DE1605393A1 - Automatisches Regelsystem fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

Docket 20-00-22

Piling Date: January 3, 1966

Inventors Robert Kilgannon Allen

General Electric Company, Schenectady, N.Y., USA

Automatisches Regelsystem für Fahrzeuge.

Die Erfindung betrifft ein automatisches Regelsystem für Fahrzeuge, bei dem die Fahrzeuge mittels elektrischer Signale gesteuert werden. Sie betrifft insbesondere ein solches automatisches Regelsystem, bei dem die Verkehrssicherheit mit Hilfe einer Entfernungsmeßanlage kontrolliert wird. Die Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, eignet sich besonders für die autoamtische Betriebssteuerung von Fahrzeugen mit festgelegter Streckenführung, beispielsweise Eisenbahnfahrzeugen. Sie wird nachstehend im Hinblick auf diese spezielle Anwendung beschrieben.

In Eisenbahnsystemen, beispielsweise im Nahschnellverkehr und dgl., muß der Fahrbetrieb sich nach unterschiedlichen örtlichen Streckengeschwindigkeitsbeschränkungen sowie nach den jeweiligen Gegebenheiten des Vorausverkehrs richten. Bei den derzeitigen Eisenbahnsignalisierungsanlagen wird unter Verwendung

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des Blocksystems der Zustand des Vorausverkehrs jeweils durch Angabe des Streckenblocks, In dem sich das betreffende Vorausfahrzeug aufhält, angezeigt. Während man je nach der gegebenen Gleisdichte und den gegebenen Geschwindigkeiten hierfür unterschiedliche Anordnungen verwenden kann, kann ein typisches Blocksystem so eingerichtet sein, daß es anzeigt, ob der erste Vorausstreckenblock, der zweite Vorausstreckenblock oder keiner dieser beiden Streckenblöcke belegt ist. In einem solchen dreistufigen Blocksystem erhält beispielsweise der dem belegten Streckenblock unmittelbar vorgeschaltete Block die Rot- oder Haltanzeige, der diesem vorgeschaltete Block die Gelb- oder Langsamfahrtanzeige und der dem vorgeschaltete Block die Grün- oder Frei fahrtanzeige, die dem Fahrzeug die auf der betreffenden Strecke maximal zulässige Fahrtgeschwindigkeit gestattet. In einem solchen System wird somit die Länge der einzelnen Streckenblöcke durch die zulässi gen Fahrtgeschwindigkeiten und das Bremsvermögen der jeweiligen Fahrzeuge bestimmt. Und zwar muß der Rotblock lang genug für ein Anhalten des Fahrzeuges von der Gelb- oder Langsamfahrtgeschwindigkeit und der Gelbblock lang genug für ein Abbremsen des Fahrzeuges von der Freifahrt- auf die Langsamfahrtgeschwindigkeit sein.

Derzeitige automatische Zugsteuerungs- und Führerstandssignalisierungsanlagen arbeiten mit dem Blocksystem, und die Fahrzeuge können mit Anlagen ausgerüstet sein, die unter Steuerung durch codierte Gleisströme eine visuelle Anzeige der maximal

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zulässigen Geschwindigkeit entsprechend den Geschwindigkeitsbegrenzungen des örtlichen Streckennetzes und den jeweiligen Gegebenheiten des Voi-ausverkehrs liefern. Ferner kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die eine automatische Bremsung auslöst, wenn das Fahrzeug in einen Streckenabschnitt, in dem eine gegenüber dem vorausgehenden Abschnitt verringerte Geschwindigkeit gefordert wird, einfährt, ohne daß der Fahrzeugführer innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls die Bremsen von Hand betätigt hat, um das Fahrzeug abzubremsen bzw. anzuhalten.

Angesichts der wachsenden Anforderungen an Eisenbahnsysteme, insbesondere städtische Nahschnellverkehrsysteme, besteht ein zunehmendes Bedürfnis nach vollautomatischer Fahrzeugsteuerung, derart, daß für den Fahrbetrieb kein Fahrzeugführer oder sonstiges Bedienungspersonal erforderlich ist und die Steuerung durch elektrische Befehlssignale von der Strecke aus erfolgt. Ein derartiges automatisches Fahrzeugregelsystem ist in der USA-Patentanmeldung Serial No. 418 132 der gleichen Anmelderin (Erfinder: Allen und Lichtenfels) vom 14.12.1964 (Deutsche Patentanmeldung G.45 418 II/20i vom IO.12.1965) beschrieben. Bei diesem Regelsystem können die Streckenbefehlssignale durch irgendeine geeignete Signalisierungs- oder Nachrichtenübermittlungsanlage, beispielsweise die bestehenden Eisenbahnsignalanlagen bereitgestellt werden.

Es wurde bereits erkannt, daß das Blocksystem gewissen Einschränkungen unterworfen ist, welche die Gleiskapazität von Eisen-

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bahnsystemen begrenzen. Dies gilt besonders für Nahschnellver- kehrssystemen, bei denen Faktoren wie die maximale Gleisausnützung,

die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugabstand, die Fahrzeugfolge (der zeitliche Abstand) und die Sicherheit eine so außerordenfr lieh große Rolle spielen. Beispielsweise sind beim Blocksystem feste Streckenblocklängen mit einem beträchtlichen Verdrahtungsaufwand zwischen den einzelnen Blöcken erforderlich, und da die Anwesenheit eines Fahrzeugs durch den Block, in dem sich das Vorausfahrzeug jeweils aufhält, angezeigt wird, besteht eine je nach der Blocklänge mehr oder weniger große Unsicherheit bezüglich des genauen Abstandes des jeweiligen Vorausfahrzeuges. Obwohl man bei derartigen Systemen die Gleisausnützung dadurch verbessern kann, daß man mehr und kürzere Blocklängen vorsieht und dadurch ein höherstufiges System erhält, werden solche Systeme wegen der Vervielfältigung der entsprechenden Anlagen und des erheblichen Verschaltungsaufwandes, der zwischen den einzelnen Blöcken erforderlich ist, äußerst kostspielig. Ferner bieten Blöcke, die kürzer sind als die Zuglänge nur an bekannten Haltepunkten, beispielsweise den Stationen oder Bahnhöfen, einen Vorteil, da der vorausfahrende Zug stets zwei Gleisabschnitte überbrückt und folglich eine Belegung beider Blöcke anzeigt.

