DE1939016C3 - Schaltungsanordnung zum Vermeiden von Meßfehlern bei der Doppler-Geschwindigkeitsmessung - Google Patents

Description

jedem Nulkhirchgang des Dopplerfrequenzschwin- £ungszuges aus letzterem ein Voreinstellimpuls abgeleitet und durch die VoreinsteUunpulse jeder <2er Zähler kurz vor Beginn seines Vorwärts-Zählintervalls auf eine von der Zählfrequenz, z. B. 10 kHz, in ihrer Größsnord- S nung abhängige vorgegebene Zahl, z. ß. 10, voreingestellt wird, daß das Zährvohimen der einzelnen Zähler 50 groß gewählt ist, daß bei der erwartungsgemäß längstmöglichen halben Dopplerperiode die Zahlstelle mit der höchiien Wertigkeit bei Vorwärtszählung mit Sicherheit nicht benutzt wird, und daß das gewünschte Signal aus der im Fall eines Amplitudeneinbruchs bei der Rückwärtszählung über Null hinausgehenden Zählung abgeleitet wird.

Dieses erfindungsgemäß erzeugte Signal ist in Weiterbildung der Erfindung zum Oberbrücken der gefährlichen Amplitudeneinbrüche in den Dopplerschwingungszügen direkt auswertbar. Hierzu wird zweckmäßigerweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eingangsseitig die Serienschaltung aus einer Verzögerungsleitung, den Ruhekontakten eines Relais und den Wicklungen eines Drehstrommotors in der genannten Reihenfolge parallel geschaltet und die Verzögerung der Verzögerungsleitung gleich der Anzugsverzögerung des Relais gewählt Weiterhin wird vorgesehen, erstens daß die Erregerwicklung des Relais an den Ausgang der Schaltungsanordnung geschaltet ist, wodurch bei Auftreten eines Signals am Ausgang der Schaltungsanordnung die Ruhekontakte geöffnet werden, zweitens, daß an den Drehstrommotor ein Einphasen-Wechselstromgenerator angekuppelt ist, der eine der Dopplerfrequenz proportionale Frequenz abgibt, und drittens, daß der Rotor des Motors und/oder Generators mit einem derartig hohen Trägheitsmoment ausgerüstet ist, da£ die Rotorbewegung während der Dauer von Amplitudeneinbrüchen im Dopplerschwingungszug nicht aufhört

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Darin sind zwei Vorwärts-/ Rückwärtszähler 1 bzw. 2 vorgesehen, denen zwei um 180° gegeneinander phasenverschobene Schaltsignale χ und X an ihren Zählrichtungssteuereingängen zugeführt werden. Diese Schaltsignale sind im Signal-Zeitdiagramm der F i g. 2 in den Zeilen 2 und 3 gezeigt und aus dem in Zeile 1 der Fig.2 gezeigten Dopplerschwingungszug fp aibgeleitet, derart, daß ihre Grundfrequenz der augenglkklichen Dopplerfrequenz gleich ist Vorzugsweise sind die Schaltsignale, wie gezeigt muanderförmig. Durch die Schaltsignale wird erreicht daß die augenblicklichen Zählrichtungen der beiden Zähler immer unterschiedlich sind, dh, während der eine Zähler vorwärts zählt ist der andere auf Rückwärtszählung geschaltet und umgekehrt Die Zählrichtungsum schaltung der !beiden Zähler erfolgt zweckmäßigerweise bei jedem Nulldurchgang des Dopplerfrequenzschwingungszuges. Bei jedem dieser Nulldurchginge wird aus dem Dopplerfrequenzschwingungszug ein voreinstellimpuls L1 und L 2 abgeleitet Diese VoreinsteUimpulse sind in den letzten beiden Zeilen der Fig.2 gezeigt Rechts in der F i g. 2 befinden sich Darstellungen auf die Zeilen bezogener Binärgrößen 0 und L Mittels der VoreinsteUimpulse wird jeder der Zähler kurz vor Beginn seines eigenen Vorwärtszählintervalls auf eine von der Zählfrequenz, z. B. 10 kHz, in ihrer Größenordnung abhängige vorgegebene Zahl, z. B. 10, voreingestellt Die Zählfrequenz entstammt einem Oszillator O mit nachgeschiltetem Impulsformer IF. Das Zählvolumen jedes der zwei Zähler ist so groß gewählt, daß bei der erwartungsgemäß längstmöglichen halben Dopplerperiode die Zählstelle mit der höchsten Wertigkeit nicht benutzt wird. Das gewünschte, den Fehler erkennbar machende Signal wird dann aus der im Fall eines Amplitjdeneinbruchs bei der Rückwärtszählung über Nuii hinausgehenden Zählung abgeleitet wobei vorausgesetzt ist daß während der Dauer aufeinanderfolgender Vor- und Rückwärtszählungen sich die Dopplerfrequenz allenfalls geringfügig ändert Bei fehlendem Amplitudeneinbruch während aufeinanderfolgender Vor- und Rückwärtszählungen wird nämlich am Ende der Rückwärtszählung normalerweise etwa die voreingesteüte Zahl, im Beispielsfall 10, wieder erreicht Tritt jedoch während der Rückwärtszählung ein AmplUudeneinbruch auf, so zählt der Zähler wegen des dann fehlenden Voreinstellimpulses und der dann ausbleibenden Umschaltung auf Vorwärtszählung über Null hinaus, was zur Benutzung der Zählstelle mit der höchstmöglichen Wertigkeit führt Beim Binärzähler wird hierbei das Flip-Flop mit der höchsten Wertigkeit von 0 auf L gesetzt sobald nach Erreichen des Zählwertes Null der Zähler in Rückwärtsrichtung weiterzählt so daß hierbei das L-Signal des Flip-Flops mit der höchsten Wertigkeit direkt als Fehlersignal benutzbar ist

