierten Steuereingänge dieser Und-Glieder sind an die Steuerausgänge einer von den Impulsen eines Taktgenerators 4 taktgesteuerten Steuereinrichtung 5 angeschlossen, von der die Und-Glieder in zyklischem Wechsel durchlässig geschaltet und gesperrt werden. Während einer vorgegebenen Meßzeit, z.B. 100ms, ist zunächst das Und-Glied 2 durchlässig geschaltet. Die während dieser Zeit vom Trigger 1 abgegebenen Signale werden dann in einen Zähler 6 eingezählt. Anschließend sperrt die Steuereinrichtung 5 das Und-Glied 2 und schaltet das Und-Glied 3 für die Dauer von 100 ms durchlässig, so daß die während dieser Zeit vom Trigger abgegebenen Signale in den Zähler 7 eingezählt werden. Hat sich das Fahrzeug während dieser 200 ms nicht bewegt, so sind in jeweils 100 ms gleich viele Impulse in die Zähler 6 und 7 eingezählt worden, weil der Schwingungsgenerator in diesem Fall Signale konstanter Frequenz abgibt. Hat sich das Fahrzeug dagegen bewegt, so sind in die Zähler 6 und 7 verschieden viele Impulse eingezählt worden.

Um festzustellen, ob in den Meßzeiten gleiche oder verschiedene Impulszahlen gezählt wurden, wird den Zählern 6 und 7 nach Beendigung des Zählvorganges über ein Und-Glied 8 gleichzeitig eine gleich große Anzahl zusätzlicher Impulse zugeführt, deren Zahl mindestens gleich der Differenz der während einer Meßzeit vom Schwingungsgenerator auslösbaren Mindest- und Höchstzahl von Impulsen ist. Da die obere und die untere Grenzfrequenz des Schwingungsgenerators 0 und damit die Impulsfolgefrequenz des Triggers. 1 bekannt sind, z. B. 5 und 6 kHz, und die jeweilige Meßzeit von der Steuereinrichtung 5 mit 100 ms vorgegeben ist, müssen bei ordnungsgerechtem Betriebsablauf beide Zähler 6 und 7 nach Beendigung ~ der Messung zwischen 500 und 600.Impulse eingezählt haben. Die nun zusätzlich über das Und-Glied 8 in die Zähler 6 und 7 einlaufenden .100 Imr pulse schalten diese schrittweise weiter. Bei gleicher Anzahl von vorher eingezählten Impulsen (Fahrzeug bewegt sich nicht) erreichen die Zähler gleichzeitig eine vorgegebene Zählerstellung, die der Höchstzahl der während einer Meßzeit auslösbaren Zählimpulse entspricht. Unterscheiden sich dagegen. die Zahlen der in den Meßzeiten eingezählten Impulse voneinander (Fahrzeug hat sich bewegt), erreichen die Zähler die vorgegebene Zählerstellung nicht gleichzeitig, sondern nacheinander. ''■■·..

Um das gewünschte Stillstandskriterium zu erhalten, braucht nun nur noch durch ein Koinzidenzglied überwacht werden, ob die Zähler gleichzeitig die vor- ' gebene Stellung erreichen. Zu diesem Zweck sind an die der vorgegebenen Zählerstellung entsprechenden Ausgänge beider Zähler die Eingänge eines Koinzidenzgliedes 9 angeschlossen, das bei gleichzeitigen Ausgangsimpulsen der Zähler einen Impuls in einen nachgeschalteten Mehrzyklenauswerter 10 weiterschaltet. Erst wenn das Koizidenzglied 9 nach mehreren,

z.B. drei aufeinanderfolgenden Messungen, d.h. nach doppelt so vielen (sechs) Meßzeiten, je einen Impuls in den Mehrzyklenauswerter 10 weitergeschaltet hat, spricht ein Relais 11 an und löst die Meldung »Stillstand« aus.

Erreichen dagegen die Zähler die vorgegebenen Zählerstellungen nacheinander (Fahrzeug bewegt sich), so werden die Ausgangsimpulse der Zähler nach Ablauf der durch ein Verzögerungsglied 12 bzw. 14 vorgegebenen Zeitspanne über das Und-Glied 13 bzw. 15 als Rückstellimpulse auf den Mehrzyklenauswerter gegeben und führen diesen in seine Grundstellung zurück. Das Relais 11 kann dann frühestens ansprechen, wenn die Zähler 6 und 7 bei den folgenden drei Messungen gleiche Zählerstände erreichen. Nach Abgabe der 100 Impulse schaltet die Steuereinrichtung 5 die Zähler 6 und 7 über gesonderte Rückstelleitungen in die Grundstellung zurück.