Angesichts der sich aus den Beschränktheiten des Blocksystems ergebenden Probleme hat man versucht, Systeme zu entwickeln, die den*Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem auf der Strecke vorausbefindlichen Hindernis genauer anzeigen. Ein der-

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artiges System ist in der USA-Patentanmeldung Serial No. 297 789 der gleichen Anmelderin (Erfinder: Bolster et al) vom 26.7.I963 beschrieben. Bei diesem System wird in einer längs der Fahrstrecke des Fahrzeugs verlaufenden übertragungsleitung aus abgestrahlter und reflektierter Wellenenergie laufend ein Entfernungssignal erzeugt. Da das System sich besonders gut dazu eignet, den Abstand zwischen einem Fahrzeug und einem anderen, vorausbefindlichen Fahrzeug zu messen, wird die vorliegende Erfindung speziell im Zusammenhang mit einem solchen Entfernungsmeßsystem beschrieben. Man kann jedoch erfindungsgemäß auch irgendein anderes geeignetes Ent fernungsmeßsystem verwenden.

Während die Beschränktheiten des Blocksystems sich besonders im Nähschnellverkehr auswirken, werden die daraus sich ergebenden Schwierigkeiten zunehmens untragbarer bei automatisch betriebenen Hochleistungssystemen, in denen, um die volle Leistung oder Kapazität des Systems auszunützen, die Fahrzeuge bzw. Züge mit hoher Geschwindigkeit und in dichter Folge absolut sicher verkehren können müssen«

In der gleichzeitig eingereichten USA-Patentanmeldung Serial No. 518 171 der gleichen Anmelderin (Erfinder; Bruce A. Wells) 1st eine neuartige und verbesserte Anordnung beschrieben, bei der ein aus einem geeigneten Entfernungsmeßsystem stammendes Entfernungssignal in einem System zur automatischen Steuerung des Fahrzeugbetriebs so verarbeitet wird, daß mit Hilfe von Strecken· Signalen, die lediglich die örtlichen Qleisgeschwindigkeitsgrenzen anzeigen, ein sicherer Fahrzeugbetrieb gewährleistet wird.

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Das erfindungsgemäße System ist insofern dem System nach der letztgenannten USA-Patentanmeldung ähnlich, als bei ihm ebenfalls der erforderliche Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen mit Hilfe eines Entfernungssignales hergestellt wird. Das erfindungsgemäße System weicht jedoch von dem System nach der genannten USA-Patentanmeldung bezüglich der Art und Weise, in der das Entfernungssignal verwendet und erfüllt wird, ab. Während beispielsweise bei dem System nach der genannten USA-Patentanmeldung das Entfernungssignal in ein der gemessenen Entfernung entsprechendes Maxlmalgeschwindigkeitssignal umgewandelt wird, werden erfindungsgemäß aus dem Entfernungssignal in Abhängigkeit von dessen Wert diskrete Begriffsanzeigen der gemessenen Strecke erzeugt.

Während das System nach der genannten USA-Patentanmeldung an sich einwandfrei arbeitet, ist eine Weiterentwicklung der autr matIschen Fahrzeugsteuerung zwecks optimaler Anpassung an die zahlreichen unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und speziellen Anwendungen, dl« eine automatische Fahrzeugsteuerung notwendig machen, wünschenswert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartig ge Anordnung zu schaffen, bei der eine Sicherheitssteuerung mit Hilfe eines von einer fahrzeugeigenen Entfernungsmeßanlage bereitgestellten Entfernungssignals erfolgt.

Weiter soll ein automatisches Fahrzeugregelsystem geschaffen werden, das von der Strecke aus lediglich Signale benötigt, welche

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die örtliche Qleisgeschwindigkeitsgrenze anzeigen, und das einen absolut sicheren Fahrzeugbetrieb bei hohen Geschwindigkeiten und dichten Fahrzeugfolgen gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist, kurz gesagt, ein neuartiges System zur automatischen Regelung des Betriebs von Fahrzeugen entsprechend den gegebenen örtlichen Streckenbedingungen vorgesehen, die durch elektrische Streckensignale repräsentiert werden, welche die örtlichen Streckengeschwindigkeitsgrenzen und den Zustand der Strecke vor dem Fahrzeug, dargestellt durch ein im Fahrzeug gewonnenes Entfernungssignal, anzeigen. Das System enthält eine im Fahrzeug installierte Einrichtung zum Gewinnen eines Entfernungssignals, das in seiner Größe mit zunehmendem Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausbefindlichen Objekt ansteigt. Dieses Entfernungssignal wird gleichzeitig eine Anzahl von Schwellwertfühlern zugeleitet, deren jeder bei einem anderen Signalwert aktiviert wird, so daß die einzelnen Fühler nacheinander mit zunehmenden Wert des Entfernungssignals betätigt werden und jeder Fühler eine diskrete Entfernungs- oder Abstandsbegriffsanzeige liefert. Das System enthält ferner eine Einrichtung zum Empfang von Signalen von der Strecke, welche die örtlichen Streckenmaximalgeschwindigkeiten anzeigen, sowie zum übersetzen dieser Signale, derart, daß entsprechend den angezeigten Geschwindigkeitsgrenzen ganz bestimmte unterschiedliche Geschwindigkeitsbegriff sanzeigen erhalten werden. Aus einer Anzahl von Sollgeschwindigkeitssignalen wird mittels einer Begriffsverschlußein-

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richtung jeweils dasjenige ausgewählt, das dem am meisten einschränkenden Begriff, der durch das Entfernungssignal und das örtliche Streckengeschwindigkeitssignal angezeigt wird, entspricht Dieses Sollgeschwindigkeitssignal wird dann mit einem der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportionalen Signal unter Erzeugung eines Geschwindigkeits-Regelabweichungssignals verglichen. Das Regelabweichungssignal kann in beliebiger Weise für die Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeuges, beispielsweise wie in der genannten USA-Patentanmeldung Serial No. 4l8 1J2 beschrieben verwendet werden. Die Erfindung schafft somit eine Anordnung für die fehlersichere Wahl von Mindestgeschwindigkeitsbefehlen durch Vergleichen örtlicher Streckengeschwindigkeitsgrenzen und des Fahrabstandes unter Verwendung eines einzigen Satzes von Sollgeschwindigkeit sgebern .

