DE2129091C3 - Einrichtung zur automatischen Geschwindigkeitssteuerung von Schienenoder Straßenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Geschwindigkeitssteuerung von Schienen- oder Straßenfahrzeugen, mit einer parallel zur Bewegungsbahn des Fahrzeugs verlaufenden Leiteranordnung, fiber die eine elektromagnetische Welle mit in Längsrichtung der Leiteranordnung periodisch auftretenden Pegeländerungen abstrahlbar ist, mit einer elektromagnetisch an die Leiteranordnung ankoppelnden, am Fahrzeug angebrachten Koppelspule und mit einer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einen vorgebbaren Wert festlegenden Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus der Zählrate der von der Koppelspule erfaßten Pegel- 6_:j änderungen ermittelt und entsprechend der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit steuert.

Zur automatischen Geschwindigkeitssteuerung von Schienen- oder Straßenfahrzeugen ist es bekannt, die Anzahl der Umläufe eines Rades zu zählen und aus diesen Zähldaten den zurückgelegten Weg und die Geschwindigkeit abzuleiten.

Auf Grund des Schleifens des Rades und/oder einer Durchmesseränderung zufolge der Radabnutzung werden jedoch Umläufe vorgetäuscht, die zu Fehlern in der Geschwindigkeitssteuerung führen. Demgemäß kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht genau gesteuert werden.

Aus der US-PS 30 29 893 ist eine Einrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung von Fahrzeugen bekannt, bei der unter der Fahrbahndecke eine Leiteranordnung verlegt ist. Die Leiteranordnung weist zwei sich periodisch kreuzende Leiter auf und strahlt, von einem Generator erregt, eine elektromagnetische Welle aus, deren Pegel sich in Längsrichtung der Leiteranordnung periodisch ändert. Das Fahrzeug weist eine Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung auf, die an eine elektromagnetisch an die Leiteranordnung ankoppelnde Koppelspule angeschlossen ist. Die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt derart, daß die Datenverarbeitungsund Steuereinrichtung die Frequenz der von der Leiteranordnung übertragenen elektromagnetischen Welle mit der Frequenz der periodisch auftretenden Pegeländerungen vergleicht und die Geschwindigkeit so lange änden, bis beide Frequenzen gleich sind. Die Frequenz der elektromagnetischen Welle entspricht hierbei einer Sollgeschwindigkeit. Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sich alle an dieselbe Leiteranordnung ankoppelnden Fahrzeuge mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen müssen. Die Leiteranordnung der bekannten Einrichtung kann leicht durch Streufelder von außen gestört werden. Die Fahrzeuge auf der Fahrbahn führen zu Impedanzstorungen bzw. -Verzerrungen in den Übertragungseigenschaften. Die bekannte Einrichtung arbeitet deshalb nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit und eignet sich überdies sehr schlecht zur Übertragung weiterer Informationen.

Es ist weiterhin eine Einrichtung bekannt (US-PS 33 2? 111), bei der eine aus drei Leitern bestehende Spezialübertragungsleitung verwendet wird und bei der zwei verschiedene Frequenzsignalquellen vorgesehen sind. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteü, daß die Spezialübertragungsleitung bei der Steuerung von Fahrzeugen lediglich für einen einzigen Zweck ausgenutzt werden kann, so daß für Nachrichtenverbindungen weitere Kabel parallel zur Spezialübertragungsleitung verlegt werden müssen, was bei der Vielzahl derzeit benötigter Nachrichtenverbindungen zu Fahrzeugen hin nachteilig ist.

Aus BBC-Nachrichten, Mai 1964, Heft 5, S. 233 bis 237, ist es darüber hinaus bei einer Einrichtung zur Linien?ugbecinflussung bekannt, den Informationsfluß durch Speichern aller spezifischen Zuginformationen auf der Lokomotive zu verringern.

Schließlich ist es bekannt (»Leaky coaxial cable with slot array«. Advanced Abstract 1968, IEEE Symposium an Antenna and Propergation, S. 253 bis 258) Nachrichtensignale über geschlitzte Koaxialkabel abzustrahlen, deren Außenleiter Zickzack angeordnete Schlitze aufweisen und deren Wellenlänge etwa so lang ist, wie der periodische Abstand der Schlitze. Zweck dieser Anordnung ist die Erzeugung eines gleichförmig abgestrahlten Feldes; die erläuterten Einrichtungen eigenen sich nicht zur Erzeugung eines stabilen periodischen Signals mit dessen Hilfe der Aufenthaltsort eines sich bewegenden Fahrzeugs ermittelt werden kann.