Es ist zweckmäßig, die Anzahl der während jeder Messung in die Zähler eingezählten Impulse zum Überwachen der Funktionstüchtigkeit des SchwiniT\ gungsgenerators auszuwerten. Je Meßzeit, die im Beispiel mit 100 ms angenommen ist, dürfen bei ordnungsgerechtem Betriebszustand je Zähler nicht mehr als 600 und nicht weniger als 500 Impulse eingezählt werden; andernfalls gibt der Impulsgenerator Impulse zu hoher oder zu niedriger Frequenz ab. Bei dem an Hand von F i g. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise überwacht werden, ob der Zähler 6 bzw. 7 nach Ablauf einer Meßzeit mehr als 600 Impulse eingezählt hat. Dann war die Frequenz der vom Schwingungsgenerator abgegebenen Impulse zu hoch. Sind dagegen nach Ablauf der Meßzeit und nach dem Einzählen der anschließend eingegebenen 100 Impulse des Taktgenerators 4 weniger als 600 Impulse eingezählt worden, so war die Frequenz zu niedrig. In beiden Fällen kann durch jedem Fachmann geläufige Schaltmittel, die von den Zählern 6 und 7 und von der Steuereinrichtung 5 beaufschlagt werden, eine Störungsmeldung ausgelöst werden.

Unter bestimmten Voraussetzungen kann es vorkommen, daß in die Zähler 6 und 7 gleich viele Impulse eingezählt werden, obgleich sich das Fahrzeug noch bewegt. Dieser Fall tritt bei konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs immer dann ein, wenn der Schwingungsgenerator während der ersten Meßzeit Impulse steigender oder fallender Impulsfrequenzen abgibt und die zweite Meßzeit gerade beim Erreichen der oberen bzw. unteren Grenzfrequenz 6 bzw. 5 kHz beginnt.

Um die Auswertung dieser Zählergebnisse, die zu Betriebsgefährdungen führen würden, zu verhindern, ist dem die Stillstandsmeldung auslösenden Relais 11 der Mehrzyklenauswerter 10 vorgeschaltet. Dieser schaltet nur bei gleichem Zählerstand der Zähler 6 und 7 nach mehreren, z. B. drei aufeinanderfolgenden Messungen das Relais 11 wirksam. Ferner kann es zweckmäßig sein, die im Anschluß an rede Messung nötige Zeitspanne zum Auswerten der Zählergebnisse und Zurückstellen der Zähler in die Grundstellung zu variieren. Hierdurch wird sichergestellt, daß niemals während der zur Auslösung einer Meldung benötigten drei Messungen jedesmal derartige betriebsgefährdende Übereinstimmungen von Zählergebnissen der Zähler 6 und 7 auftreten können.

Trotz dieser Maßnahmen könnte jedoch die Stillstandsmeldung fälschlich noch ausgelöst werden, wenn sich das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fortbewegt und die Meßzeit ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der Modulationsfrequenz beträgt. Diese Falschauswertung könnte jedoch nur

5 oberhalb einer bestimmten kritischen Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs auftreten und ist unter anderem abhängig von der von der Steuereinrichtung vorgegebenen Meßzeit tm und der zum Auswerten der Zählergebnisse und Zurückstellen der Zähler vorgegebenen Zeit. Im angeführten Beispiel bei 100 ms Meßzeit und Verwendung eines Schwingungsgenerators, der je Radumdrehung (Durchmesser d = 1 m) vier Modulationsperioden abgibt, beträgt die kritische Fahrgeschwindigkeit

,

γ = ₌ JL = 7,86 m/sec = 28,24 km/h. 4 · tm 0,4

Oberhalb dieser Geschwindigkeit V wird durch geeignete Schaltmittel das Auslösen der Stillstandsmeldung verhindert. Da im Bereich derartiger Geschwindigkeiten bekannte Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen wieder zufriedenstellend arbeiten, ist das Abschalten der erfindungsgemäßen Einrichtung ohne weiteres zulässig. Das Abschalten kann durch gesonderte geschwindigkeitsabhängig gesteuerte Schaltmittel erfolgen, die beispielsweise durch einen Fliehkraftregler oder durch eine von der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung abgegebene elektrische Größe gesteuert werden.