In den Zeichnungen zeigen:

Flg. 1 ein mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ausgerüstetes Eisenbahnfahrzeug;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. J5 das Schaltschema einer geeigneten Verschlußanordnung für den Befehlssignalvorrang; und

Fig. 4 das Schaltschema einer geeigneten Verschlußanordnung für die Geschwindigkeits- und Entfernungsbegriffe.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit durch das Gleis 11 festgelegter Streckenführung, also z.B. ein Eisenbahnfahrzeug. Die Fahrt

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des Fahrzeugs IG wird automatisch gesteuert entsprechend den örtlichen Streckenbedingungen, angezeigt durch Streckengeschwindigkeitsgrenzsignale, und dem Zustand des Vorausverkehrs, angezeigt durch ein an Bord des Fahrzeugs abgeleitetes Entfernungssignal, dessen Wert mit zunehmendem Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und einem vorausbefindlichen Hindernis, beispielsweise einem anderen Fahrzeug, ansteigt.

Die verschiedenen Streckengeschwindigkeitsgrenzsignale für die einzelnen Gleisabschnitte werden über diesen Abschnitten entsprechende diskrete Nachrichtenübermittlungszonen übertragen. Hierfür kann irgendein NachrichtenUbermittlungs- oder Signalisiersystem, beispielsweise ein induktives Trägersystem, bei dem die diskreten Übermittlungszonen jeweils durch streckenseitige Induktivitätsschleifen gebildet werden, verwendet werden. Oder aber man kann für die Übermittlungszonen getrennte Gleisabschnitte verwenden, wenn ein übliches Signalisiersystem in Form einer codierten Gleisschaltung verwendet wird.

Das Gleis 11 ist als durch Trennstücke 14 in Zonen A, B und C ' unterteilt gezeigt. Die Trennstücke 14 brauchen nicht unbedingt die Gleisschienen räumlich zu trennen, obwohl solch eine tatsächliche räumliche Trennung vorgesehen sein kann, wenn ein übliches Signalisiersystem mit Gleisstromkreisen mit isolierten Trennfugen verwendet wird. Obwohl in einem gegebenen Eisenbahnsystem die den verschiedenen Streckenabschnitten zuzuweisende Höchstgeschwindigkeitsgrenze durch verschiedene Faktoren bestimmt

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wird, soll hier zu Erläuterungszwecken vorausgesetzt werden« daß die Zone A eine hohe Geschwindigkeitsgrenze, die Zone B eine niedrige Geschwindigkeitsgrenze und die Zone Ceine mittlere Geschwindigkeitsgrenze, beispielsweise von 105* ^5 bzw. 75 km/h (70, 30 bzw. 50 Meilen pro Stunde), haben. Den Zonen A, B, C können örtlichen Geschwindigkeitsgrenzen in irgendeiner gegebenen Reihenfolge zugewiesen sein, und in vielen praktischen Fällen gibt es natürlich Abschnitte, wo die örtlichen Geschwindigkeitsgrenzen sowohl in der Reihenfolge Hoch, Mittel und Niedrig als auch in der Reihenfolge Niedrig, Mittel und Hoch fortschreiten. Wichtig 1st, daß zum Unterschied vom üblichen Blocksystem die Geschwindigkeitsgrenzsignale nicht notwendig in der Reihenfolge von Hoch nach Niedrig auftreten. Elektrische Signale, die diese verschiedenen Geschwindigkeitsgrenzen repräsentieren, werden den zu den betreffenden Gleisabschnitten gehörigen Übertragungszonen durch die übertrager 15« 16 bzw. 17 zugeleitet.

Durch den Zustand des Vorausverkehrs wird bestimmt, ob das Fahrzeug mit der höchstzulässigen geschwindigkeit der jeweiligen Zone fahren darf oder nicht· Bei dem vorliegenden System wird der Zustand des Vorausverkehrs durch ein Entfernungssignal angezeigt, das an Bord des Fahrzeugs abgeleitet wird und dessen Wert mit zunehmendem Abstand zwischen dem Fahrzeug IO und einem vorausbefindlichen Hindernis ansteigt. Vorzugsweise wird das Entfernungssignal durch ein Entfernungsmeßsystem von der in der genannten USA-Patentanmeldung Serial No. 297 798 beschriebenen

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Weise erzeugt. Und zwar ist längs des Gleises 11 eine übertragungsleitung 20 angeordnet. Wie in der genannten USA-Patentanmeldung im einzelnen beschrieben, enthält das Entfernungsmeßsystem, in Fig. 1 allgemein mit 22 bezeichnet, einen Sender 23 und einen Empfänger 24. Der Sender 23 hat einen Energiekoppler 25 zum Einspeisen von Energie in die Leitung 20. Damit die Wellenenergie sich in der übertragungsleitung 20 in nur einer Richtung fort- pflanzen kann, hat das Fahrzeug 10 Energiereflektoren 26 und einen Energieabsorber 27. Der Eingang des Empfängers 24 ist an eine Signalextrahiereinrichtung 28 angeschlossen, die ein erstes Signal aus der in der Leitung 20 übertragenen Energie und ein zweites Signal aus der in der Leitung reflektierten Energie extrahiert. Diese beiden extrahierten Signale werden sodann in geeigneter Weise phasenverglichen, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und einem Vorausfahrzeug laufend zu messen.