Die Erfindung hat nun die Aufgabe, eine störunanfäl-Ige Einrichtung aufzuzeigen, mit der die Geschwindigkeit fahrweggebundener Fahrzeuge unabhängig voneinander entsprechend ihrem jeweiligen Aufenthaltsort gesteuert werden kann.

Ausgehend von der eingangs näher erläuterten Einrichtung wird dies dadurch erreicht, daß die Leiteranordnung ein Koaxialkabel ist,dta in seinem Außenleiter Schlitze aufweist, von denen benachbarte Schlitze symmetrisch in bezug auf eine zwischen ihnen und senkrecht zur Achse des Koaxialkabels verlaufende Mittelebene angeordnet sind, wobei die Projektionen der Mittellinien der Schlitze auf die Mittelebene durch parallel zur Achse verlaufende Linien begrenzt sind, daß die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung den Aufenthaltsort des Fahrzeugs durch Abzählen der von der Koppelspule erfaßten Pegeländerungen ermittelt und für Abschnitte der Bewegungsbahn eine Sollgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Aufenthaltsort des Fahrzeugs speichert.

Das vorgesehene geschlitzte Koaxialkabel ermöglicht nicht nur sicheres Erfassen periodischer Pegeländerungen der abgestrahlten elektromagnetischen Welle, sondern ist auch weitgehend störunanfällig. Es ermöglicht zusätzlich eine Informationsübertragung auch über größere Entfernungen. Es ist präziser herstellbar, was für die Genauigkeit der Ermittlung von Geschwindigkeit und Aufenthaltsort von Bedeutung ist.

Wenn sich ein Fahrzeug längs des geschlitzten Koaxialkabels bewegt, ist die Koppelspule des Fahrzeugs mit den wechsenlden Magnetfeldern gekoppelt, die dieselbe Periode aufweisen wie der Schlitzabstand des Koaxialkabels. Die zurückgelegte Strecke kann durch Zählen der Perioden ermittelt werden. Außerdem kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Bilden des Verhältnisses von zurückgelegter Strecke und abgelaufener Zeit ermittelt werden.

Das Fahrzeug kann im übrigen auch durch die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung entsprechend der ermittelten Information und entsprechend einer bestimmten Aufenthaltsort-Geschwindigkeit-Betriebskurve des Bereichs, in dem sich das Fahrzeug bewegt, automatisch betrieben werden.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines längs eines Gleises verlegten geschlitzten Koaxialkabels, wie es in einer Einrichtung gemäß der Erfindung benutzt werden kann;

F i g. 2a und 2b zeigen Ansichten anderer Ausführungsformen geschlitzter Koaxialkabel, wie sie für die Einrichtungen gemäß der Erfindung benutzt werden können;

F i g. 3 veranschaulicht den Verlauf der in den Schlitzen eines geschlitzten Koaxialkabels auftretenden elektrischen Felder unter vektorieller Aufteilung in zwei Richtungen;

Fig.4 zeigt den Verlauf von an den Schlitzen des geschlitzten Koaxialkabels auftretenden elektromagnetischen Feldern;

F i g. 5 zeigt den Verlauf eines längs des geschlitzten Koaxialkabels erzeugten magnetischen Wechselfeldes;

Fig.6 zeigt in einem Blockdiagramm eine gemäß der Erfindung verwendete Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung;

F i g. 7 zeigt in einer Betriebskurve den Verlauf der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das zwischen zwei Stellen bewegt wird.

An Hand der Zeichnungen wird im folgenden die Einrichtung näher erläutert. In F i g. 1 ist ein geschlitztes Koaxialkabel gezeigt, wie es für die Einrichtung benutzt wird. Das geschlitzte Koaxialkabel ist längs der Bewegungsbahn des Fahrzeugs verlegt.

Gemäß F i g. 1 weist das geschlitzte Koaxialkabel einen lnnenieher i, einen Außenleiter 2 und schräg verlaufende Schlitze 3 und 3' von entsprechender Form auf. Schütze 3 und 3' sind in einem konstanten Abstand 5 in dem Außenleiter 2 enthalten; die Neigung der Schlitze 3 und 3' wechselt dabei von Schlitz zu Schlitz. Die Schlitze 3 und 3' folgen zyklisch derart aufeinander, daß benachbane Schlitze symmetrisch in bezug auf die zwischen ihnen liegende, senkrecht zur Achse des Koaxialkabels sich erstreckende Mitteiebene verlaufen. Außerdem ist die Projektion der Mittellinie des jeweiligen Schlitzes in einer parallel zu der genannten Achse verlaufenden Ebene und in der genannten Mittelebene begrenzt.