Es ist auch möglich, die Meldung »Stillstand« schon beim Unterschreiten sehr kleiner, unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegender Geschwindigkeiten auszulösen. In diesem Fall wird das Koinzidenzglied 9 so mit den Ausgängen der letzten Zählerstellungen der Zähler 6 und 7 verbunden, daß auch die beim nicht gleichzeitigen Erreichen dieser Zählerstellungen abgegebenen Ausgangsimpulse im Koinzidenzglied einen Ausgangsimpuls für den Mehrzyklenauswerter auslösen, wenn die Differenz der Stellungen beider Zähler einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Bei einer zulässigen Differenz von beispielsweise vier Stellungen je Messung ergibt sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit von weniger als 2 cm/s, bei deren Unterschreitung die Stillstandsmeldung bereits aus-~ gelöst werden kann.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem an Stelle von zwei gesonderten Zählern 6 und 7 in F i g. 1 nur ein Zähler 16 vorgesehen ist.'Dieser Zähler ist als Differenzzähler mit definierter Grundstellung ausgebildet. Über seine beiden Zähleingänge werden ihm während einer ersten Meßzeit von beispielsweise 100 ms Einzählimpulse und während der anschließenden gleich langen zweiten Meßzeit Auszählimpulse zugeführt. Der Zähler ermittelt ständig die Differenz beider Zahlen und gibt bei der Differenz Null oder einer sehr kleinen unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Differenz einen Ausgangsimpuls auf den einen Eingang eines Und-Gliedes 17. Der andere Eingang dieses Und-Gliedes ist an einen Steuerausgang der Steuereinrichtung 18 angeschlossen, der nach Ablauf von jeweils zwei Meßzeiten Ausgangspotential abgibt und das Und-Glied durchschaltet. Gibt der Zähler 16 einen Ausgangsimpuls ab, wird dieser über das Und-Glied 17 in den Mehrzyklenauswerter 10 gegeben; gibt der Zähler 16 keinen Ausgangsimpuls ab, wird der Mehrzyklenauswerter vom Ausgangspotential der Steuereinrichtung

18 über das Und-Glied 15 in seine Grundstellung zurückgeschaltet. Vor Beginn der nächsten Meßzeit gibt die Steuereinrichtung 18 einen Rückstellimpuls an den Zähler 16, der hierdurch in die Grundstellung geschaltet wird.

In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Meldung »Stillstand« trotz gleicher Meßzeiten nach wesentlich kürzerer Zeit ausgelöst werden kann. Außer einem Zähler 16 nach F i g. 2 ist ein weiterer entsprechender Zähler 26 vorgesehen. Die Eingänge dieser Zähler sind so an die Und-Glieder 2 und 3 angeschlossen, daß die vom Und-Glied 2 abgegebenen Impulse vom Zähler 16 eingezählt und vom Zähler 26 ausgezählt werden, während die vom Und-Glied 3 abgegebenen Impulse vom Zähler 16 ausgezählt und vom Zähler 26 eingezählt werden. Im Anschluß an jeden Zählvorgang, der wie bei den an Hand der F i g. 1 und 2 erläuterten Beispiele 100 ms beträgt, schaltet die Steuereinrichtung 19 in abwechselnder Folge Steuerpotential an die Steuereingänge der Und-Glieder 15 und 17 bzw. 25 und 27. Liegt nach einer Meßzeit z. B. Öffnungspotential am Steuereingang des Und-Gliedes 17, so kann der Zähler 16 einen Ausgangsimpuls in den Mehrzyklenauswerter 10 eingeben, wenn die Differenz der in ihn ein- und ausgezählten Impulse einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschritten hat. Ist dagegen die Differenz größer als der vorgegebene Grenzwert, wobei der Zähler 16 keinen Ausgangsimpuls abgibt, wird der Mehrzyklenauswerter über das Und-Glied 15 in die Grundstellung zurückgestellt. Gleichzeitig oder im Anschluß hieran gibt die Steuereinrichtung 19 an den Zähler 16 einen Rückstellimpuls. Zu Beginn der nächsten Meßzeit schaltet die Steuereinrichtung 19 das bisher gesperrte Und-Glied 3 durchlässig," und die vom Trigger 1 abgegebenen Impulse laufen als Einzählimpulse in den Zähler 26 und als Auszählimpulse in den Zähler 16 ein. Nach Ablauf dieser Meßzeit schaltet die Steuereinrichtung das Und-Glied 27 durchlässig, so daß der Zähler 26 einen Ausgangsimpuls an den Auswerter 10 abgeben kann. Gibt der Zähler keinen Ausgangsimpuls ab, wird der Auswerter 10 über das Und-Glied 25 zurückgestellt. Anschließend gibt die Steuereinrichtung 19 einen Rückstellimpuls an den Zähler 26.