Die Verarbeitung des Entfernungssignales und der Streckengeschwindigkeitsgrenzsignale im vorliegenden System wird am besten an Hand des Blockschaltbildes der gesamten Anlage nach Fig. 2 verständlich. Die Anlage enthält das Entfernungsraeßsystem 22 mit (Fig. 1) dem Sender 23, dem Empfänger 24, dem Energiekoppler 25 und der Signalextrahiereinrichtung 28 zusammen mit den Reflektor- und Absorbereinrichtungen 26 und 2?.. Das vom Entfernungsmeßsystem 22 gelieferte Entfernungssignal gelangt zu einer Anzahl von Schwellwertfühlern 30, 31» 32. Jeder dieser Schwellwertfühler wird, bei einem anderen diskreten Wert des Entfernungssignales aktiviert.

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Beispielsweise kann die Anordnung so getroffen sein, daß bei einem vorbestimmten Mindestwert dieses Signals, der einen kleinen Fahrzeugabstand anzeigt, keiner der Schwellwertfühler tätig wird, dagegen bei einem vorbestimmten Höchstwert des Signals, der einen großen Fahrzeugabstand anzeigt, sämtliche Schwellwertfühler tätig werden. Bei Aktivierung eines gegebenen Schwellwertfühlers wird eine spezielle Abstandsbegriffsanzeige gegeben, während bei gemeinsamer Aktivierung mehrerer Schwellwertfühler ein diskretes Fahrzeugabstandsband, beispielsweise von "Weit", "Mittel" und "Nah", gegeben wird.

Während an sich eine beliebige Anzahl von Schwellwertfühlern verwendet werden kann, sind in Fig. 2 nur die drei mit 30, 31 und 32 bezifferten Schwellwertfühlern gezeigt. Auf Grund der Wahrnehmung der verschiedenen Entfernungssignalpegel wird dann die gewünschte Anzahl von Abstands- oder Entfernungsbegriffsanzeigen erzeugt. Zweckmäßigerweise kann dies, wie gezeigt, dadurch geschehen, daß jeder der Schwellwertfühler ein eigenes Relais betätigt. Es wird also bei der hier gezeigten Anordnung das Ausgangssignal der einzelnen Schwellwertfühler 30, 31 und dem Entfernungsbegriffsanzeiger 3^ zugeleitet, der für jeden der Schwellwertfühler 30» 31* 32 ein Relais enthält. Die einzelnen Relais erzeugen, wenn sie erregt werden, jeweil^ein spezielles Ausgangssignal, das einen bestimmten der im System vorgesehenen Entfernungsbegriffe anzeigt.

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Um die einzelnen Relais und ihre Kontakte besser kenntlich zu machen, sind sie mit ihre Punktion (enlischsprachig) anzeigenden Buchstaben bezeichnet. So 1st das durch den Schwellwertfühler JO betätigte Relais, das einen kleinen Fahrzeugabstand anzeigt, mit LVSR, das durch den Schwellwertfühler Jl betätigte Relais, das einen mittleren Fahrzeugabstand anzeigt, mit MVSR und das durch den Schwellwertfühler J2 betätigte Relais, das einen großen Fahrzeugabstand anzeigt, mit HVSR bezeichnet.

Das System enthält ferner eine geeignete Empfängereinrichtung J6, welche die Streckengeschwindigkeitsgrenzsignale empfängt, auswählt und so übersetzt, daß sie eine der betreffenden Geschwindigkeitsgrenze entsprechende Qeschwindigkeitsbegriffsanzeige liefert. Im vorliegenden Falle dient hierfür beispielsweise ein mit tonmoduliertem Träger arbeitendes übertragungssystem. Bei einem derartigen System werden vorbestimmte Befehle, beispielsweise Halt- oder Geschwindigkeitsgrenzbefehle durch unterschiedliche Tonfrequenzen repräsentiert. Diese Tonfrequenzen werden den Übertragungszonen A, B und C durch die Tonübertrager I5, 16 bzw, 17 (Figt 1) zugeleitet. Die Empfängereinrichtung JS enthält einen geeigneten Signalkoppler, beispielsweise in Form der Spule JT, die eine beliebige Signalkopplungseinrichtung, die sich für das jeweilige übertragungssystem eignet, repräsentiert und also eine Antenne, eine Empfangsspule oder irgendeine andere geeignete Einrichtung sein kann.

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Da verschiedene Empfängereinrichtungen, die sich für das vorliegende System eignen, bekannt sind, soll hier auf diese Einrichtung nur kurz eingegangen werden. Bei z.B. einem FM-System enthält der Empfänger ein Eingangsfilter, das nur die gewünschten Frequenzen durchläßt, die anschließend in geeigneter Weise verstärkt, begrenzt und einem Diskriminator zugeleitet werden, wo die Tonfrequenzkomponente in bekannter Weise wiedergewonnen wird. Diese Tonfrequenzkomponente steuert dann den dazugehörigen Tonwähler, dessen Ausgang ein Relais sein kann.

Der am Signalkoppler 37 anstehende tonmodulierte Träger gelangt also zum Eingang eines geeigneten Trägerempfängers 39· Das Ausgangssignal des Trägerempfängers 39 gelangt gleichzeitig zu einer Anzahl von Tonwählern 41, 42, 43, 44 und 45» deren jeder lediglich auf eine vorbestimmte TonmodulatIonsfrequenz anspricht. Bs kann je nach den Erfordernissen des jeweiligen Regelsystems und der für das System erforderlichen Anzahl von verschiedenen streckenseitigen Befehlssignalen eine beliebig große Anzahl von Tonwählern verwendet werden. Im vorliegenden Falle werden für das System sowohl Geschwindigkeitsgrenz- als auch Zielbremsungssignale benötigt. Es ist daher für jedes dieser Signale ein Wähler vorgesehen. Und zwar spricht der Wähler 41 auf einen Nullgeschwindigkeitsgrenz-Ton (0), der Wähler 42 auf einen Zielbrems-Ton (TS), der Wähler 43 auf einen Langsam-Ton (LS), der Wähler 44 auf einen Mittelschnell-Ton (MS) und der Wähler 45 auf einen Schnell-Ton (HS) an.

