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Anlage zür Patentanmeldung Elektrische Steuereinrichtung für die Steuerung
eines Fahrzeuges Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrichtung für die
Steuerung eines Fahrzeuges durch ein elektromagnetisches Feld, das um wenigstens
einen, entlang der Fahrstrecke des Fahrzeuges verlaufenden, von Wechselstrom durchflossenen
Leiter aufgebaut ist und das von einer Aufnehinerspule abgetastet wird.
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Eine derartige Steuereinrichtung ist beispielsweise aus der DOS 1
613 991 bekannt. Die beiden dort vorgesehenen Aufnehmerspulen dienen jedoch ausschließlich
d-r Lenkregelung des Fahrzeuges und haben keine zusitzliche Funktion. Weiterhin
ist es bekannt (Siemens-Zeitschrift 43 (1969) eft 3 Seite 197 und 198), über eine
zusätzliche Aufnehrerspule und eine von der Lenkregelung vollständig getrennte Steuereinrichtung
Steuerbefehle auf ein Fahrzeug zu übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit möglichst geringen
Aufwand zu realisierende und betriebssichere Anordnung zur Lenkung und Steuerung
von Fahrzeugen zu schaffen. Hierbei sollen besonders das Gewicht und die störanfälligen
Teile der Anlage verringert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aufnehmerspule
ein Gemisch verschiedener Frequenzen gleichzeitig empfängt, das parallel einerseits
von einem Selektivverstärker für die Lenkregelung des Fahrzeuges und andererseits
von einem selektiven Schaltverstärker für die Steuerung des Fahrzeuges ausgewertet
wird. Eine besonders.einfache Lösung erhält man dadurch, daß man bei einer Steuereinrichtung.mit
einer Lenkregelanordnung mit einer Referenzspule und einer Regelsignalspule, wie
sie beispielsweise aus der DOS 1 613 991 bekannt geworden ist, als Aufnehmerspule
die vorhandene Referenzspule der Lenkre ge lanordnung verwendet. Eine zweckmäßige
Vereinfachung kann weiterhin dadurch erreicht werden, daß die in der Aufnehmerspule
induzierten Spannungen verschiedener Frequenz von in einem einzigen Leiter fließenden
Strömen verschiedener Frequenzen induziert werden.
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Die Steuersignale werden mit Vorteil in Form von Blocksignalen oder
in Form von Impulsteltgrammen, welche auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert sind,
abgegeben. Hierbei erweist es sich als zweckmäig, wenn die Leitwegfrequenz der Lenkregelung
als Trerfrqucnz für die Steuerfrequenz dient.
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Weitere Einzelheiten unX vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung
sind anhand der ZeicAnungen in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Fahrzeugsteuerung mit getrenntem Leit- und
Signaldraht, welche verschiedene Wechselströme unterschiedlicher Frequenz führen,
Fig. 2 eine Weiterentwicklung der Steuereinrichtung gemSß Fig. 1, Fig. 3 ein Prinzipschaltbild
der Steuereinrichtung und Fig. 4 ein Schaltbild eines selektiven Schaltverstärkers.
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In Fig. 1 ist mit 10 ein Fahrzeug bezeichnet, in dem eine Aufnehmerspule
11, ein selektiver Schaltverstärker 12 und ein Selektivverstärker 13 schematisch
angedeutet sind. Das Fahrzeug 10 fährt entlang eines Leitdrahtes 14, zu dem im wesentlichen
parallel ein Signaldraht 15 verlegt ist.
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In dem Leitdraht 14 fließt ein Wechselstrom mit der Leitfrequenz fL,
in dem Signaldraht 15 fließt ein Wechselstrom mit der Signalfrequenz f . Beide Wechselströme
induzieren in der Aufnehmerspule 11 jeweils eine Spannung unterschiedlicher Frequenz.
Die gleichzeitig empfangenen Frequenzen werden parallel einerseits von dem selektiven
Schaltverstärker 12 für die Steuerung des Fahrzeuges und andererseits von dem Selektivverstärker
13 für die Lenkregelung des Fahrzeuges 11 ausgewertet. Auf diese Art und Weise können
die mit einem Lenkregler versehenen Fahrzeuge auf sehr einfache Art und Weise und
mit geringem Aufwand bei automatischem Betrieb beispielsweise an Blockstellen usw.
auch während des Fahrens berührungslos gesteuert werden.
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Fig, 2 zeigt eine Weiterentwicklung der Leiteranordnung von Fig. 1.
Diese enthält eine größere Leiterschleife 16 und eine Mehrzahl von kürzeren Leiterschleifen
17, die zur Steuerung der Fahrzeuge dienen. Die größere Leiterschleife führt den
Wechselstrom, welcher in der Aufnehmerspule des Fahrzeuges die Leitfrequenzspannung,
d. hb die zur Lenkregelung
verwendete Spannung induziert. Die gesante
Fahrstrecke ist entsprechend der Anzahl der zur Steuerung des Fahrzeuges dienenden
kürzeren Leiterschleifen in eine Mehrzahl von Blockstrecken unterteilt, in denen
sich Jeweils nur ein Fahrzeug aufhalten kann. Dieses Fahrzeug schaltet die Taktfrequenz
der jeweiligen Blockstrecke beim Einfahren in dieselbe ein und beim Ausfahren wieder
aus. Das dahinter folgende Fahrzeug kann erst in diese Blockstrecke einfahren, wenn
das vorausfahrende Fahrzeug sie verlassen hat, da die Steuervorrichtung des Fahrzeuges
aufgrund dieser Taktfrequenz innerhalb der Blockstrecke die Steuerung des Fahrzeuges
entsprechend beeinflußt. Diese Taktfrequenz zum Blockieren der einzelnen Blockstrecken
ist für alle Blockstrecken die gleiche. Die übrigen Steuerfrequenzen zur Geschwindigkeitsregelung,
Bremsung usw. können entweder über die einzelnen kürzeren Leiterschleifen der Blockstrecken
in der Aufnehmerspule induziert werden, die entsprechenden Frequenzen können aber
auch der durch den Strom in der größeren Leiterschleife induzierten Leitfrequenz
fL überlagert werden. Die für die Blockierung der einzelnen Blocks trecken gewählte
Taktfrequenz ist mit bezeichnet. Im übrigen wirkt die Anordnung nach Fig. 2 wie
diejenige nach Fig. 1. Die Fahrzeuge sind mit 10 und 10' bezeichnet.
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In Fig. 3 ist das Prinzip der elektrischen Schaltung der Steuereinrichtung
dargestellt. Sie besteht aus einer Aufnehmerspule 11, in der die Steuerfrequenz-
und Leitfrequenz-Ströme Spannungen induzieren, welche parallel einerseits dem selektiven
Schaltverstärker 12 und andererseits dem Selektivverstärker 13 zugeführt werden.
Die Aufnehmerspule empfängt also ein Gemisch verschiedener Frequenzen gleichzeitig,
die richtigen Frequenzen werden durch die selektive Ausgestaltung der beiden Verstärker
ausgewählt und beeinflussen dann entweder einen Lenkregelmotor 18 oder eine Steuereinrichtung
19,
welche die neben der Lenkregelung erforderlichen Steuervorgänge für das Fahrzeug
bewirkt. Bei einem Fahrzeug, welches zur Lenkregelung eine Referenzspule und eine
Regelsignalspule enthält, wird als Aufnehmerspule für die Steuersignale die Referenzspule
der Lenlrregelanordnung verwendet. Eine zusätzliche Aufnehmerspule kann also durch
die selektive Gestaltung der Steuereinrichtung eingespart werden. Ein weiterer wichtiger
Vorteil der vorgeschlagenen Einrichtung besteht darin, daß durch selektive Schaltverstärker
eine bestimmte Steuerfrequenz geschaltet werden kann, ohne daß das Lenkverhalten
des Fahrzeuges beeinträchtigt wird. Weiterhin ist es günstig, das mit den selektiven
Schaltverstärkern jedes Fahrzeug mit seiner ihm zugeordneten Steuerfrequenz angewählt
werden kann, ohne daß die übrigen Fahrzeuge davon betroffen sind.
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Die in der Aufnehmerspule 11 induzierten Spannungen verschiedener
Frequenz können von in einem einzigen Leiter fließenden Strömen verschiedener Frequenz
induziert werden; die in Fig. 1 einmal durchgezogen und zum anderen gestrichelt
dargestellten Leitungsführungen würden also zu einem einzigen Leiter zusammengefaßt,
in dem die beiden verschiedenfrequenten Ströme für die Lenkregelung einerseits und
die Steuerung andererseits einander überlagert sind. Eine doppelte Leitungsführung
kann jedoch auch Vorteile haben, wie dies bereits zuvor anhand von Fig. 2 dargelegt
wurde; die zweite Leiterschleife erlaubt es dort nämlich, die Strecke in einzelne
Abschnitte zu unterteilen, in denen ein oder mehrere Steuervorgänge unabhängig von
anderen Teilstrecken ausgeführt werden können.
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Fig. 4 zeigt das Schaltbild des selektiven Schaltverstärkers 12. Dieser
besteht im wesentlichen aus einem Selektivverstärker 21, einem Impedanzwandler 33,
einer Gleichrichter-Verdopplerschaltung 39 und einem Schmitt-Trigger 46 mit wahlweise
Transistor-oder Relaisausgang.
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Im einzelnen ist der selektive Schaltverstärker 12 folgendermaßen
aufgebaut: Parallel zur Aufnehmerspule 11 liegt ein Potentiometer 20, dessen Abgriff
über einen nicht näher bezeichneten Kondensator an den Selektivverstärker 21 angekoppelt
ist. Der Selektivverstärker 21 enthält eine Spule 22 und einen dazu parallel liegenden
Kondensator 23. Je ein Ende der Spule 22 und des Kondensator 23 sind mit einer positiven
Leitung 24 verbunden, die beiden anderen Enden der Spule 22 und des Kondensators
23 sind über einen Widerstand 25 mit dem Kollektor eines Transistors 26 verbunden,
dessen Emitter über einen Widerstand 27 und einen hierzu parallel geschalteten Kondensator
28 an eine negative Leitung 29 angeschlossen ist.' Die Basis des Transistors 26
ist an den Verbindungspunkt zweier Widerstände 30 und 31 angeschlossen, welche einen
Spannungsteiler zwischen der positiven Leitung 24 und der negativen Leitung 29 bilden.
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An den Selektivverstärker 21 schließt sich ein Impedanzwandler 33
an, welcher über einen Kondensator 34 an den Selektivverstärker 21 angekoppelt ist.
Der dem Selektivverstärker 21 zugekehrte Anschluß des Kondensators 311 ist an den
Verbindungspunkt der Spule 22, des Kondensators 23 und des Widerstandes 25 angeschlossen,
die andere ktrode des Kondensators 311 liegt am Verbindungspunkt zweier Widerstdnde
35 und 36, welche einen weiteren Spannungsteiler zwischen der positiven Leitung
24 und der negativen Leitung 29 bilden. Der Verbindungspunkt der beiden Spannungsteiiei-\drstände
35 und 36 ist ferner mit der Basis eines Transistors 37 verbunden, dessen Kollektor
'an
der positiven Leitung 24 und dessen Emitter über einen Widerstand 38 an der negativen
Leitung 29 liegt.
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An den Impedanzwandler 33 schließt sich eine Gleichrichter-Verdoppierschaltung
39 an. Sie enthält zwei Kondensatoren 110 und 111 sowie zwei Dioden 42 und 43. Die
eine Elektrode des Kondensators 110 liegt an dem Emitter des Transistors 37, die
andere Elektrode dieses Kondensators 110 an der Kathode der Diode 42,deren Anode
mit der negativen Leitung 29 verbunden ist. Die Anode der Diode 43 ist an den Verbindungspunkt
zwischen dem Kondensator 40 und der Diode 42 angeschlossen, ihre Kathode ist mit
dem einen Belag des Kondensators 111 verbunden, dessen anderer Belag an der negativen
Leitung 29 liegt.
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Mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 41 und der Diode
43 ist weiterhin das eine Ende eines Serien-Schutzwiderstandes 44 verbunden, dessen
anderes Ende über einen Ableitwiderstand 45 an der negativen Leitung 29 liegt.
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Die beiden Widerstände 44 und 45 bilden also die Ankopplung der Gleichrichter-Verdopplerschaltung
39 an den zuvor bereits genannten Schmitt-Trigger, welcher mit 116 bezeichnet ist.
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Am Eingang des Schmitt-Triggers 46 ist die Basis eines Transistors
47 an den Verbindungspunkt der beiden Widerstände 44 und 45 angeschlossen, der Kollektor
des Transistors 117 liegt über einen Widerstand 48 an der positiven Leitung 24.
Vom Kollektor des Transistors 47 führt die Parallelschaltung eines Kondensators
49 und eines Widerstandes 50 zur Basis eines Transistors 51, dessen Emitter mit
dem Emitter des Transistors 47 gekoppelt und über einen Widerstand 52 an die negative
Leitung,29 29 angeschlossen ist. Zwischen der Basis des Transistors 51 und der negativen
Leitung 29 liegt ein Widerstand 53.
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An den Ausgang des Schmitt-Triggers 116 am Kollektor des Transistors
51, welcher zugleich den Ausgang des selektiven Schaltverstärkers 12 bildet, liegt
wahlweise eine Transistor-oder eine Relais-Schaltanordnung. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist an den Kollektor des Transistörs 51 die Serienschaltung zweier Widerstände 54
und 55 angeschlossen, deren Verbindungspunkt an der Basis eines Transistors 56 liegt.
Der Transistor 56 schaltet ein Relais 57, zu dessen Wicklung eine Diode 58 antiparallel
als Freilaufdiode geschaltet ist. Mit 59 ist der Ausgangspunkt der Schaltanordnung
bezeichnet, der über einen vom Relais 57 betieten Kontakt 60 und eine Verbindung
61 mit der positiven Leitung 24 verbunden ist. Die Verbindung 61 kann umgestellt
oder umgelötet werden, so daß eine Verbindung 62 entweder zum Ausgang des Schmitt-Triggers
46 oder zu einem nicht dargestellten, weiteren Schalttransistor führt.