DE2129091A1

DE2129091A1 - Automatisches Steuersystem fur em sich bewegendes Objekt

Info

Publication number: DE2129091A1
Application number: DE19712129091
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yaku Tadao Kishimoto Toshihik Tokio Nakajima Hisano Yoshida Kenichi Osaka O(Japan) P Baba
Original assignee: Japan National Railways; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Japan National Railways; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE2129091B2; GB1337088A; IT953102B; DE2129091C3; JPS5122683B1; FR2096222A5

Description

^^.K.FIirt,

Ung. F. A. Weickmann, Dipl. Cham. B. Huber β MünchM 27, M(HiMr. 22

Sumitomo Electric Industries, Ltd.

15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka, Japan

Japanese National Railways

6-5, 1-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokio, Japan

Automatisches Steuersystem für ein sich bewegendes Objekt

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit beweglichen Objekten arbeitendes automatisches Betriebssystem.

Im Zusammenhang mit einer mit automatischen Objekten arbeitenden automatischen Betriebssteuerung ist es bekarrfc, dass die Anzahl der Umläufe eines Rades gezählt wird und dass aus diesen Zähldaten der zurückgelegte Weg und die Geschwindigkeit abgeleitet werden.

In diesem System führen aufgrund des Schleifens des Rades und/oder aufgrund einer Durohmesseränderung zufolge der Radabnutzung auftretende" "vorgetäuschte" Umläufe zum Auftreten, eines zunehmenden Fehlers.in der Information für die Arbeitsbzw. Betriebssteuerung. Demgemäss kann eine genaue Betriebssteuerung des sich bewegenden Objekts nicht erwartet werden. Es ist nun zwar auch schon ein automatisches Verkehrasteuersystem bekannt (US-PS 3 029 893)» bei dem zwei leitungen unter der Decke einer Fahrbahn eingebettet und periodisch gekreuzt

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sind. Diese leitungen übertragen dabei ein Leitsignal. Da bei

System · . -

diesem/die übertragungsleitung unter der Fahrbahndecke eingebettet ist, ist dieses System den Auswirkungen ausgesetzt, die sich durch Regen und Schnee ergeben. Ferner erfolgt bei diesem System eine starke Beeinflussung durch, das Auftreten von beweglichen Objekten auf der. Fahrbahn mit Impedanzstörungen bzw. -Verzerrungen in den Übertragungseigenschaften. Demgemäss kann auch bei diesem bekannten System ein stabiler automatischer Betrieb mit hoher. Zuverlässigkeit nicht erwartet werden.

ψ Es ist auch schon ein System bekannt (US-PS 3 327 111), dem eine Spezialzweck-^bertragungsleitung verwendet wird, die aus drei Leitern besteht, und bei dem zwei verschiedene Frequenzsignalquellen vorgesehen sind. Diesem bekannten System haftet jedoch der Nachteil an, dass die Übertragungsleitung für die Steuerung beweglicher Objekte lediglich für einen einzigen Zweck benutzt wird, so dass weitere Kabel für die Fachrichtenverbindung parallel zu der betreffenden, für die Betriebssteuerung dienenden Übertragungsleitung verlegt werden müssen. Andererseits wird aber derzeit eine Vielzahl von Nachrichtenverbindungen zu Fahrzeugen hin benötigt.

*. Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten auf relativ einfache Weise eine automatische . Betriebasteuerung von sich bewegenden Objekten bzw. Gegenständen erzielt werden, kann. - .· . . _v ..=■.·. Ti^

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemass dureh ein geschlitztes Koaxialkabel mit einer Vielzahl '"" von in seinem. Aus senle it er vorgesehenen Sehlitzen, die abwechselnd umgekehrt polarisierte Magnetfelder erzeugen, wobei dieses Koaxialkabel längs des Weges des sich bewegenden Objekts verlegt ist "und einen elektrischen Strom Mit einer Wellenlänge, führt, die hinreichend länger ist ala der Abstand benachbarter

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Schlitze, und die ferner als mit dem wechselnden Magnetfeld gekoppelte Antenne wirkt.

Wenn sich, ein bewegliches Objekt längs des erwähnten Weges bewegt, ist die Antenne dieses sich bewegenden Objekts mit den wechselnden Hagnetfeldern gekoppelt, die dieselbe Periode aufweisen wie der Schlitzabstand des Kabels. Auf diese Weise kann der betreffende Abstand ermittelt werden, indem die Periodizität gezählt wird. Aus s er dem kann die Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts ermittelt werden, und zwar durch Bilden des Verhältnisses von zurückgelegter Strecke und abgelaufener Zeit.

