DE1530433C3 - Einrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines elektrischen Schienenfahrzeuges, insbesondere zur Zielbremsung an Haltepunkten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines elektrischen Schienenfahrzeuges, insbesondere zur Zielbremsung an Haltepunkten, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aufgabe des Zielbremsens ist es, das Fahrzeug an einem vorgegebenen Punkt unter Einhaltung bestimmter Toleranzen unabhängig von allen äußeren Einflüssen mit einer vorgegebenen Bremsverzögerung zum Halten zu bringen. Um an einem bestimmten Zielort zum Halten zu kommen, muß das Fahrzeug eine durch die angesetzte mittlere Bremsverzögerung bestimmte Geschwindigkeitswegkurve einhalten, die als Bremsparabel bezeichnet wird.

In »Signal und Draht«, Heft 2,1964, Seiten 17-24, ist ein Signalsystem beschrieben, bei dem durch Zählen von Wegpunkten, die durch Kreuzen eines im Gleis verlegten Linienleiters gebildet werden, der vom Fahrzeug im Blockabschnitt zurückgelegte Weg gemessen wird. Daraus wird der verbleibende Restweg bis zum Ende des Blockabschnittes ermittelt. Außerdem wird auf dem Fahrzeug elektronisch die Geschwindigkeitssollkurve entwickelt, die den für jeden Punkt der Strekke zulässigen Geschwindigkeitswert darstellt. Die jeweilige Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird mit dem vorgegebenen Sollgeschwindigkeitswert verglichen und je nach Größe der Abweichung wird das Fahrzeug mehr oder weniger stark so gebremst, daß die Istgeschwindigkeit unter der zulässigen Sollgeschwindigkeit bleibt.

In »BBC-Nachrichten«, Mai 1964, Seiten 256-260 ist ein Lochstreifen-Programmgerät für automatisierte Triebfahrzeuge angegeben, bei dem auf Lochstreifen gespeicherte, codierte Weg- und Geschwindigkeitsinformationen einer nicht näher bezeichneten Geschwindigkeitsregelung des Triebfahrzeuges zugeführt werden. Dabei wird jedem Blockabschnitt der Fahrstrecke auf dem Programmträger ein Programmabschnitt zugeordnet, in dem Aufgaben über die Lage des Strekkenabschnittes und der einzuhaltenden Geschwindigkeit in diesem Abschnitt im Fernschreibcode gespeichert sind. _x

Zu Beginn eines jeden Streckenabschnitts oder bei Änderung der Sollgeschwindigkeit innerhalb eines Streckenabschnittes werden die in zugeordneten Programmabschnitten auf dem Lochstreifen gespeicherten Weg- und Geschwindigkeitsinformationen gelesen, decodiert und über einen Signalspeicher, der die Informationen während der Fahrt durch einen Programmabschnitt speichert, der Geschwindigkeitsregelung des Triebfahrzeuges zugeführt.

Das Programmgerät ist nicht in der Lage, Weg-, Geschwindigkeits- und sonstige Informationen selbsttätig zu ermitteln, denn diese werden ihm in Form eines Fahrprogramms aus dem Streckenfahrplan eingegeben und codiert gespeichert. Während seines Betriebes werden am Ausgang des Gerätes Informationen über Weg und Geschwindigkeit bereitgestellt, die aber zur Steuerung der Geschwindigkeit noch einem nicht beschriebenen Geschwindigkeitsregler zugeführt werden müssen. Das Lochstreifen-Programmgerät ist also nicht in der Lage, die Steuerung der Geschwindigkeit eines Triebfahrzeuges durchzuführen.

Da bei der Automatisierung von Bahnsystemen immer mehr auf die Anwendung von digitalen Geräten zurückgegriffen wird, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines elektrischen Schienenfahrzeuges, insbesondere zur Zielbremsung an Haltepunkten, bei der an einer festgelegten Anzahl von Wegpunkten, die von dem Haltepunkt oder einem vorgegebenen Hindernisabstand abhängig sind, und die durch eine auf dem Fahrzeug befindliche Positionsmeßeinrichtung ermittelt werden, auf dem Fahrzeug die Sollgeschwindigkeit und die mittels einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung festgestellte jeweilige Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges in einer Vergleichseinrichtung miteinander verglichen werden, anzugeben, die auf digitaler Basis arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vergleichseinrichtung aus digitalen Zählwerken mit einer nachgeschalteten Matrix besteht, die Bremskurvenwerte, deren Wegpunkte sich jeweils um den gleichen Schritt in Geschwindigkeitsrichtung unterscheiden, in digitaler Form gespeichert enthält und deren Ausgänge mit einem durch Weg- und Zeitimpulse gesteuerten digitalen Bremsauswahlzähler zur Ermittlung der Größe der Abweichung zwischen SoIl- und Istgeschwindigkeit verbunden sind, dessen Ausgangssignale die Einschaltbefehle für die entsprechende Bremse des Fahrzeuges liefert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert, wobei zugleich weitere der Ausgestaltung der Erfindung dienende Merkmale aufgezeigt werden.
Es zeigt

F i g. 1 einen Übersichtsschaltplan der Zielbremsautomatik und

F i g. 2 die Bremskurven einer solchen Zielbremsautomatik.