In Fig. 2 sind Modifikationen des in F i g. 1 dargestellien Koaxialkabels gezeigt. Mit den Elementen in F i g. 1 funktionsgleiche Elemente sind in F i g. 2 durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Wenn eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge, die hinreichend länger ist als der Abstand S zwischen benachbarten Schlitzen, längs des Koaxialkabels abgegeben wild, treten an den Schlitzen 3 und 3' des Außenieiiers 2 elektrische Felder 4 und 4' auf, und zwar in Richtungen, die senkrecht zu diesen Schlitzen liegen, wie dies F i g. 3 veranschaulicht. Wenn diese elektrischen Felder vektoriell in zwei Richtungen aufgeteilt werden, und zwar in der Richtung der Kabelachse und in der senkrecht da/.u verlaufenden Richtung, so ergibt sich, daß die elektrischen Teilfelder 6 und 6' senkrecht zur Kabelachse in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, während die elektrischen Teilfelder 5 und 5' in der axialen Richtung in ein- und derselben Richtung verlaufen. In F i g. 4 sind elektrische Teilfelder 6 und 6' gezeigt, die senkrecht zu der Kabelachse verlaufen und die jeweils an den Stellen auftreten, an Jenen Schlitze vorgesehen sind. Außerdem sind mit umgekehrter Polarität auftretende Magnetfelder 7, T gezeigt, die durch die an aufeinanderfolgenden Schlitzen auftretenden elektrischen Felder 6 und 6' hervorgerufen werden. Eine Koppelspule 8 ist dabei als Antenne derart am Fahrzeug angebracht, daß sie die magnetischen Feldkomponenten bzw. Teilfelder in der aicialen Richtung des Koaxialkabels bei Bewegung längs des neben dem Gleis angeordneten Koaxialkabels aufnimmt.

Die in benachbarten Schlitzen jeweils mit umgekehrter Polarität auftretenden magnetischen Wechselfelder werden von der Koppelspule 3 des sich längs des Gleises bewegenden Fahrzeugs empfangen. Das empfangene Signal ist dabei an den Seilen stark, an denen die Schlitze vorhanden sind; es ist hingegen an den Stellen ohne Schlitze nur schwach zu empfangen. Demgemäß besitzt der Wellenverlauf des empfangenen Signals eine dem Abstand S zwischen benachbarten Schlitzen entsprechende Periodizität, wie dies F i g. 5 erkennen läßt. Durch Zählen der Anzahl der damit im empfangenen Signal auftretenden Impulse ist es unter Zugrundelegung des festen Abstands S möglich, die vom Fahrzeug zurückgelegte Strecke zu ermitteln. Außerdem kann der Aufenthaltsort des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann aus dem Verhältnis zwischen der zurückgelegten Strecke und der Zeit ermittelt werden. Im übrigen ist es noch möglich, die Beschleunigung zu ermitteln. In diesem Fall

hängt der Aufenthaltsort exakt von der gezählten Anzahl der Abstände S zwischen den Schlitzen ab, so daß die Genauigkeit mit der der Aufenthaltsort und die Geschwindigkeit ermittelt werden, von der Genauigkeit abhängt, mit der die Länge des die Schlitze im Abstand Saufweisenden Koaxialkabels ermittelt worden ist.

In Fig.6 ist ein Blockdiagramm einer Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung der Einrichtung dargestellt. F i g. 7 zeigt eine Aufenthaltsort-Geschwindigkeits-Betriebskurve für einen bestimmten, beispielhaften Streckenbereich. Dieser zwischen zwei benachbarten Stationen liegende Streckenbereich ist dabei zuvor in einer außerhalb eines Zuges befindlichen Einrichtung oder in einer auf dem Erboden befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung abgespeichert worden. Gemäß F i g. 6 erfolgt über die an dem Zug vorgesehene Koppelspule 8 eine induktive Kopplung mit den in Zickzack-Anordnung vorgesehenen Schlitzen des Koaxialkabels. Normalerweise wird als Koppelspule eine Ferritkernspule benutzt. Mit Hilfe eines Demodulators 9 wird das von der Koppelspule 8 empfangene Signal demoduliert, und außerdem erfolgt mit Hilfe des Demodulators 9 eine Umsetzung des Pegels des empfangenen Signals in eine Impulsfolge. Eine Rechenschaltung 10 zählt die Impulse der Impulsfolge und berechnet die Geschwindigkeit V gemäß der Beziehung V = NS, worin N die Anzahl der Impuse pro Zeiteinheit und 5 den Abstand zwischen den Schlitzen bedeutet. Mit Hilfe einer Integrationsschaltung 11 wird die Anzahl der Impulse integriert und damit der Aufenthaltsort des Zuges in dem Streckenbereich berechnet. In einem Speicher 12 sind die Aufenthaltsort-Geschwindigkeits-Betriebskurven für die jeweiligen Streckenbereiche längs des Gleises abgespeichert. Eine derartige Betriebskurve ist in Fig.7 dargestellt. Mit Hilfe einer Vergleichs- und Steuerschaltung 13 wird die Aufenthaltsort-Geschwindigkeits-Betriebskurve für einen bestimmten Streckenbeieich, in welchem sich der Zug bewegt, mit den Daten der Aufenthaltsort-Geschwindigkeits-Betriebskurve dieses Zuges verglichen.