Die voreingestellte Zahl, im Beispielsfall 10, wird empirisch gewählt und ermöglicht die Vermeidung von Fehlalannen.

Vorteilhafterweise ist wie in F i g. 1 gezeigt an die Ausgänge der Zähler 1 und 2 eine Oder-Schaltung mit nachfolgendem Monoflop angeschlossen, an dessen Ausgang das gewünschte Signal abnehmbar ist

Fig.3 zeigt eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zum gewinnen der Schaltsignale χ und χ aus dem jeweiligen Dopplerschwingungszug /b. Letzterer wird einem Gegentakttransformator T_r zugeführt an den zwei Verstärkerstufen mit Transistoren T\ und T₂ angeschlossen sind. Diese steuern ein Flip-Flop FF, an dessen Ausgängen die Schaltsignale χ und χ direkt abgreifbar sind.

Vorteilhafterweise werden die VoreinsteUimpulse L1 und L 2 aus den Schaltsignalen χ und Jr in der in F i g. 3 gezeigten Weise durch Differenzierung mittels der Differenzierglieder, bestehend aus den Kondensatoren Q und Ci und den Widerständen R\ und Rz, abgeleitet denen zur Auswahl der den positiven Flanken des x- bzw. Jf-Signals entsprechenden negativen VoreinsteUimpulse L1 und L 2 Nand-Gatter Gi und Gi nachgeschaltet sind.

Im Blockschaltbild der F i g. 4 ist die gesamte in F i g. 1 und 3 gezeigte Schaltungsanordnung mit Frequenzdiskriminator bezeichnet Diesem ist ein Relais R mit zwei Ruhekontakten λ und /5 nachgeschaltet Ein am Ausgang des Frequenzdiskriminators auftretendes Signal erregt das Relais R und führt zur öffnung der beiden Ruhekontakte η und /5. Somit gelangt bei der Schaltungsanordnung nach Fig.3 der mittels einer Laufzeitkette verzögerte und mittels eines Verstärkers verstärkte Dopplerschwingungszug ίο so lange auf die Wickhing eines Drehstrommotors, wie beim Amplitudeneinbruch im Dopplerschwingungszug auftritt der zu einem Ausgangssignal des Frequenzdiskriminators führt Die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung ist gleich der Ansprechverzögerung des Relais R gewählt und beträgt im praktischen Ausführungsbeispiel größenordnungsmäßig 5 msec Der Rotor R des Drehstrommotors dreht sich, abgesehen vom Schlupf, mit der Döppienrequenz. An den Rotor R ist ein

Einphasen-Wechselstromgenerator angeschlossen, an dessen Kollektoren das von Schwankungen des Dopplersignals abhängige Ausgangssignal /b' entnommen werden kann, wozu das Trägheitsmoment des Rotors R und/oder des Generators so groß gewählt ist, daß über die Dauer eines Signaleinbruchs hinweg die Frequenz fd praktisch unverändert bleibt.