Zur Positionsbestimmung von Fahrzeugen auf der Strecke sowie zur Übertragung von Signalen zwischen den Fahrzeugen und streckenfesten Anlagen sind längs

der Strecke Leitungen verlegt, die mit den auf den Fahrzeugen befindlichen Empfangs- und Sendeeinrichtungen magnetisch gekoppelt sind. Zwei Leiter, die einen gemeinsamen dritten Leiter als Rückleiter besitzen, werden mit unterschiedlichen Frequenzen gespeist. Durch die räumliche Zuordnung aller drei Leiter untereinander (der dritte Leiter wird in mäanderförmigen Abschnitten von 30 m Länge zwischen den beiden anderen Leitern verlegt) entstehen Abschnitte unterschiedlicher Frequenzen, durch die bei Vorbeifahrt eines Fahrzeuges ein frequenzmoduliertes Signal im Fahrzeugempfänger erzeugt wird, das zur Fahrortbestimmung dient.

Diese Positionierung des Fahrzeuges ist jedoch für die geforderte Zielgenauigkeit beim Bremsen zu ungenau. Auf einer möglichst ungebremsten Achse oder im Getriebe des Fahrzeugs ist deshalb ein Impulsgeber montiert, der pro einer bestimmten zurückgelegten Wegstrecke einen Impuls abgibt. Diese Impulse erscheinen am Eingang 1 in der F i g. 1 und werden einem Zähler 2 zugeführt. Ein Impuls entspricht etwa 2,5 cm Weg. Entspricht die Impulszahl der zurückgelegten Strecke von einem Meter (38 Impulse), so gibt ein mit dem Ausgang des Zählers 2 verbundenes Gatter 4 einen Impuls ab, welcher einen nachgeschalteten Meter-Zähler 9 um einen Schritt weiterschaltet. Nach Abgabe des Impulses wird der Zähler 2 von seiner Stellung 40 (Gatter 6) über das Gatter 8 gelöscht und erneut gestartet. Die Strecke innerhalb eines Mäanders wird somit in Schritte zu je einem Meter unterteilt.

Beim Mäanderwechsel (Wechsel der Empfangsfrequenz) werden Zähler 2 über Gatter 8 und Meter-Zähler 9 über Gatter 10 durch den am Eingang 7 auftretenden Positionszählimpuls gelöscht und neu gestartet. Die genaue Positionierung wird dadurch bei jedem Mäanderwechsel synchronisiert. Der Stand des Zählers 9 wird über Gatter 12 in nachgeschaltete Speicher 11 übernommen. Diese Übernahme bleibt gesperrt, wenn eine »Meßzeit« läuft, d. h. der Speicher 24 gesetzt ist. Dem Speicher 11 ist eine Dekodiermatrix 13 nachgeschaltet, an deren Ausgang ein Signal 1 aus 32 zur Verfügung steht.

Je nach Abstand vom letzten Mäanderwechsel führt die entsprechende Leitung Signal.

Sollte der Positionszählimpuls einmal ausfallen, so wird der Meter-Zähler 9 nach der zurückgelegten Strecke von 31 m (Signal am Ausgang 132 der Dekodiermatrix 13) über das Gatter 10 gelöscht.

Um den genauen Abstand zum Zielpunkt festzustellen, ist der Dekodiermatrix 13 eine Verknüpfungseinrichtung 14 nachgeschaltet, die von dem von der Zentrale an das Fahrzeug übertragenen Hindernisabstand (Anzahl der mäanderförmigen Abschnitte bis zum Zielpunkt), der am Eingang 15 anliegt, beaufschlagt wird und in der der Hindernisabstand mit dem Ausgangsimpuls π der Dekodiermatrix 13 verknüpft wird.

Am Ausgang der Verknüpfungseinrichtung 14 stehen etwa 50 Leitungen zur Verfügung, die, befindet sich der Zug auf bestimmten wichtigen Positionen, Signal führen. Diese wichtigen Positionen setzen sich aus dem Hindernisabstand (z. B. 6) und dem von dem letzten Mäanderwechsel zurückgelegten Weg (z. B. 18m) = 0618 zusammen.