Sas sich bewegende Objekt ist im übrigen auch im Stande, durch eine Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung automatisch betrieben zu werden, und zwar entsprechend der ermittelten Information und entsprechend einer bestimmten Lagegeschwindigkeit-Arbeitskurve des Bereichs, in dem sich das bewegliche Objekt bewegt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein längs einer Fahrstrasse verlegtes geschlitztes Koaxialkabel gemäse der Erfindung.

Fig. 2 zeigen Ansichten des geschlitzten Koaxialkabels, wie (b) ^ ^{es für dae} System gemäsa der Erfindung benutzt wird.

Fig. 3 veranschaulicht den Verlauf der in den Schlitzen eines geschlitzten Koaxialkabels auftretenden elektrischen Felder unter vektarielLer Aufteilung in zwei Sichtungen.

Fig. 4 zeigt den Verlauf von an den Schlitzen eines geschlitzten Koaxialkabels auftretenden elektromagne- , tischen Feldern.

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Fig. 5 zeigt den Verlauf eines längs des Koaxialkabels erzeugten magnetischen Wechselfeldes.

Mg. 6 zeigt in einem Blockdiagramm ein automatisch.es Betriebssystem gemäss der Erfindung.

Fig. 7 zeigt in einer Betriebskurve den Verlauf der Geschwindigkeit eines Gegenstandes, der zwischen zwei Stellen bewegt wird.

* Anhand der Zeichnungen wird im folgenden das automatische Betriebssystem gemäss der Erfindung für ein sich bewegendes Objekt näher erläutert. In Fig. 1 ist eine koaxiale Übertragungsleitung gezeigt, wie sie für den automatischen Betrieb beweglicher Objekte gemäss der Erfindung benutzt wird. Diese Leitung ist längs der Bewegungsbahn verlegt.

Gemäss Fig. 1 enthält die Übertragungsleitung einen Mittelleiter 1, einen Aussenleiter 2 und schräg verlaufende Schlitze 3 und 3' von entsprechender Form. Diese Schlitze 3 und 3' sind in einem konstanten Abstand S in dem Aussenleiter 2 enthalten; die Neigung der betreffenden Schlitze h wechselt dabei von Schlitz zu Schlitz. Dies bedeutet, dass das in Fig. 1 dargestellte geschlitzte Koaxialkabel ein Koaxialkabel mit einem Aussenleiter ist, in welchem eine grosse Anzahl von Schlitzen zyklisch aufeinanderfolgend vorgesehen ist, und zwar derart, dass benachbarte Schlitze symmetrisch in Bezug auf die zwischen ihnen liegenden Mittenebene verlaufen, die senkrecht zur Achse des Koaxialkabels verläuft. Ausserdem ist die Projektion der Mittellinie des jeweiligen Schlitzes in einer parallel zu der genannten Achse verlaufenden Ebene und in der genannten Mittenebene begrenzt.

In Fig. 2 sind Modifikationen des in Fig. 1 dargestellten Koaxialkabels gezeigt. Den in Fig. 2 dargestellten Elementen

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in Fig. 1 entsprechende Elemente sind in der betreffenden Pig. 2 durch, dieselben Bezugszeichen bezeichnet wie die entsprechenden Elemente in Pig. 1. Wenn eine elektromagnetiache Welle mit einer Wellenlänge, die hinreichend langer ist als der Abstand S zwischen benachbarten Schlitzen, längs des Koaxialkabels abgegeben wird, treten an den Schlitzen 3 und V des Aussenleiters 2 elektrische Felder 4 und 4' auf, und zwar in Sichtungen, die senkrecht zu diesen Schlitzen liegen, wie dies Pig. 3 veranschaulicht. Wenn diese elektrischen Felder vektariell in zwei Richtungen aufgeteilt werden, und zwar in der Richtung der Leitungsachse und in der senkrecht dazu verlaufenden Richtung, so ergibt sich, dass die elektrischen Teilfelder 6 und 6' senkrecht zu der betreffenden Leitungsaehse in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, während die elektrischen Teilfelder 5 und 5' in der axialen Richtung in ein- und derselben Richtung verlaufen. In Fig. 4 sind elektrische Teilfelder 6 und 6' gezeigt, die senkrecht zu der Kabelachse verlaufen und die jeweils an den Stellen auftreten, an denen Schlitze vorgesehen sind. Ausserdem sind mit umgekehrter Polarität auftretende Magnetfelder 7, 7' gezeigt, die durch die an aufeinanderfolgenden Schlitzen auftretenden elektrischen Felder 6 und 6¹ hervorgerufen werden. Eine Antennenspule 8 ist dabei derart angebracht und festgehalten, dass sie die magnetischen Feldkomponenten bzw. Teilfelder in der axialen Richtung der Übertragungsleitung bei Bewegung längs eines Koaxialkabels ausserhalb einer vorgesehenen Schiene aufzunehmen vermag.

