DE2114621C3

DE2114621C3 - Verfahren zur selbsttätigen, abstandgesicherten Brems- und Fahrsteuerung von auf derselben Bahn oder Spur befindlichen Fahrzeugen

Info

Publication number: DE2114621C3
Application number: DE2114621A
Authority: DE
Inventors: Conrad Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Helmcke; Hans J. 2150 Buxtehude Wendt
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Wendt Hans Joachim Dipl-Ing 2150 Buxtehude D
Priority date: 1971-03-26
Filing date: 1971-03-26
Publication date: 1979-06-21
Also published as: SE382952B; US3790780A; FR2131433A5; DE2114621A1; GB1370165A; AT319104B; DD95597A5; DE2114621B2; NL7203424A; JPS5648335B1; IT950452B

Description

Die Erfindung betrifft °in Ver'ihren zur selbsttätigen, abstandgesicherten Brem,«- und Fahrsteuerung von auf derselben Bahn oder Spur befind^l:c.hen Fahrzeugen mit den im Oberbegriff des Anspruchs genannten Merkmalen. Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 35 33 061 bekannt

Von Nahverkehrs- und Stadtbahnen werden in zunehmendem Maße höhere Beförderungsleistungen bei günstigen Reisegeschwindigkeiten verlangt. Diese beiden Bedingungen lassen sich jedoch nur bei einer sehr dichten Belegung der einzelnen Streckenabschnitte gleichzeitig erfüllen. Der Folgesicherung der Fahrzeuge kommt damit eine besondere Bedeutung zu.

In neuerer Zeit werden daher zunehmend sogenannte linienförmige Beeinflussungssysteme entwickelt, die neben den Aufgaben der Sicherung durch kontinuierliche Geschwindigkeitsüberwachung auch eine selbsttätige Brems- und Fahrsteuerung der einzelnen Fahrzeuge übernehmen. Zwischen Strecke und Fahrzeug werden Werte für die jeweils zulässige Höchstgeschwindigkeit als Fahrbefehle übertragen und die Tendenz dieser Geschwindigkeiten für die vorausliegende Strecke angegeben. Die Einrichtungen zur Fahrbefehlbildung befinden sich dabei jeweils an solchen Stellen, an denen für einen größeren Bereich, also zentral, Informationen zur Verfügung stehen.

Derartige Systeme haben gegenüber den üblichen, punktförmig wirkenden Lichtsignalsystemen den Vorteil, daß an einem Gefahrenpunkt oder an einer Langsamfahrstelle nur noch ein verkürzter Sicherheitsabstand einzuhalten ist Als Schutzstrecke braucht jeweils nur der bei der Geschwindigkeitsüberwachung ermittelte Bremsweg aus der letzten, niedrigsten Prüfgeschwindigkeit freigehalten zu werden. Dadurch verkürzen sich die sogenannten Folgezeiten ganz beträchtlich.

Nachteilig bei solchen Beeinflussungssystemen ist jedoch die dort vorgesehene bzw. notwendige Zentralisierung der Fahrbefehlbildung, und zwar im Hinblick auf die daraus resultierenden verhältnismäßig hohen, systembedingten Verzögerungszeiten für das Bilden und Obertragen von Befehlen. Diese Verzögerungszeiten sind zwar bei den bisher angestrebten 90-Sekunden-Folgeieiten ohne weiteres vernachlässigbar, jedoch nicht bei wesentlich kürzeren Folgezeiten von wenigen Sekunden, wie sie z. B. für geplante Bahnen mit

ίο sogenannten Individual-Verkehrsmitteln (Kabinen od. dgl.) in Betracht kommen. In diesem Fall ist eine linienförmige Beeinflussung der Fahrzeuge zumindest in Frage gestellt Wenn nämlich während einer Folgezeit von wenigen Sekunden sämtliche auf der Strecke