Um die augenblickliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges festzustellen, werden die am Eingang 1 auftretenden Impulse, die der mit der Fahrzeugachse verbundene Impulsgeber liefert, während einer bestimmten Zeit in einen Geschwindigkeitszähler 16 eingezählt. Bei einer gewählten Meßzeit von 62,5 ms und einem Impulsgeber, der auf 2,5 cm Weg einen Impuls liefert, entspricht dann ein Schritt des Geschwindigkeitszählers 16 einer Geschwindigkeit von 1,44 km/h. Bei der maximal vorkommenden Geschwindigkeit des Fahrzeuges von 72 km/h (festgelegt für U-Bahnen) läuft der Zähler 16 bis auf den Wert 50. Die Geschwindigkeitswerte können am Ausgang einer dem Zähler 16 nachgeschalteten Dekodiermatrix 17 abgenommen werden.

Die Meßzeit von 62,5 ms wird mit Hilfe eines Zeitgeberzählers 18 gewonnen, mit dem eine dem Eingang 19 zugeführte Taktfrequenz von 9,6 kHz abgezählt wird. In der Zeit von 62,5 ms läuft der Zähler 18 etwa vom Wert 0 auf den Wert 650. Die benötigten Werte können am Ausgang einer nachgeschalteten Dekodiermatrix 20 abgenommen werden.

Die Sollbremskurven sind in der F i g. 2 dargestellt. Es wurde eine mittlere Bremsverzögerung von ca. 0,7 ms-² angenommen. Auf dem Fahrzeug stehen drei Bremsen Ei, Ei und £3 zur Verfugung, deren Bremsverzögerungswerte unterschiedlich sind, so daß eine Regelung durch Umschaltung möglich ist.

Ist die mittlere Bremsverzögerung gewählt, so ist für jede Position vor dem Zielpunkt eine Soll-Geschwindigkeit festgelegt. Die Positionssignale, die am Ausgang der Verknüpfungseinrichtung 14 auftreten, werden mit den am Ausgang der Dekodierungsmatrix 17 auftretenden Geschwindigkeitssignalen in einer Matrix 21 verknüpft, die im Verlauf der weiteren Beschreibung als »Kurvennachbildung« bezeichnet wird.

Die Sollbremskurven für die Bremsen Ei, Ei, Ez sind in der F i g. 2 in einem Koordinatenkreuz dargestellt. Auf der Ordinate sind die Geschwindigkeitswerte sowie die entsprechenden Stellungen des Geschwindigkeitszählers 16 aufgetragen. Die Werte auf der Abszisse entsprechen dem Hindernisabstand vor einem Haltepunkt H sowie der Entfernung in Metern von einem Zielpunkt ZP. Auf den Sollbremskurven sind ca. 50 Prüfpunkte angegeben (0202, 0201 ... 1127, 1118), die sich wertmäßig jeweils um einen Schritt des Geschwindigkeitszählers 16 (1,44 km/h) unterscheiden.

Durch die Parabelform der Sollbremskurven und die gleichen Abstände in der Geschwindigkeitsrichtung ergeben sich unterschiedliche Abstände der Prüfpunkte (Positionen) in der Wegrichtung. Diese Positionen (0202 bis 1118) am Ausgang der Verknüpfungsschaltung 14 sind über die ODER-Funktion 53 verknüpft. Ist eine dieser Positionen erreicht und steht der Zähler 2 in der Stellung 39, so wird über die Gatter 5 und 55 der Speicher 24 gesetzt, dessen Ausgangssignal die Zähler 16 und 18 startet und die Löschung und Neusetzung des Meterspeichers verhindert. Damit beginnt die Meßzeit.

Befindet sich das Fahrzeug auf einer wichtigen, vorher einprogrammierten Position, z. B. 0618, Hindernisabstand 6,18 m nach Überfahren des letzten Mäanders, und beträgt seine Geschwindigkeit über 43 km/h, das entspricht einem Zählerstand >30 des Geschwindigkeitszählers 16, so führt der Ausgang 211 der Kurvennachbildung 21 beim Zählerstand 30 Signal. Die mit dem Ausgang 211 verbundenen Speicher 23 und 26 werden gesetzt. Speicher 23 schaltet durch sein Ausgangssignal den Bremsauswahlzähler 50 ein, der von den Impulsen, die dem Eingang zugeführt werden, gespeist wird. Ist die durch den Zähler 18 bestimmte Meßzeit noch nicht abgelaufen, so durchläuft der Bremsauswahlzähler 50 seine einzelnen Zählstellungen. In der Stellung 2 (32 Impulse), schaltet er durch sein Ausgangssignal über das Gatter 51 den Speicher 27 ein,

dessen Ausgangssignal den Speicher 26 über das Gatter 35 zurücksetzt. In der Stellung 4 (34 Impulse) schaltet er durch sein Ausgangssignal über das Gatter 52 den Speicher 28 ein, dessen Ausgangssignal den Speicher 27 über das Gatter 36 zurücksetzt. 34 Impulse pro Meßzeit entsprechen einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 49 km/h.