Fig.5 zeigt als weitere Ausführungsform der Erfindung eine Schaltungsanordnung für die Umwandlung der mit Amplitudeneinbrüchen behafteten Dopp-

lerschwebungsfrequenz f_D in eine frequenzproportionale Gleichspannung zum Zwecke dei Geschwindigkeitsanzeige oder Geschwindigkeitssteuerung des angemessenen Fahrzeuges sowie eine Anordnung für die Unterdrückung der Wirkung vor Amplitudeneinbrüchen' auf das frequenzproportionale GleichspannungssignaL Durch die Beschriftung ir F i g. 5 dürfte die Wirkungsweise der dargestellter Schaltungsanordnung ohne weiteres aus dem Vorange henden herleitbar sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Vermeiden von Meßfehlern, die bei einer nach dem Rückstrahlprinzip mit Auswertung der Dopplerschwingungen arbeitenden Anordnung zur Überwachung und ggf. Steuerung der Fahrzeugbewegungen und/oder -geschwindigkeiten auf Schienen- und/oder anderen Straßen infolge kurzzeitiger, ggf. mehrere Dopplerperioden andauernder Amplitudeneinbrüche in den DopplerschwingungszOgen auftreten können, vorzugsweise zur Verwendung im Eisenbahnrangierdienst bei der automatischen Gleisbremssteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines Signals, das zum Kenntlichmachen des tatsächlichen Auftretens eines einen Meßfehler verursachenden Amplitudeneinbruchs heranziehbar ist, zwei um 180° gegeneinander phasenverschobene Schaltsignale mit einer der augenblicklichen Dopplerfrequenz gleichen Frequenz erzeugt und den Zählrichtungs-Steuereingängen zweier Vorwärts-/ Rückwärtszähler getrennt derart zugeführt werden, daß die augenblicklichen Zählrichtungen der beiden Zähler immer unterschiedlich sind und daß die Zählrichtungsumschaltung der beiden Zähler bei jedem Nulldurchgang des Dopplerfrequenzschwingungszuges erfolgt, daß bei jedem Nulldurchgang des Dopplerfrequenzschwingungszuges aus letzterem ein Voreinstellimpuls abgeleitet und durch die Voreinstellimpulse jeder der Zähler kurz vor Beginn seines Vorwärts-Zählintervalls auf eine von der Zählfrequenz, z. B. 10 kHz, in ihrer Größenordnung abhängige vorgegebene Zahl, z. B. 10, voreingestellt wird, daß das Zählvolumen der einzelnen Zähler so groß gewählt ist, daß bei der erwartungsgemäß längsmöglichen halben Dopplerperiode die Zählstelle mit der höchsten Wertigkeit bei Vorwärtszählung mit Sicherheit nicht benutzt wird, und daß das gewünschte Signal aus der im Fall eines Ampiitudeneinbruchs bei der Rückwärtszählung über Null hinausgehenden Zählung abgeleitet wird

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Zähler ausgangsseitig Ober eine Oder-Schaltung ein Monoflop angeschlossen ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß eingangsseitig parallel zu der Schaltungsanordnung die Serienschaltung aus einer Verzögerungsleitung, den Ruhekontakten eines Relais und den Wicklungen eines Drehstrommotors liegt, daß die Verzögerung der Verzögerungsleitung gleich der Anzugsverzögerung des Relais gewählt ist, daß die Erregerwicklung des Relais an den Ausgang der Schaltungsanordnung geschaltet ist, wodurch bei Auftreten eines Signals am Ausgang der Schaltungsanordnung die Ruhekontakte geöffnet werden, daß an den Drehstrommotor ein Einphasen-Wechselstromgenerator angekuppelt ist, der eine der Dopplerfrequenz proportionale Frequenz abgibt und daß der Rotor des Motors und/oder Generators mit einem derartig hohen Trägheitsmoment ausgerüstet ist, daß die Rotorbewegung während der Dauer von Amplitudeneinbrüchen im Dopplerschwingungszug nicht aufhört und möglichst konstant bleibt