Die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung kann an jedem Fahrzeug angebracht sein; sie kann aber auch in einer zentralen Bodenstation vorgesehen sein. Wenn die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung in einer Bodenstation vorgesehen ist, müssen jedoch Datenübertragungseinrichtungen bereitgestellt werden, die das von der Koppelspule empfangene Signal an die

to zentrale Bodenstation abgeben.

Ist am Boden ein mit zickzackförmig verlaufenden Schlitzen versehenes Koaxialkabel verlegt, wie dies aus F i g. 1 hervorgeht, und ist eine Einrichtung, wie sie im Zusammenhang mit F i g. 6 erläutert worden ist, an einem Zug in der obenerwähnten Weise angebracht, so kann der Betrieb des Zuges automatisch an einer definierten Stelle gesteuert werden. In diesem Falle ist die Genauigkeit der Betriebssteuerung durch den Abstand 5 zwischen den Schlitzen des Koaxialkabels bestimmt.

Die Genauigkeit der Betriebssteuerung 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 Genauigkeit der Betriebssteuerung ändert dabei nicht in Abhängigkeit nicht nur des Zeitfaktors sondern auch nicht in Abhängigkeit anderer Faktoren.

Die die Geschwindigkeit und den jeweils zurückgelegten Weg ermittelnde Einrichtung ist sehr einfach; sie wird durch äußere Einflüsse wie z. B. durch Wettereinflüsse und andere Einflüsse nicht gestört.

Das gemäß der Erfindung vorgesehene einzige geschlitzte Koaxialkabel wird nicht nur für die Betriebssteuerung des Fahrzeugs, sondern auch gleichzeitig für die Nachrichtenverbindung benutzt. Demgemäß ist die Einrichtung gemäß der Erfindung im Vergleich zu be kannten Einrichtungen sehr stabil, zuverlässig und wirt schafllich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen Geschwindigkeitssteuerung von Schienen- oder Straßenfahrzeugen, mit einer parallel zur Bewegungsbahn des Fahrzeugs verlaufenden Leiteranordnung, über die eine elektromagnetische Welle mit in Längsrichtung der Leiteranordnung periodisch auftretenden Pegeländerungen abstrahlbar ist, mit einer elektromagnetisch an die Leiteranordnung ankoppelnden, •m Fahrzeug angebrachten Koppelspule und mit einer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einen vorgebbaren Wert festlegenden Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus der Zählrate der von der Koppelspule erfaßten Pegeländerungen ermittelt utid entsprechend der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung ein Koaxialkabel (1, 2, 3) ist, das in seinem Außenleiter (2) Schlitze (3) aufweist, von denen benachbarte Schlitze symmetrisch in bezug auf eine zwischen ihnen und senkrecht zur Achse des Koaxialkabels verlaufende Miüelebene angeordnet sind, wobei die Projektionen der Mittellinien der Schlitze (3) auf die Mittelebene durch parallel zur Achse verlaufende Linien begrenzt sind, daß die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung (9 bis 13) den Aufenthaltsort des Fahrzeugs durch Abzählen der von der Koppelspule (8) erfaßten Pegeländerungen ermittelt und fü,r Abschnitte der Bewegungsbahn eine Sollgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Aufenthaltsort des Fahrzeugs speichert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der vom Koaxialkabel (1, 2,3) übertragenen elektromagnetischen Welle lang im Vergleich zum Abstand fS) der Schlitze (3) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (S) der Schlitze konstant ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung (9 bis 13) in einer die Geschwindigkeit zumindest eines Fahrzeugs in den jeweiligen Abschnitten steuernden Bodenstation vorgesehen ist.