Nach Beendigung der Meßzeit (650 Impulse des Zählers 18) steuern die Ausgangsimpulse der Dekodierungsmatrix 20 die ausgewählte Bremsstufe an:

Mit dem Takt 653 werden die Speicher 30,31,32 und 33 gelöscht. Mit dem Takt 654 werden die Speicher 25, 26, 27 und 28 abgefragt und je nach vorhandener Fahrzeuggeschwindigkeit über die Gatter 38, 39, 40 und 41 die Speicher 30—33 gesetzt. Durch die Ausgangssignale dieser Speicher wird über Schütze die entsprechende Bremse E\, £2 oder £3 angesteuert.

Mit dem Takt 655 werden die Speicher 23, 24, 25, 26, 27 und 28 in ihre Ruhelage gebracht.

Fällt die Geschwindigkeit bei abgeschalteten Fahrmotoren, z. B. durch langes Rollen unter eine bestimmte Grenze, wie sie durch die Treppenkurve in der F i g. 2 dargestellt ist, so werden die Fahrmotoren automatisch wieder eingeschaltet. Die ausgezogene Linie der Treppenkurve in F i g. 2 entspricht dabei der »Motor-Ein«-Grenze und die gestrichelte Linie der »Motor-Aus«-Grenze. Die dazwischenliegende Hysterese verhindert allzu häufiges Schalten. Bei ausgeschalteten Motoren führt der Ausgang des Speichers 30 L-Signal und mit Gatter 44 wird der Ausgang 212 (Motor-Ein) der Kurvennachbildung 21 abgefragt. Ist die Geschwindigkeit (auf der Position 0618) kleiner als 33 km/h (23 Impulse pro Meßzeit), so liefert Gatter 43 kein Signal, und der Speicher 25 wird nicht gesetzt. Mit dem Zeittakt 654 am Ausgang der Dekodierungsmatrix 20 wird über Gatter 38 Speicher 30 angesteuert und die Motoren am Ausgang M über Schütze eingeschaltet.

Bei eingeschalteten Motoren führt der Ausgang des Speichers 30 0-Signal und mit Gatter 46 und 45 wird der Ausgang 213 (Motor-Aus) der Kurvennachbildung 21 abgefragt. Ist die Geschwindigkeit kleiner als 36 km/h (25 Impulse pro Meßzeit), so liefert Gatter 43 kein Signal, und der Speicher 25 wird nicht gesetzt. Der Motor bleibt eingeschaltet. Ist die Geschwindigkeit größer als 36 km/h (25 Impulse pro Meßzeit), so wird mit dem Ausgangssignal von Gatter 43 der Speicher 25 gesetzt. Mit dem Zeittakt 653 am Ausgang der Dekodiermatrix 20 wird der Speicher 30 gesetzt und die Motoren über den Ausgang Mausgeschaltet.

Das Fahrzeug fährt also z. B. auf einer Langsamfahrstelle mit einer Geschwindigkeit, die zwischen der »Motor-Ein«-Geschwindigkeit und der niedrigsten Bremsansteuergeschwindigkeit des vorgegebenen Hindernisabstandes liegt. Bei Vorgabe des Hindernisabstandes 6 liegt dann die Geschwindigkeit zwischen 33 und 40 km/h.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines elektrischen Schienenfahrzeuges, insbesondere zur Zielbremsung an Haltepunkten, bei der an einer festgelegten Anzahl von Wegpunkten, die von dem Haltepunkt oder einem vorgegebenen Hindernisabstand abhängig sind, und die durch eine auf dem Fahrzeug befindliche Positionsmeßeinrichtung ermittelt werden, auf dem Fahrzeug die Sollgeschwindigkeit und die mittels einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung festgestellte jeweilige Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges in einer Vergleichseinrichtung miteinander verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung aus digitalen Zählwerken (2, 9 und 16) mit einer nachgeschalteten Matrix (13, 14, 17 und 21) besteht, die Bremskurvenwerte, deren Wegpunkte sich jeweils um den gleichen Schritt in Geschwindigkeitsrichtung unterscheiden, in digitaler Form gespeichert enthält und deren Ausgänge (211, 212 und 213) mit einem durch Weg- und Zeitimpulse gesteuerten digitalen Bremsauswahlzähler (50) zur Ermittlung der Größe der Abweichung zwischen Soll- und Istgeschwindigkeit verbunden sind, dessen Ausgangssignale die Einschaltbefehle für die entsprechende Bremse (Eu Et oder £3) des Fahrzeugs liefert.