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Die Ausgangssignale der einzelnen Wähler 41-45 liefern jeweils eine spezielle Geschwindiglceitsbegriffsanzeige entsprechend dem von der Strecke empfangenen Signal. Zweckmäßigerweise kann dies dadurch geschehen , daß das Ausgangsrelais des betreffenden Wählers bei seiner Betätigung den entsprechenden Geschwindigkeitsbegriff anzeigt. Um die Fehlersicherheit im Betrieb des Systems noch zu steigern, was häufig erwünscht und · in bestimmten Fällen, beispielsweise bei Nahschnellverkehrssystemen sogar erforderlich ist, kann eine geeignete Befehlssignal-Vorrangverschlußeinrichtung vorgesehen sein. Eine solche Vorrangverschlußeinrichtung sorgt dafür, daß das Fahrzeug, wenn infolge eines Fehlers zwei oder mehr Begriffsanzeigen gegeben werden, dem jeweils einschränkendsten Begriff folgt. Beispielsweise bewirkt ein Falschsignal vom Langsam-Wähler bei Anwesenheit eines richtigen Schnell-Signals, daß das Fahrzeug der Langsiun-Begriffsanzeige folgt.

Es werden daher im vorliegenden Falle die Ausgangssignale der einzelnen Wähler 41-45 durch eine Befehlssignal-Vorrangverschlußeinrichtung 48 einem Geschwindigkeitsbegriffsanzeiger 50 zugeleitet. Eine geeignete Verschlußeinrichtung ist in Fig. 3 gezeigt und wird später beschrieben. Der Geschwindigkeitsbegriffsanzeiger 50 enthält mehrere Relaisspulen, deren Anzahl der für das jeweilige System erforderlichen Anzahl von Begriffsanzeigen entspricht. Beispielsweise betätigt der Wähler 41 das Fernhalt-Relais RSR, der Wähler 42 sowohl das Zielbremsungsprogramni-

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Relais PPR als auch das Zielbremsungs-Relais PSR, der Wähler 4^ das Langsam-Relais LSR, und so weiter. Der Grund, weshalb das Zielbremsungsprogramm-Relais PPR vorgesehen und zusammen mit dem Zielbremsungs-Relais PSR betätigbar ist, wird noch erläutert · werden.

Um die verschiedenen Begriffs-Relais besser kenntlich zu machen, sind sie, wie vorstehend angegeben, jeweils mit den Erstbuchstaben der ihre Funktionen angebenden (englisahsprachigen) Wörter bezeichnet. Die verschiedenen Kontakte dieser Relais sind mit entsprechenden Bezeichnungen, erforderlichenfalls mit angehängten Ziffern, versehen.

Das System enthält ferner eine Anzahl von getrennten Sollwertsignal-Quellen, dargestellt in Fig. 2 durch die Potentiometer 54, 55, 56 und 57. Der Einfachheit halber sind nur vier solche Sollwertsignal-Quellen gezeigt, von denen die Quelle 54 ein Null-Sollgeschwindigkeitssignal, die Quelle 55 ein Langsam-Sollgeschwindigkeitssignal, die Quelle 56 ein Mittelschnell-Sollgeschwindigkeitssignal und die Quelle 57 ein Schnell-Sollgeschwindigkeitssignal liefert.

Entsprechend der einschränkendsten der vom Geschwindigkeits- und Entfernungsmeßteil des Systems gelieferten Begriffsanzeigen wird dann jeweils ein ganz bestimmtes der Sollgeschwindigkeitssignale gewänlt. Zu diesem Zweck ist ein Begriffsvorrangwähler vorgesehen, von dem eine Ausführungsform in Flg. 4 gezeigt ist, wobei die Relaiskontakte des Entfernungsbegriffsanzeigers 34'und

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des Geschwindigkeitsbegriffsanzeigers 50 mit entsprechendem Vorrangverschluß verschaltet sind. Die Anordnung wird später noch im einzelnen beschrieben werden.

Der Geschwindigkeits- und Entfernungsvorrangwähler 60, dessen wirkungsmäßige Verkopplung mit dem Entfernungsbegriffsanzeiger }4 und dem Geschwindigkeitsbegriffsanzeiger 50 durch die gestrichelten Linien 58 bzw. 59 in Fig. 2 angedeutet ist, wählt das der Begriffsanzeige niedrigster Ordnung entsprechende. Sollwertsignal, d.h. die jeweils einschränkendste der Geschwindigkeits- oder Entfernungsbegriffsanzeigen. Das gewählte Sollwertsignal gelangt zu einer. Vergleicherschaltung 62> die außerdem ein der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportionales Signal empfängt und ein entsprechendes Regelabweichungssignal erzeugt. Das der Istgeschwindigkeit proportionale Signal wird von einem Tachogenerator 65 geliefert, der zweckmäßigerweise von einer der Fahrzeugachsen angetrieben ist. Das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 62 repräsentiert also die Abweichung zwisqhen der Istgeschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Dieses Regelabwelchungs-, signal kann dazu verwendet werden, in geeigneter Weise den Antrieb, d.h. den Vortrieb oder die Bremsung des Fahrzeugs zu regeln.

Wenn die Erfindung in einem Fahrzeugregelsystem von beispielsweise der in der genannten«USA-Patentanmeldung Serial No. 418 132 beschriebenen Art angewendet werden soll, wird das Regelabweichungssignal Über einen Zielbremsungs-Relaiskontakt PSRjUnd einen Kontakt des Weltabstands-Relais HVSR₁ einer Ubersetzer-

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Wenn bei Anwesenheit eines anderen Fahrzeuges zwischen dem geregelten Fahrzeug und dem gewünschten Haltepunkt ein Zielbremsungssignal empfangen wird, wäre durch einfache übergabe an das Zielbremsungsregelsignal ein sicherer Betrieb nicht gewährleistet. Es ist jedoch erwünscht, daß das Zielbremsungsprogramm einsetzt, sobald das Zielbremsungssignal empfangen wird.