Die in benachbarten Schlitzen jeweils mit umgekehrter Polarität auftretenden magnetischen Wechselfelder werden von der Antenne des sich längs der betreffenden Schiene bewegenden Objekts empfangen. Das betreffende empfangene Signal ist dabei an den Stellen stark, an denen die Schlitze vorhanden sind} es ist hingegen an den Stellen schwach zu empfangen, an denen Schlitze nicht vorhanden sind. Demgemäss besitzt der Wellenverlauf

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des empfangenen Signals eine dem Zwischenabstand S zwischen benachbarten Sehlitzen entsprechende Periodizität, wie dies fig. 5 erkennen lässt. Durch Zählen der Anzahl der damit auftretenden Impulse in dem empfangenen Signal in dem sieh bewegenden Objekt ist es somit möglich, die von dem betreffenden sich bewegenden Objekt zurückgelegte Strecke zu ermitteln, und zwar unter Zugrundelegung des festen Abstands S, und ausserdem ist es möglich, die Lage des betreffenden Objekts zu ermittelnd Es ist ausserdem möglich, die Geschwindigkeit des sich bewegenden Objektes zu ermitteln, und zwar aus dem Verhältnis zwischen der zurückgelegten Strecke und der Zeit. Im übrigen ist es noch möglich, die Beschleunigung zu ermitteln. In diesem Fall hängt die Lage genau von der gezählten Anzahl der Abstände S zwischen den Schlitzen ab, so dass die Genauigkeit der Lage- und Gesehwindlgkeitsermittlung von der Genauigkeit der Länge abhängt, die längs des Sehlitze im Intervall S aufweisenden Koaxialkabels ermittelt worden ist.

In Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer Datenverarbeitungsund Steuereinrichtung des automatischen Betriebssystems für ein sich bewegendes Objekt gemäss der Erfindung gezeigt. Fig. 7 zeigt eine Geschwindigkeits-Lage-Arbeitskurve für einen bestimmten, beispielhaften Bereich. Dieser zwischen zwei benachbarten Stationen liegende Bereich ist dabei zuvor in einer ausserhalb eines Zuges befindlichen Einrichtung oder in einer auf dem Erdboden befindliehen Datenverarbeitungseinrichtung abgespeichert worden. Gemäas Fig. 6 erfolgt über eine an dem Zug vorgesehene Antenne 8 eine induktive Kopplung mit den in Zickzackanordnung vorgesehenen Schlitzen des Koaxialkabels. Normalerweise wird als Antenne eine Ferritkernspule benutzt. Mit Hilfe eines Demodulators 9 wird das von der Antenne 8 empfangene Signal demoduliert, und ausserdem erfolgt mit Hilfe des Daodulators 9 eine Umsetzung des Pegels des empfangenen Signals unter Abgabe einer Impulsfolge.

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Mit Hilfe einer Reehenschaltung 10 erfolgt eine Zählung der Impulsfolge, und ausserdem erfolgt die Berechnung der Gesehwin- · digkeit. Die Geschwindigkeit V ist dabei gegeben durch die Beziehung V » US, worin H die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit und S der Abstand zwischen den Schlitzen bedeuten. Mit Hilfe einer Integrationsschaltung 11 wird die Anzahl der Impulse integriert, und ausserdem erfolgt die Berechnung der Lage des Zuges in einem Bereich bzw. Abschnitt. In einer Speicherschaltung 12 sind die Lage-Geschwindigkeits-Kurνen für die jeweiligen Abschnitte längs der Schiaie bzw. längs des Geleises abgespeichert. Eine derartige Kurve ist in Fig. 7 gezeigt. Mit

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Hilfe einer Vergleichs- und Steuerschaltung/wird die Lage-Geschwindigkeit s-Betriebskurve für einen bestimmten Bereich, in welchem sich das betreffende Objekt bzw. der betreffende Gegenstand bewegt, mit den Lage- und Geschwindigkeits-Daten dieses sich bewegenden Objekts verglichen.