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Vermeiden von Meßfehlern, die bei einer nach dem Rückstrahlprinzip mit Auswertung der Dopplerschwingungen arbeitenden Anordnung zur Überwachung und S gegebenenfalls Steuerung der Fahrzeugbewegungen und/oder -geschwindigkeiten auf Schienen- und/oder anderen Straßen infolge kurzzeitiger, gegebenenfalls mehrere Dopplerperioden andauernder Amplitudeneinbrüche in den Dopplerschwingungszügen auftreten

ίο können.

Derartige Überwachung- und/oder Steuerungsanordnungen werden bekanntlich bei der automatischen Gleisbremssteuerung im Eisenbahnrangierdienst häuflg benutzt, sind aber auch zur Verkehrsüberwachung,

is beispielsweise in Schiffahrtskanälen, benutzbar. Die einzelnen Fahrzeuge werden hierbei meist impulsfrei nach dem Dauerstrich-Verfahren mit elektromagnetischen Wellen beispielsweise einer Wellenlänge von etwa 3 cm gerichtet angestrahlt Durch Mischung der

vt Sendeschwingungen mit empfangenen, am jeweiligen Fahrzeug zuvor reflektierten Schwingungen sind Dopplerschwingungszüge gewinnbar, aus denen einerseits eine Information über die radiale Relativgeschwindigkeit der einzelnen Fahrzeuge gegenüber dem Meßort und andererseits durch Abzählung der Dopplerperioden über die Änderung des Abstandes des jeweils angemessenen Fahrzeuges vom Meßort hinsichtlich radialer Richtung und Größe. Bei der Gleisbremssteuerung im Eisenbahnrangierdienst werden diese Informationen zusätzlich zum Fahrzeuggewicht zum automatischen Errechnen der erforderlichen Bremskraft herangezogen, um zu gewährleisten, daß das automatisch gebremste Fahrzeug an einer vorgegebenen Stelle zum Halten kommt

Die in praktisch eingesetzten Anordnungen der vorerwähnten Art gewonnenen Dopplerschwingungszüge unterliegen aus unvermeidlichen physikalischen Gründen bekanntlich Phasen- und Amplitudenschwankungen. Diese Phasenschwankungen treten üblicherweise nur sehr kurzzeitig, bezogen auf eine Dopplerperiode, auf, so daß sie auf die Funktior.ssicherheit der Anordnung praktisch keinen schädigenden Einfluß nehmen. Die Amplitudeneinbrüche in den Dopplerschwingungszügen erstrecken sich häufig jedoch über mehrere Dopplerperioden und können eine Fahrzeuggeschwindigkeit Null vortäuschen. In der Gleisbremsanlage wird dann häufig die Bremse gelöst, was zu Materialbeschädigungen führen kann und eine erhöhte Unfallgefährdung auslöst

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der einleitend genannten Art zum Vermeiden derartiger Meßfehler anzugeben, die besonders vorteilhaft zur Verwendung im Eisenbahnrangierdienst bei der automatischen Gleisbremssteuerung einsetzbar ist

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines Signais, das zum Kenntlichmachen des tatsächlichen Auftretens eines einen Meßfehler verursachenden Amplitudeneinbruchs heranziehbar ist, zwei um 100° gegeneinander phasenverschobene Schaltsignale mit einer der augenblicklichen Dopplerfrequenz gleichen Frequenz erzeugt und den Zählrichtungs-Steuereingängen zweier Vorwärts-/Rückwärtszähler getrennt derart zugeführt werden, daß die augenblicklichen Zählrichtungen der beiden Zähler immer unterschiedlich sind und daß die Zählrichtungsumschaltung der beiden Zähler bei jedem Nulldurchgang des Dopplerfrequenzschwingungszuges erfolgt daß bei