Etwaige in dieser Hinsicht auftretende Schwierigkeiten können beispielsweise dadurch behoben werden, daß der Eingang des Übersetzers 65 an einen geeigneten Bezugspotentialpunkt gelegt wird, so daß das Fahrzeug zum Halten gebracht wird, außer wenn das Entfernungsmeßsystem 22 eine einem Weiten Fahrz3Ugabstand entsprechende Entfernungsbegriffsanzeige liefert. Es wird daher, wie in Fig. 2 gezeigt, wenn PSR₁ erregt ist, infolge der Erregung von HVSR, das Signal von der Zielbremsungs-Regelschaltung über PSR₁ zum Eingang des Übersetzers 65 geleitet. Wenn dagegen HVSR₁ nicht erregt ist, was einen Fahrzeugabstand, xler kleiner als der dem Weitabstandsbegriff entsprechende Abstand ist, anzeigt, wird der Eingang des Übersetzers 65 über PSR₁ und HVSR₁ an den gewählten Bezugspotentialpunkt, repräsentiert durch das Potentiometer 75 gelegt, so daß das Fahrzeug zum Halten gebracht wird. Sobald das Hindernis zwischen dem geregelten Fahrzeug und dem gewünschten Haltepunkt aus dem Wege ist, so daß der Weitabstandsbegriff angezeigt wird, wird HVSR₁ erregt, so daß das Fahrzeug anschließend durch das Signal von der Zielbremsungs-Regelschaltung gesteuert werden kann.

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schaltung 65 und anschließend der Antriebssteuerung 70 des Fahrzeugs zugeleitet. Wie in der genannten USA-Patentanmeldung beschrieben, übersetzt die Übersetzerschaltung 65 das Regelabweichungssignal in ein Regelsignal, das gegenüber dem Bezugspotential sich lediglich in seiner Amplitude (nicht in seiner Polarität) ändert. Dieses Regelsignal beeinflußt dann entsprechend den Fahrzeugantrieb. Beispielsweise wird das Regelsignal der Antriebssteuerung 70 zugeleitet, die entsprechend diesem Signal die Vortriebskraft (den positiven Antrieb) oder die Bremskraft (den negativen Antrieb) des Fahrzeugs steuert. Die Antriebssteuerung 70, obwohl als einzelner Block gezeigt, steuert also sowohl den Vortrieb als auch die Bremsung.

Bei Erregung des Zielbremsungswählers im Empfänger 36 werden die Kontakte PPR und PSR betätigt. Bei Betätigung des Kontaktes PPR. wird die Zielbremsungs-Regelschaltung wirksam, während be I Betätigung des Kontaktes PSR₁ von der Geschwindigkeitsregelung auf die Zielbremsungsregelung übergeben wird. Beispielswelse wird der Fahrzeugantrieb, bis ein Zielbremsungssignal an Bord des Fahrzeuges empfangen wird, durch das Regelabweichungssignal gesteuert, das durch den Vergleich der Istgeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit gewonnen wird. Wenn dagegen im Fahrzeug ein Zlelbremsungsslgnal empfangen wird, muß der Fahrzeugantrieb durch das Regelabweichungssignal gesteuert werden, das durch Vergleich des Istabstandes des Fahrzeugs vom gewünschten Haltepunkt mit einem programmierten Sollabstand von diesem Punkt gewonnen wird. .

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Für die Erläuterung der Wirkungsweise des Systems sei angenommen, daß das Fahrzeug 10 sich zunächst in der Zone B bewegt, wie in Fig. 1 gezeigt, und daß sich voraus kein anderes Fahrzeug

oder sonstiges Hindernis befindet. Unter diesen Voraussetzungen liefert das Entfernungsmeßsystem 22 ein Entfernungssignal des maximalen Wertes, durch das sämtliche Schwellwertfühler 30* 31 und 32 erregt werden. Dadurch werden die Relaisspulen LVSR, MVSR und HSVR unter Betätigung der entsprechenden Kontakte erregt. Zugleich empfängt das Fahrzeug 10, da es innerhalb der Zone B fährt, von der Strecke ein die niedere Geschwindigkeitsgrenze anzeigendes Befehlssignal. Dadurch wird der Wähler 43 erregt, der seinerseits die Spule des Langsam-Relais LSR unter Betätigung von deren Kontakten erregt.

Bei Anzeige des Weitabstandsbegriffs und gleichzeitiger Anzeige des Langsambegriffs wird durch den Wähler 60 von der Signalquelle 55 das Langsam-Sollgeschwindigkeitssignal für den Vergleich mit dem vom Tachogenerator 65 gelieferten Istgeschwindigkeitssignal abgewählt.

Es sei nun angenommen, daß las Fahrzeug sich in einer Zone, beispielsweise der Zone A befindet, während sich voraus ein anderes Fahrzeug in einem solchen Abstand aufhält, daß der Nahabstandsbegriff angezeigt wird. Unter dieser Voraussetzung wird, selbst wenn das Fahrzeug aus der Zone A ein Schnell-Signal empfängt, vom Wähler 60 das Langsam-Sollgesehwindlgkeitssignal gewählt, wie es durch die Anwesenheit der Nahabstands-Begriffsanzeige gefordert wird.

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Da die Begriffsanzeige niedrigerer Ordnung, sei es Geschwindigkeit oder Entfernung, bestimmt, welches Sollgeschwindigkeitssignal für den Vergleich mit dem Istgeschwindigkeitssignal gewählt wird, kann sowohl durch das Geschwindigkeitsgrenzsignal als auch durch das Entfernungssignal eine Übersteuerungsgrenze für die Antriebssteuerung des Systems gegeben werden.