Vj befindlichen Fahrzeuge überwacht werden sollen, dann ist die pro Fahrzeug zur Verfugung stehende Zeit so gering, daß eine zentrale Standortabfrage und Geschwindigkeitsüberwachung nicht mehr möglich ist
Werden Folgezeiten von wenigen Sekunden angestrebt, dann muß jedes Fahrzeug im wesentlichen unabhängig von bestimmten Bezugspunkten der Sirekke seine Geschwindigkeit und seinen Abstand zu einem vorausbefindlichen Fahrzeug selbst regeln. Hierzu ist bereits eine Einrichtung zur Abstandsicherung von Zügen bekannt (US-PS 27 02 342), bei der beim nachfolgenden Zug eine mit dessen Geschwindigkeit sich ändernde Spannung (geschwindigkeitsabhängiger Sollwert) mit einem den Abstand vom vorausbefindlichen Zug bestimmenden Signal verglichen wird, welches zu diesem Zweck vom nachfolgenden Zug ausgesendet vom vorausbefindlichen Zug reflektiert und schließlich vom nachfolgenden Zug wieder empfangen wird (Reflexionsverfahren). Dieses gesendete Signal ändert sich also lediglich mit dem Abstand zwischen beiden Zügen. Bei der bekannten Einrichtung sind somit nur der Abstand zwischen den beiden Zügen und die Geschwindigkeit des nachfolgenden Zuges Kriterien für dessen Abstandsicherung. Durch den vorgenannten Vergleich soil ledi^firh in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des nachfolgenden Zuges dort ein Warn-Signal erzeugt werden, falls dieser bei dem durch das ausgesendete Signal ermittelten Abstand (vom vorausbefindlichen Zug) die Geschwindigkeit vermindern muß. Beim nachfolgenden Zug wird immer dann ein Warn-Signal erzeugt und gegebenenfalls eine Bremsung ausgelöst, wenn der bei der gefahrenen Geschwindigkeit des nachfolgenden Zuges für eine Bremsung erforderliche Weg unterschritten wird.

Eine derartige Verfahrensweise ohne Beriicksichtigung der Geschwindigkeit des vorausbefindlichen Zuges ist zumindest bei Fahrabständen ungeeignet, welche kleiner als der absolute Bremsweg des nachfolgenden Zuges sind. Um solche Fahrabstände, d. h. Folgezeilen von wenigen Sekunden bei spurgebundenen Fahrzeugen realisieren zu können, ist das Erfassen nicht nur des Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen und der Geschwindigkeit des nachfolgenden Fphrzeuges, sondern auch noch der Geschwindigkeit des vorausbefindlichen Fahrzeuges eine unbedingte Notwendigkeit. Diese Bedingung wird auch bei einem bekannten Verfahren zur Abstandsicherung Von Zügen nicht erfüllt (DE-PS 8 95 170, S. 2. Zeilen 45 bis 63), bei dem der vorausfahrende Zug Kurzwellen aussendet, die vom nachfolgenden Zug empfangen werden. Hierbei dient nämlich lediglich der Energieinhalt der von einem Empfänger des nachfolgenden Zuges aufgenommenen Schwingungen als Kriterium für die Auslösung eines den

Abstand sichernden Signais, und zwar erfolgt die Signalauslösung beim Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes.

Bei einer Vorrichtung zur Feststellung der Annäherung zwischen sich bewegenden Fahrzeugen (DE-OS 20 02 616) sendet ein Sender des jeweils vorausbefindlichen Fahrzeugs ein Signal nach rückwärts aus, dessen intensität direkt proportional zur Geschwindigkeit (des sendenden Fahrzeugs) geändert wird. Das Signal ist somit für daa nachfolgende, empfangende Fahrzeug gleichzeitig Abstands- und Geschwindigkeitsinformationsträger. Wenn aber das vorausbefindliche, sendende Fahrzeug mit Höchstgeschwindigkeit fährt und somit nur eine geringe Gefahr hinsichtlich eines Auffahrens für das nachfolgende Fahrzeug besteht, gerade dann sendet der Sender des vorausbefindlichen Fahrzeugs ein Signal von solcher Intensität aus, wie es eigentlich nur im Stillstand dieses Fahrzeugs zur Abstandsicherung erforderlich ist Dies bedingt nicht nur einen zu großen Verbrauch an Sendeenergie und damit eine relativ große Störung der Umwelt, sonde^rn es sind für den Stillstand beim sendenden Fahrzeug auch noch zusätzliche Maßnahmen zum Aussenden eines Warnsignals zu treffen. Darüber hinaus hat die bekannte Vorrichtung noch den Nachteil, daß bei der Berechnung eines Sicherheitsabstandes die Geschwindigkeit des nachfolgenden, empfangenden Fahrzeugs nicht miteinbezogen wird, was aber, wie bereits erwähnt, zur selbsttätigen Brems- und Fahrsteuerung eines Fahrzeugs unbedingt notwendig ist Somit ist die bekannte Vorrichtung auch jo nur, wie vorgesehen, zur Feststellung der Annäherung zwischen fahrenden Fahrzeugen geeignet.