Die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung kann an jedem sich bewegenden Objekt angebracht seinj es ist aber auch möglich, die betreffende Einrichtung an einer zentralen Bodenstation anzubringen. Wenn die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung an einer Bodenstation vorgesehen ist, ist es erforderlich, ein Datenübertragungssystem bereitzustellen, das das über die Antenne empfangene Signal an die zentrale Bodenstation abgibt.

Ist am Boden ein mit zickzackförmig verlaufenden Schlitzen versehenes Koaxialkabel verlegt, wie dies aus Pig. 1 hervorgeht, und ist eine Vorrichtung, wie sie im Zusammenhang mit Pig. 6 erläutert worden ist, an einem Zug in der oben erwähnten Weise angebracht, so ist es möglich, den Betrieb des Zuges automatisch an einer definierten Stelle zu steuern. In diesem Palle ist die erforderliche Genauigkeit der Betriebssteuerung durch den Abstand S zwischen den Schlitzen dee Koaxialkabels bestimmt. Die Genauigkeit der betreffenden

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Steuerung kann dabei dadurch unmittelbar erhöht werden, dass die Genauigkeit der Schlitzabstände des Koaxialkabels erhöht wird. Diese Genauigkeit ist durch die Herstellung des Koaxialkabels festgelegt. Die' Genaufekeit der Steuerung dieses System ändert dabei nicht nur den Zeitfaktor, sondern auch andere Faktoren.

Die die Geschwindigkeit und den jeweils zurückgelegten Weg ermittelnde Vorrichtung ist. sehr einfach; sie wird durch äusssre Einflüsse wie zum Beispiel durch Wettereinflüsse und andere Einflüsse, nicht beeinträchtigt.

Gemäss der Erfindung wird also ein einziges geschlitztes Koaxialkabel nicht nur allein für die Betriebssteuerung von sich bewegenden Objekten benutzt, sondern auch gleichzeitig für die Nachrichtenverbindung. Demgemäss ist das System gemäss der Erfindung im Vergleich zu bisher bekannten Systemen sehr stabil, zuverlässig und wirtschaftlich.

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Claims

Patentansprüche

1. Automatisches Steuersystem für ein sich bewegendes Objekt, mit einem Koaxialkabel, das parallel zur Bewegungsbahn des sich bewegenden Objekts verläuft und das in seinem Außenleiter eine Anzahl von Schlitzen aufweist, von denen benachbarte Schlitze symmetrisch in Bezug auf eine zwischen ihnen verlaufende Mittelebene verlaufen, die senkrecht zur Achse des Koaxialkabels verläuft, wobei die Projektionen der Mittellinie eines Schlitzes in einer parallel zur Achse des Koaxialkabels verlaufenden Linie und in der Mittelebene begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Koppelspule (8) vorgesehen ist, die außerhalb des sich bewegenden Objekts angebracht ist und die elektromagnetisch mit dem Koaxialkabel (1,2,3) gekoppelt ist, und daß das sich bewegende Objekt mit einer Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung (9,10,11,12,13) versehen ist, die das sich bewegende Objekt durch Vergleich einer für einen Bereich,innerhalb dessen sich das betreffende Objekt bewegt, gegebenen Lage-Geschwindigkeits-Betriebskurve mit den Lage- und Geschwindigkeitsdaten des sich bewegenden Objekts steuert.

System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabel (1,2,3) einen elektromagnetischen Strom mit einer Wellenlänge überträgt, die im Vergleich zu dem Schlitzabstand (s) des Koaxialkabels (1,2,3) lang ist, daß eine Antennenspule (8) außerhalb des sich bewegenden Objekts aus den Kabelschlitzen (3) austretende magnetische Wechselfelder aufnimmt und daß die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung (9,10,11,12,13) in dem sich bewegenden Objekt die Anzahl der Pegeländerungen in dem von der Antennenspule (8) jeweils

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aufgenommenen Signal zählt, die Lage und Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts an Hand der gezählten Zahl ermittelt und für die jeweiligen Steuerabschnitte vorgesehene Lage-Geschwindigkeits-Betriebskurven speichert,

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung an einer zentralen Bodenstation vorgesehen ist, die zumindest ein· sich bewegendes Objekt durch Vergleich einer Lage-Geschwindigkeits-Betriebskurve für den jeweiligen Bereich,

ψ durch den sich das betreffende Objekt hindurchbewegt, mit den Lage- und Geschwxndigkeitsdaten des betreffenden Objekts steuert.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) in dem geschlitzten Koaxialkabel (1,2,3) in konstantem Abstand aufeinander folgen.

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