Ein fehlersicherer Betrieb des Systems wird mittels der Befehlssignal-Vorrangverschlußeinrichtung 48 erzielt. Hierfür kann man an sich eine beliebige geeignete Anordnung verwenden. Pig. 3 zeigt eine spezielle Ausführungsform, die mit einem geeigneten Verschluß der Wählerrelaiskontakte arbeitet. Und zwar ist den einzelnen Wählern 41-45 ein mit angehängten Buchstaben "a" bezeichneter Kontaktsatz zugeordnet. Beispielsweise ist der zum Wähler 41 gehörige Kontaktsatz mit 41a, der zum Wähler 42 gehörige Kontaktsatz mit 42a usw. und der zum Wähler 45 gehörige Kontaktsatz mit 45a bezeichnet. Die entsprechenden Kontakte 4la-45a werden jeweils dann erregt, wenn der betreffende Wähler die entsprechende Tonfrequenz empfängt.

Im Betrieb wird der Steuerstrom dem Trägerempfänger 39 über die Leiter 75 und 76 zugeleitet. Die verschiedenen Kontakte 4la-45a steuern, wenn sie betätigt werden* die Erregung der verschiedenen Befehlsrelaisspulen, d.h. in diesem Falle das Relais RSR, das Relais PPR, das Relais PSR, das Relais LSR, das Relais MSR (Mittelschnell-Relais) und das Relais HSR (Schnell-Relais).

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Wie man aus Fig. 3 sieht, sind die Kontakte 4la-45a mit Vorrangverschluß so verschaltet, daß die Nullgeschwindigkeit den ersten Rang, die Zielbremsung den nächsten Rang usw. und die Schnell-Geschwindigkeit den letzten Rang hat. Wenn daher dem Nullgeschwindigkeitswähler 4l vom Trägerempfänger 39 ein NuIlgeschwindigkeits-Ton zugeleitet wird, wird der Kontakt 4la betätigt, wodurch das Fernhält-Relais RSR entregt und außerdem die Stromzufuhr (Leiter 75) nach den übrigen Kontakten 42a-45a unterbrochen wird, so daß keine der Bedingungen höherer Ordnung erfüllt werden kann, selbst wenn infolge eines Fehlers zugleich einem der anderen Wähler 42-45 ein Tonsignal zugeleitet wird. Ebenso wird, wenn der Zielbremsungswähler 42 unter Betätigung des Kontaktes 42a erregt wird, gleichzeitig der Steuerstrom von den Kontakten 4^a, 44a und 45a weggenommen, so daß die Relais LSR, MSR und HSR nicht erregt werden können. Die gleiche Hierarchie wird durch die gesamte Vorrangstufenleiter beibehalten. Dadurch ist ein einwandfreier Schutz gegen ein Versagen gegeben, das sich daraus ergibt, daß irrtümlicherweise ein Wähler höherer Ordnung und ein Wähler niedrigerer Ordnung gleichzeitig erregt werden. Da die niedrigere Ordnung stets den Vorrang hat, ist ein fehlersicherer Betrieb gewährleistet. Um ferner sicherzustellen, daß das Zielbremsungsprogramm einsetzt, wenn ein Zielbremsungssignal empfangen ist, werden bei Betätigung des Zielbremsungswählerkontaktes sowohl das Zielbremsungs-Relais (PSR) als auch das Zielbremsungsprogramm-Relais PPR erregt.

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Die vorstehend beschriebene Vorrangverschlußanordnung ist lediglich beispielsweise angeführt und gehört an sich nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung. In Fällen, wo ein fehlersicherer Betrieb erwünscht ist, kann diese oder eine andere geeignete Vorrangverschlußanordnung verwendet werden. In Fällen, wo ein fehlersicherer Betrieb nicht von so großer Wichtigkeit ist, braucht eine solche Anordnung nicht vorgesehen zu sein.

Die Wahl des Sollgeschwindigkeitssignals durch den Geschwindigkeits- und Entfernungsbegriffswähler 60 kann an sich in beliebiger Weise erfolgen. Eine hierfür beispielsweise geeignete Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt. Dort sind die Kontakte der Relais des Entfernungsbegriffsanzeigers 34 und des Geschwindigkeitsbegriff sanzeigers 50 unter Vorrangverschluß verschaltet. In Fig. sind sämtliche Relaiskontakte in denjenigen Stellungen gezeigt, die sie einnehmen, wenn die dazugehörigen Relaisspulen entregt sind. Für den sicheren Betrieb ist das Relais RSR normalerweise erregt, und es wird bei Empfang eines Nullabstands-Signals entregt. Sämtliche anderen Relais sind dagegen normalerweise entregt und werden erregt, wenn der dazugehörige Wähler oder Schwellwertfühler erregt wird.

Wie in Fig. 3 sind die Sollgeschwindigkeltssignalquellen für Null, Langsam, Mittelschnell und Schnell durch die Potentiometer 54, 55, 56 und 57 repräsentiert. Die Sollgeschwindigkeitssignalquellen sind über eine Serie von Relalskontakten an die Signalleitung 8o anschaltbar, die mit dem einen Eingang der Vergleicherschaltung 62 verbunden ist. Die Anordnung der Relais-

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kontakte 1st so getroffen, daß eine bestimmte Sollgeschwindigkeitssignalquelle lediglich dann auf die Signalleitung 8o geschaltet werden kann, wenn eine bestimmte Kombination von Relais in sowohl dem Entfernungsbegriffsanzeiger jj4 als auch dem Geschwindigkeitsbegriffsanzeiger 50 betätigt wird. Solange beispielsweise ein Null-Geschwindigkeitsgrenzsignal anwesend ist, ist die Signalleitung 80 über den Kontakt von RSR auf das Potentiometer 54 geschaltet, wodurch das Fahrzeug zum Halten gebracht wird. Entsprechend ist, selbst wenn ein Null-Geschwindigkeitsgrenzsignal nicht anwesend ist, die Signalleitung 80 trotzdem auf das Potentiometer 54 für die Null-Sollgeschwindigkeit geschaltet, wenn das Entfernungsmeßsystem nicht mindestens eine Nahabstands-Begriffsanzeige unter Betätigung des Kontaktes LVSR.. liefert. Das heißt, wenn die Ausgangsgröße des Entfernungsmeßsystems 22 nicht so groß ist, daß mindestens das Nahabstands-Relais LVSR erregt wird, wird das Fahrzeug selbst dann zum Halten gebracht, wenn ein Geschwindigkeitsgrenzsignal Schnell, Mittelschnell oder Langsam anwesend ist*

Das Potentiometer 55 für die Sollgeschwindigkeit Langsam kann auf die Signalleitung 8O geschaltet werden, solange kein Null-Geschwindigkeitsgrenzsignal anwesend ist sowie mindestens eine Nahabstands-Begriffsanzeige und eine Geschwindigkeitsbegriffsanzeige Langsam, Mittelschnell oder Schnell anwesend sind. Es wird also, wenn sowohl RSR als auch LVSR, betätigt sind, die Signalleitung 8O bei Betätigung des Kontaktes LSR-. auf das

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Potentiometer 55 geschaltet. Ebenfalls wird die Signalleitung 8o auf das Potentiometer 55 geschaltet, wenn MSR, oder HSR, betätigt ist, jedoch weder HVSR₁ noch MVSR₁ betätigt worden ist. Das heißt, wenn entweder HVSR₁ oder MVSR₁ sowie entweder MSR₁ oder HSR₁ betätigt worden sind, kann ohne Gefahr eines der Potentiometer für Sollgeschwindigkeitssignale höherer Ordnung auf die Signalleitung 80 geschaltet werden.

Entsprechend wird das Potentiometer 57 für die Sollgeschwindigkeit Schnell dann auf die Signalleitung 80 geschaltet, wenn kein Null-Geschwindigkeitsgrenzsignal anwesend ist, die Abstandsbegriffsanzeigerelais für Nah, Mittel und Weit unter Betätigung der Kontakte LVSR₁, MVSRp und HVSRu erregt worden sind und eine Schnell-Geschwindigkeitsbegriffsanzeige unter Betätigung des Kontaktes HSR,, jedoch keine Geschwindigkeitsbegriffsanzeige niedrigerer Ordnung, die eine Betätigung von entweder LSR₂, oder MSR, zur Folge haben würde, gegeben ist. In entsprechender Weise läßt sich verfolgen, wie die Signalleitung 80 auf das Potentiometer für die mittelschnelle Sollgeschwindigkelt geschaltet wird.

Man sieht also, daß die verschiedenen Relaiskontakte der Entfernungs- und Geschwindigkeitsbegriffsanzeige-Relais unter Vorrahgverschluß so verschaltet sind, daß die Anzeigen niedrigerer Ordnung jeweils den höheren Rang haben. So haben beispielsweise die Mullgeschwindigkeit und ein Fahrzeugabstand, der kleiner ist als der Nahabstandsbegriff den ersten Rang, der Nahabstand den nächsten Rang, die langsame Geschwindigkeit den nächsten Rang,

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der Mittelabstand den nächsten Rang usw. und die schnelle Geschwindigkeit den letzten Rang.

Die verschiedenen Schaltungselemente der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind in den Zeichnungen nur schematisch wiedergegeben, um die Darstellung so klar urid übersichtlich wie möglich zu machen. Auf die Wiedergabe spezieller Schaltungseinzelheiten wurde aus diesem Grunde verzichtet.

Es ist klar, daß sich die Erfindung in verschiedener Weise und natürlich auch anders, als in den Zeichnungen gezeigt und vorstehend beschrieben, realisieren und ausgestalten läßt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.) Automatisches Regelsystem für die Betriebssteuerung von Fahrzeugen in Abhängigkeit von örtlichen Streckenbedingungen, gekennzeichnet durch eine Empfangseinrichtung, die bei Empfang von Höchstgeschwindigkeitsgrenzen repräsentierenden Signalen von der Strecke selektiv Anordnungen erregt,· die an Bord des Fahrzeugs entsprechende Geschwindigkeitsbegriffsanzeigen erzeugen; eine an Bord des Fahrzeugs befindliche Einrichtung, die ein Entfernungssignal ableitet, das in seiner Größe mit zunehmendem Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem voraus befindlichen Hindernis ansteigt; eine Einrichtung, die bei Empfang des Entfernungssignals selektiv Anordnungen erregt, die eine Anzahl von diskreten Entfernungsbegriffsanzeigen erzeugen; eine Anzahl von Sollwertsignalquellen; eine Wählereinrichtung, die entsprechend der jeweiligen Begriffsanzeige niedrigster Ordnung eine entsprechende der Sollwertsignalquellen wählt; und eine Einrichtung, die das gewählte Sollwertsignal mit einem der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportionalen Signal unter Erzeugung eines Regelabweichungssignals vergleicht·

   2.) Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen, welche die Geschwindigkeit s- und Entfernungsbegriffsanzeigen erzeugen, Relais sind.

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   J5.) Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählereinrichtung eine Vorrangverschlußanordnung der Kontakte der Relais enthält, welche die Geschwindlgkeits- und Entfernungsbegriffsanzeigen erzeugen. «

   4.) Regelsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung, die eine Anzahl von diskreten Entfernungsbegriffsanzeigen erzeugt, eine Anzahl von Kanälen mit jeweils einem Schwellwertfühler enthält, wobei jeder dieser Schwellwertfühler bei einem anderen Pegel des Entfernungssignals eine Ausgangsgröße liefert.

   5.) Regelsystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennze i chnet , daß die das Entfernungssignal erzeugende Einrichtung ein En tfernungsmeßsystem enthält, bei dem ein kontinuierliches Entfemungssignal aus Wellenenergie abgeleitet wird, die in einer längs der Fahrstrecke des Fahrzeugs verlaufenden übertragungsleitung übertragen und reflektiert wird.

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