Zur abstandgesicherten Brems- und Fahrsteuerung ist es aus der US-PS 35 33 061, von der die Erfindung ausgeht, bekannt, daß jedes Fahrzeug in Richtung des nachfolgenden Fahrzeugs ein durch eine Frequenzmodulation im Nachrichteninhalt proportional zur Geschwindigkeit (des sendenden Fahrzeugs) verändertes Signal aussendet, wobei zum einen beim nachfolgenden, das Signal empfangenden Fahrzeug ein Vergleich seiner eigenen Geschwindigkeit mit der des vorausbefindlichen Fahrzeugs vorgenommen wird, um die Differenzgeschwindigkeit zu ermitteln. Zum anderen wird beim nachfolgenden Fahrzeug mittels einer gesonderten Einrichtung zur Messung der Intensität des empfangenen Signals der Abstand zum vorausbefindlichen Fahrzeug ermittelt. Die erforderliche Trennung der Auswertung des empfangenen Signals hinsichtlich einer Geschwindigkeitsinformation von der Auswertung hinsichtlich einer Abstandsinformation hat aber den Nachteil, daß für eine selbsttätige Brems- und Fahrsteuerung des nachfolgenden Fahrzeugs (auf der Grundlage der Auswertungen des Signals/ eine komplizierte zusätzliche Berechnung der Zusammenhänge zwischen Relativgeschwindigkeit, Absolutgeschwindigkeit und Abstand sowie Sicherheitsabstand erforderlich wird. Erst aus einer derartigen Berechnung, welche naturgemäß einen erheblichen technischen Aufwand erfordert, lassen sich dis Brems- und Fahrbefehle für das nachfolgende Fahrzeug ableiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren so auszubilden, daß Folgezeiten von wenigen Sekunden realisierbar sind, ohne daß eine Berechnung eines zwischen den Fahrzeugen einzuhaltenden Abstan^ des erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Da bei diesem Verfahren jedes Fahrzeug nach Maßgabe seiner Geschwindigkeit sowohl ein Signal aussendet als auch ein Signal empfängt, erhält jedes Fahrzeug zur Brems- und Fahrsteuerung eine Information, welche sich nicht nur (zwangsläufig) mit dem Abstand zum vorausbefindlichen Fahrzeug, sondern auch in definierter Weise mit der Geschwindigkeit beider Fahrzeuge ändert Demzufolge ist ein Auffahren eines Fahrzeugs auf ein vorausbefindliches Fahrzeug unmöglich.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels, wie in der Zeichnung dargestellt, nachfolgend näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

Fig.] in einer Seitenansicht zwei auf einer Bahn hintereinander angeordnete Fahrzeuge und

F i g. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Brems- und Fahrsteuerung für eines der Fahrzeuge nach F i g. 1.

Es sei vermerkt, daß die in F i g. 2 dargestellte Steuerung bei jedem Fahrzeug vorhanden ist; sie wird später jedoch nur für ein Fahrzeug erläutert

Bei diejen Fahrzeugen 1 und 2 handelt es sich z. B. um sogenannte Individual-Verkehren··. iel eines Nahverkehrssystens, wobei jedes Fahrzeug ν >rwiegend ohne Halt automatisch zwischen einem Abfahrts- und Zielort verkehren soll. Wenn diese Fahrzeuge 1, 2 und weitere, nicht dargestellte auf derselben Bahn 3 jeweils mit derse^!ben Geschwindigkeit verkehren, dann ist ein Auffahren unmöglich; demnach kann mit Abstand »Null« bzw. »Nahe Null« gefahren werden (Zugbildung). In aller Regel wird jedoch dieselbe Geschwindigkeit bei sämtlichen Fahrzeugen nicht einzuhalten sein; es kann z. B. infolge havarierter Fahrzeuge zu Stauungen kommen. Deshalb ist für jedes Fahrzeug 1 und 2 eine selbsttätige Brems- und Fahrsteuerung vorgesehen:

Wie aus Fi g. 1 ersichtlich, sind die Fahrzeuge 1 und 2 mit Sende- und Empfangseinrichtungen 4, 4' bzw. 5, 5' ausgerüstet. Dabei kann es sich um Einrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang von elektromagnetischen Wellen (gegebenenfalls Lichtwellen) ode: Schallwellen handeln, was in F i g. 1 nur symbolisch angedeutet ist Zweckmäßigerweise sind für sämtliche dieser S^nde- und Empfangseinrichtungen 4, 4' bzw. 5, 5' gleichartige Antennen, z. B. Topfschalenkernantennen, vorgesehen, wobei diese im Hinblick auf K.urvenfahrten schwenkbar sein können. Jeder Sendeeinrichtung 4, 4' ist nur eine Empfangseinrichtung zugeordnet, und zwar jeweils diejenige des unmittelbar nachfolgenden Fahrzeugs; demnach sind von den in F i g. 1 dargestellten Sende- und Empfangseinrichtungen 4, 4' bzw. 5, 5' nur die zwischen den beiden Fahrzeugen 1 und 2 befindlichen (4', 5) einander zugeordnet; die Empfangseinrichtung für die Sendeeinrichtung 4 des Fahrzeugs 1 ist also nicht dargestel't, ebenso nicht die Sendeeinrichtur·; für die Empfangseinrichtung 5' des Fahrzeugs 2.

Darüber hinaus ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die Sende- und Empfangseinrichtung 4 bzw. 5 des nachfolgenden Fahrzeugs 1 an eine gemeinsame Steuerleitung 5 angeschlossen sind, über welche die Sendeleistung bzw. Empfindlichkeit so steuerbar sind, daß im Stillstand des Fahrzeugs 1 die Sendeleistung ein Maximum und die Empfindlichkeit ein Minimum erreicht; bei Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 erreicht dagegen die Sendeleistung ein Minimum und die Empfindlichkeit ein Maximum. Zur Steuerung ist eine mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 sich ändernde Spannung vorgesehen, welche von einem Generator 7 erzeugt wird; dieser kann z. B. durch ein Laufrad des Fahrzeugs 1 angetrieben werden.

Diese vorgenannte Spannung dient außerdem als Signal x, das der Geschwindigkeit v\ des nachfolgenden Fahrzeugs 1 entspricht und dem Regler 8 zugeführt wird. Als weitere Einflußgröße y für diesen Regler 8 wird das von der Empfangseinrichtung 5 abgegebene veränderte Signal verwendet Dieses Signal y ändert sich somit also nicht nur mit der Geschwindigkeit v\ des nachfolgenden Fahrzeugs i, sondern auch mit der Geschwindigkeit vi des sendenden Fahrzeugs 2 und mit dem Abstand zwischen beiden Fahrzeugen 1 und 2.

Wenn ein Vergleich ergibt, daß das Signal ygrößer als das Signal χ ist, dann erfolgt automatisch eine Bremsung des nachfolgenden Fahrzeugs 1. Das Signal yist also immer größer als das Signal ^ wenn das Fahrzeug ΐ eine

höhere Geschwindigkeit als das davor befindliche Fahrzeug 2 hat und der Abstand zwischen beiden Fahrzeugen 1 Und 2 für die Geschwindigkeitsdifferenz zu gering ist: das nachfolgende Fahrzeug 1 muß seine Geschwindigkeit vermindern, wenn ein Auffahren vermieden werden soll; die Ursache kann sowohl ein Stillstand als auch eine Geschwindigkeitsverminderung des vor ihm befindlichen Fahrzeugs 2 sein.

Es versteht sich, daß die Bremsung immer in dem Maße erfolgt, daß das nachfolgende Fahrzeug 1 die Geschwindigkeit des davor befindlichen annimmt; wenn das Signal y kleiner als das Signal χ wird, wird wieder beschleunigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur selbsttätigen, abstandgesicherten Brems- und Fahrsteuerung von auf derselben Bahn oder Spur befindlichen Fahrzeugen, wobei die Geschwindigkeit eines jeden Fahrzeugs aufgrund eines Vergleiches eines vom unmittelbar vorausbefindlichen Fahrzeug ausgesendeten, im Nachrichteninhalt von dessen Geschwindigkeit abhängigen Signals mit einer beim nachfolgenden, dieses Signal empfangenden Fahrzeug in Abhängigkeit seiner Geschwindigkeit gebildeten Größe geregelt wird und die Intensität des empfangenen Signals vom Fahrzeugabstand abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachrichteninhalt des Signals einerseits beim vorausfahrenden Fahrzeug (2) durch Ändern der Intensität, abnehmend mit zunehmender Geschwindigkeit (vfi, und andererseits beim nachfolgenden Fahrzeug (1) durch Ändern der Empfindlichkeit der das Signal empfangenden Einrichtung (5), ansteigend mit zunehmender Geschwindigkeit (Vi), verändert wird und daß das so veränderte Signal (y) eine Geschwindigkeitsverminderung auslöst, wenn es größer ist als das der Geschwindigkeit (v{) des nachfolgenden Fahrzeuges (1) entsprechende Signal (x).