Durch die Verwendung von zwei Zählern 16 und 26, die bei übereinstimmender Zählung in aufeinanderfolgenden Meßzeiten je einen Ausgangsimpuls abgeben, kann die Stillstandsmeldung durch einen Dreizyklenauswerter bereits nach vier Meßzeiten und nicht erst nach sechs Meßzeiten wie bei den Beispielen nach F i g. 1 und 2 ausgelöst werden.

Claims (7)

Patentansprüche: 55

1. Einrichtung zum Auslösen eines den Stillstand eines Fahrzeugs, insbesondere eines Eisenbahntriebfahrzeugs, kennzeichnenden Signals auf dem Fahrzeug beim Unterschreiten einer sehr kleinen, unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Geschwindigkeit, wobei auf dem Fahrzeug ein Schwingungsgenerator für frequenzmodulierte elektrische Signale vorgesehen ist, deren Modulationsfrequenz der Drehzahl eines nicht angetriebenen Fahrzeugrades proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (z. B. 6, 7 in F i g. 1) zum Ermitteln der Anzahl der Perioden der frequenzmodulierten Signale innerhalb einer vorgegebenen Meßzeit vorgesehen sind und daß Schaltmittel (9 in F i g. 1) vorgesehen sind, welche die während zweier aufeinanderfolgender gleich langer Meßzeiten von den Einrichtungen (6 und 7) ermittelten Periodenzahlen miteinander vergleichen und beim Feststellen einer unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Differenz der Periodenzahlen das Signal »Stillstand« auslösen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem Taktgenerator (4 in F i g. 1) gesteuerte Steuereinrichtung (5) vorgesehen ist, welche vom Schwingungsgenerator (0) in einem Trigger (1) ausgelöste Impulse, deren Anzahl der Periodenzahl der frequenzmodulierten Signale proportional ist, während einer ersten Meßzeit in einen ersten (6) und während der darauffolgenden gleich langen zweiten Meßzeit in einen zweiten Zähler (7) schaltet und beiden Zählern nach Beendigung des Zählvorganges gleichzeitig eine gleich große Anzahl zusätzlicher Impulse zuführt, deren Zahl mindestens gleich der Differenz der während einer Meßzeit vom Schwingungsgenerator auslösbaren Mindest- und Höchstzahl von Impulsen ist, und daß ferner eine Vergleichseinrichtung (9) vorgesehen ist, die bei Koinzidenz von Ausgangsimpulsen, welche die Zähler beim Erreichen mindestens einer vorgegebenen Zählerstellung abgeben, einen Impuls zum Auslösen des Signals »Stillstand« abgibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (18 in F i g. 2) vorgesehen ist, welche vom Schwingungsgenerator (0) ausgelöste Impulse während einer ersten Meßzeit dem Einzähleingang und während ' der folgenden gleich langen zweiten Meßzeit dem Auszähleingang eines differenzbildenden Zählers (16 in Fig. 2) zuführt, der beim Unterschreiten der vorgegebenen Differenz der Impulszahlen am Ende der zweiten Meßzeit einen Impuls zum Auslösen des Signals »Stillstand« abgibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (19 in Fig. 3) vorgesehen ist, welche vom Schwingungs— generator (0) ausgelöste Impulse zwei differenzbildenden Zählern (16 und 26) zuführt, deren Einzähleingang mit dem Auszähleingang des jeweils anderen Zählers verbunden ist und die 6eim Unterschreiten der vorgegebenen Differenz der Impulszahlen abwechselnd jeweils nach einer Meßzeit einen Impuls zum Auslösen des Signals »Stillstand« abgeben.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Zählern (6 und 7 in F i g. 1, 16 in F i g. 2, 16 und 26 in F i g. 3) ein Mehrzyklenauswerter (10) nachgeschaltet ist, der erst bei Ausgangsimpulsen der Zähler nach mehreren aufeinanderfolgenden Messungen die Meldung »Stillstand« auslöst.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die eine Störungsmeldung auslösen, wenn die Zähler innerhalb einer Meßzeit weniger als die Mindestzahl oder mehr als die Höchstzahl der vom Schwingungsgenerator während einer Meßzeit auslösbaren Impulse einzählen.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, da-

durch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sind, welche das Auslösen der Stillstandsmeldung verhindern, wenn die Meßzeit ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der Modulationsfrequenz beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen