DE2214895A1 - Elektronische Steueranordnung für eine Straßenverkehrssignalanlage - Google Patents

Description

Deutsche ITG? Industries GmbH

S. Marchiat -2

Elektronische Steueranordnung für eine Straßenverkehrssignalanlage

Die Erfindung "betrifft eine elektronische Steueranordnung für eine Straßenverkehrssignalanlage, bei der ein Taktgeber mit einem oder mehreren Zähler(n) verbunden ist, dem (denen) ein oder mehrere Dekodierer so zugeordnet ist (sind), daß jedem Zählerstand ein bestimmtes Dekodiererausgangssignal entspricht.

Zur Steuerung von Straßenverkehrssignalanlagen werden vielfach elektromechanische Einrichtungen verwendet, die im wesentlichen aus Schaltern aufgebaut sind. Als Schalter werden beispielsweise von den Hocken einer von einem Synchronmotor mit konstanter Drehzahl angetriebenen Nockenwelle betätigte Eontakte verwendet, die über elektromagnetische Relais die Ein- und Ausschaltung der Signalleuchten der Verkehrsampeln bewirken. Nachteilig ist bei solchen Einrichtungen, daß die Eelais aufgrund ihrer hohen Betätigungszahl dauernd gewartet werden müssen. Da darüber hinaus die Schaltkasten, in denen die Steuereinrichtungen unter-

vo/ff

8.3. 1972 - 2 -

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gebracht sind, meistens am Gehsteig unweit vom . Straßenverkehr angeordnet sind, wirkt sich die Empfindlichkeit der Steuereinrichtungen auf Erschütterungen, Temp er atur Schwankungen und elektrische Störeinflüsse negativ aus. Auch haben die Schaltkasten einen beachtlichen Umfangi

Darüber hinaus erfordern Programmänderungen bei elektromechanischen Steuereinrichtungen meist einen größeren Aufwand, der im allgemeinen in "Verdrahtungsänderungen und Neu Justierungen besteht, die nur von besonders geschultem Personal durchgeführt werden können. Andererseits sind Programmänderungen infolge der sich ständig ändernden Verkehrsbedingungen in Städten (wie z.B. durch neue Einbahnregelungen, Inbetriebnahme neuer Straßenzüge oder Industriebetriebe) recht häufig. Daher wäre eine einfache Durchführbarkeit von Programmänderungen wünschenswert.

Aus den oben genannten Gründen wurden bereits elektronische Steueranordnungen eingeführt, die einen raumsparenden kompakten Aufbau ermöglichen, bei denen Programmänderungen leicht durchführbar sind, die wenig Wartung erfordern und die äußerst zuverlässig arbeiten. Bekannte elektronische Steueranordnungen für Straßenverkehrssignale bilden im allgemeinen jeweils einen Teil eines zentral und/oder verkehrsabhängig gesteuerten Systems. Bei zentral gesteuerten Anlagen werden alle Informationen von den Straßenkreuzungen zentral gesammelt und verarbeitet, und die dabei zentral erarbeitenden Befehle dienen der Steuerung

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der einzelnen Verkehrssignale. Solche Anlagen weisen zwar die sich durch eine Zentralsteuerung ergeben- den Vorteile auf, sind jedoch - insbesondere für mittlere und kleinere Anlagen - extrem kostenaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektronische Steueranordnung für eine Straßenverkehrssignalanlage anzugeben, die autonom arbeitet, die aber auch von einer zentralen Steuereinrichtung beeinflußt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs geschilderte elektronische Steueranordnung für eine Straßenverkehrssignalanlage so ausgebildet, daß der (die) Dekodierer mit seinen (ihren) Ausgängen an eine erste Matrix angeschlossen ist, die die Zeitdauer der einzelnen Signalphasen bestimmt, daß diese erste Matrix an eine zweite Matrix angeschlossen ist, die die in jeder Signalphase anzusteuernden -Signalbegriffe bestimmt, und daß die Signalleuchten der Signalbegriffe über von der zweiten Matrix gesteuerte Speiseglieder gespeist werden.

Durch diese Ausgestaltung ist eine vollständige Trennung zwischen der "Programmfunktion" und der "Zeitdauerfunktion" gegeben, wodurch Änderungen im Programmablauf besonders einfach durchführbar sind.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß. der (die) Dekodierer mit jedem Ausgang bestimmter Eangnummer mit einer Spalte gleicher Rangnummer der ersten Matrix verbunden ist (sind), daß die Spalten

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der ersten Matrix aufeinanderfolgend aktiviert werden, während Zeitspannen, die durch die Fortschaltegeschwindigkeit des Zählers gegeben sind und deren Summe.der alle Signalphasen umfassenden Zyklusdauer entspricht,-und daß jede der Zeilen der ersten Matrix einer Signalphase zugeordnet und entsprechend der dieser Signalphase zugewiesenen Zeitdauer mit einer Anzahl von Spalten dieser Matrix verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jede der Zeilen der ersten Matrix mit einer Zeile der zweiten Matrix verbunden ist, an deren Spalten jeweils direkt die Speiseglieder angeschlossen sind, die die Signalleuchten der Verkehrsampeln steuern, und daß für jede Signalphase zur Einschaltung je eines bestimmten Signalbegriffes für jede Straße die diesen Signalbegriffen zugeordneten Spalten der zweiten Matrix mit einer Zeile verbunden sind, die der für diese Signalphase vorgesehenen Zeitspanne zugeordnet ist.

Zur Ermöglichung einer manuell gesteuerten Beeinflußbarkeit bestimmter Signalphasen ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß bestimmten Signalphasen zugeordnete Zeilen der zweiten Matrix mit einer ersten besonderen Spalte verbunden sind, die über ein manuell gesteuertes Schaltglied an eine Sperreinrichtung angeschlossen ist, deren Einschaltung bei aktivierter erster besonderer Spalte durch Betätigung des manuell gesteuerten Schaltgliedes

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erfolgt, und daß die Sperreinrichtung im einge- j schalteten Zustand ein Signal abgibt, das einen den Zähler steuernden Haupttaktgeber anhält und damit die gerade alblaufende Signalphase solange aufrecht hält als das manuell betätigte Schaltglied betätigt bleibt.

Um eine handgesteuerte Verkürzung der Dauer bestimmter Signalphasen zu ermöglichen, ist in weiterrer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß bestimmten Signalphasen zugeordnete Zeilen der zweiten Matrix mit einer zweiten besonderen Spalte verbunden sind, die über ein manuell gesteuertes Schaltmittel an einen schnellen Taktgeber angeschlossen ist, der im eingeschalteten Zustand einen den Zähler steuernden Haupttaktgeber unwirksam macht und dem Zähler anstelle der Ausgangssignale des Haupttaktgebers seine höherfrequenten Ausgangssignale zuführt und damit den Zähler solange schneller fortschaltet, als das manuell gesteuerte Schaltmittel betätigt und die der betroffenen Signalphase zugeordnete Zeile aktiviert ist·

Zur Ermögliehung einer handgesteuerten Beschleunigung des Ablaufs bestimmter Signalphasen ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß bestimmten Signalphasen zugeordnete Zeilen der zweiten Matriy mit einer dritten besonderen Spalte verbunden sind, die an einen Hilf staktgeber und an eine Sperreinrichtung angeschlossen ist, daß die dritte besondere Spalte im aktivierten Zustand einerseits die Sperr-

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einrichtung einschaltet zur Sperrung eines den Zähler steuernden Haupttaktgebers und andererseits den" Hilfstaktgeber dazu veranlaßt, nach einer vorbestimmten Verzögerungszeil; dem Zähl er ein ihn fortschaltendes Ausgangssignal zuzuführen, das den Zähler solange fdrtschaltet, als die dritte besondere Spalte aktiviert bleibt·

Es kann wünschenswert sein, eine handgesteuerte Einschaltung von gelbem Blinklicht für alle Verkehrsampeln einer Kreuzung vornehmen zu können· Hierfür sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß eine durch ein manuell gesteuertes Schaltmittel einschaltbare Steuereinrichtung vorgesehen ist, die im eingeschalteten Zustand einerseits über Torschaltungen alle Ausgangssignale des (der) Dekodierers unwirksam schaltet und andererseits periodisch die Spalten der zweiten Matrix speist, die die den gelben Signalbegriffen zugeordneten ßpeiseglieder steuern.

TJm Fehler bei der Verkehrsignalabgabe feststellen zu können, sehen Weiterbildungen der Erfindung vor, daß eine Schwellwertschaltung, die mit bestimmten Signalleuchten verbunden ist, bei Unterschreitung eines Mindeststromwertes anspricht und die Einschaltung der das gelbe Blinklicht steuernden Steuereinrichtung bewirkt, oder daß eine Schwellwertschaltung, die mit den Signalleuchten eines bestimmten Signalbegriffes verbunden ist, bei Erreichen eines Stromwertes, der anzeigt, daß mehr als eine der Signalleuchten eingeschaltet ist, die Einschaltung der

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das gelte Blinklicht steuernden Steuereinrichtung "bewirkt.

Nachfolgend wird die Erfindung mit ihren weiteren Merkmalen und Besonderheiten anhand der Zeichnung näher erläutert; in diesen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Aus-

führungs"beispi-els der erfindungsgemäßen Steueranordnung,

Fig. 2 eine Darstellung der Kreuzung mit drei Straßen, anhand deren das Durchführungsbeispiel der Erfindung erläutert wird,

Ifig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Matrix, welche die Zeitverteilung der verschiedenen Signalphasen ermöglicht,

Fig. 4 ein AusführungslDeispiel für eine Matrix, welche die Programmierung der verschiedenen Signalphasen ermöglicht und

Fig. 5

und 6 Details eines Ausführungs"beispiels

der Steueranordnung nach der Erfindung.

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In Fig. Ί stellt der von der gestrichelten Linie Λ umrandete Teil die Zeitbasis der Schaltungsanordnung dar. In dieser Zeitbasis wird ein Binärzähler 2 von verschiedenen Taktgebern 3» 4- und 5 gesteuert, so daß die von dem an den Binärzähler 2 angeschlossenen Dekodierer 6 über dessen Ausgänge o...n gelieferten Ausgangssignale in einer durch den verwendeten Taktgeber bestimmten Zeitfolge aufeinanderfolgen.

Der Taktgeber 3 ist ein Haupttaktgeber, d.h. der Taktgeber der das schrittweise Fortschalten des Binärzählers 2 in Abwesenheit besonderer Befehle steuert. Er kann als astabiler Multivibrator ausgebildet sein, der Eechteckwellen abgibt, deren Frequenz einstellbar ist, z.B. zwischen 3 Hz und o,1 Hz.

Diese Signale werden einem aus zwei bistabilen Schaltungen 7 und 8 bestehenden Frequenzteiler zugeführt. Jede dieser bistabilen Schaltungen teilt die ihm zugeführte Frequenz durch zwei. Wenn der Multivibrator auf eine Frequenz von o,1 Hz eingestellt ist, liefert er alle 1o Sekunden ein Signal, das an der Klemme 9 aufscheint. Dieses Signal wird aber auch der bistabilen Schaltung 7 zugeführt, so daß das an der Klemme Ίο auftretende Signal durch 2 geteilt ist, d.h. alle 2o Sekunden auftritt. Analog ergibt sich, daß der Klemme 1Ί von der bistabilen Einrichtung 8 alle 4o Sekunden ein Signal zugeführt wird. Hiernach ist selbstverständlich, daß der astabile Multivibrator keine niedrige Frequenz haben muß und daß einfach die 5o Hz-Frequenz der Netzspannung ver-

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wendet werden kann. Es muß nur für den Frequenzteiler eine geeignete Anzahl von Stufen - entsprechend den bistabilen Schaltungen 7 und 8 - vorgesehen werden, um die geeignete Frequenz- für die Fortschaltung des Binärzählers 2 zu erlangen.

Ein in Fig. 1 als Pfeil dargestellter Frequenzwähler 12 ermöglicht die Wahl einer Frequenz, mit der die Schaltzustände der Binärstufen des Zählers in schnellerer oder langsamerer Aufeinanderfolge wechseln. Jede Schaltzustandsänderung entspricht einem neuen Zählstand d.h. einer neuen Kombination von Ausgangssignalen auf den Ausgängen 0 bis η des Binärzählers 2. Diese Signalkombinationen werden einem Dekodierer 6 zugeführt, der aus einer Diodenmatrix besteht, die so ausgebildet ist, daß für jeden vom Haupttaktgeber 3 gelieferten Impuls nur- einem der η Ausgänge des Dekodierers 6 ein Ausgangssignal zugeführt wird.

Die Ausgangssignale erscheinen aufeinanderfolgend, wobei der "übergang von einem Ausgang zum nächsten eine Zeitspanne beansprucht, die durch die Fortschaltgeschwindigkeit des Binärzählers 2 gegeben ist, der seinerseits vom Haupttaktgeber 3 gesteuert ist. Die Zeitspanne T, in der alle Ausgänge O bis η des Dekodierers 6 ein Ausgangssignal zugeführt erhalten, entspricht der Zyklusdauer, in der die verschiedenen Signalphasen für eine Kreuzung auftreten.

- Io - "■

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- Ίο -

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Als Beispiel wurde die Kreuzung gemäß Fig. 2 gewählt, "bei der es sich um eine Kreuzung von drei Straßen 13» 14- und 15 handelt, mit gemeinsamer Verkehrsregelung unter Verwendung der Signalbegriffe grün, gelb und rot für jede Straße. Es handelt sich demnach um die Steuerung von 3 Verkehrsampeln, die während eines Zyklus neun verschiedene Signalbilder ergeben. Es wird angenommen, daß dieser Zyklus durch einen Binärzähler 2, der vier bistabile Schaltstufen enthält, gesteuert wird, wodurch sich 16 verschiedene Schaltzustände ergeben. Demnach weist der Dekodierer 6 sechzehn Ausgänge auf.

Folglich muß die Zeitspanne, in der die aus Binärzähler 2 und- Dekodierer 6 bestehende Kombination von der Stellung 0 bis in die Stellung 16 gelangt, auf neun Signalphasen der Kreuzung verteilt werden. Diese Aufgabe ist der Matrix 16 zugewiesen.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer .solchen Matrix, die durch Verwendung steckbarer Dioden leicht geändert werden kann. Die Zeilen O bis 8 entsprechen den neun Signalphasen der Kreuzung, während die Spalten 0 bis 15 mit den Ausgängen des Dekodierers 6 verbunden sind. Wenn die Spalten aufeinanderfolgend für jeweils die gleiche Zeitdauer ein Signal zugeführt erhalten, kann jeder Signalphase eine bestimmte Zeitdauer zugeordnet werden, indem man die entsprechende Zeile 4- über Dioden mit einer Anzahl von Spalten verbindet. So wird beispielsweise in Fig. 3 die Phase 0 nur für die

-Tl-

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Zeitspanne andauern, in der die Spalte O ein Signal zugeführt erhält. Dagegen wird die Phase 1 dreimal so lange dauern, da die Zeile 1 mit den Spalten 1, 2 und 3 verbunden ist. Die Phase 7 wird.sogar fünfmal langer dauern, da die Zeile mit den Spalten 1o, 11, 12, 13 und 14 in Verbindung steht.

Obwohl neun Signallampen "vorhanden sind, kann n-icht jede Zeile mit einer bestimmten Signallampe verbunden werden. Denn, wäre beispielsweise Zeile 1 mit der Lampe für den grünen Signalbegriff der Straße 13 verbunden, würde dies bedeuten, daß für diese Straße Grünlicht gegeben wird, während der Zeit, in der die Spalten 1 bis 3 ein Signal führen, daß aber während dieser Zeit keine definierten Signalbegriffe für die anderen Straßen 14 und 15 eingeschaltet wären.

Aus diesem Grund sind die Ausgänge - d.h. die Zeilen 0 bis 8 - der Zeitverteiler-Matrix 16 mit einer weiteren Matrix 17 verbunden, welche das Schaltprogramm - d.h. die Aufeinanderfolge - der Signalbegriffe jeder einzelnen Straße steuert.

Es sei angenommen, daß der Verkehr auf der Kreuzung gemäß Fig. 2 wie folgt ablaufen soll:

1) Die Fahrzeuge von der Straße 13 fahren in Eichtung der Straßen

14 und 15, . ■ '

2) die Fahrzeuge von der Straße 14 fahren in Eichtung der Straßen 13 und 15,

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3) die Fahrzeuge von der Straße 15 fahren in Richtung der Straßen 13 und 14.

Darüberhinaus ist eine Sicherheitsphase zu berücksichtigen, -die darin besteht, daß für eine Straße das Grünlicht, während dessen Dauer der Verkehr fließt, durch Gelblicht abgelöst wird, während dessen Dauer der Verkehrsfluß auf dieser Straße aufhören muß, wobei das Gelblicht von Rotlicht abgelöst wird und wobei während einer kurzen Zeitspanne für alle 3 Straßen Rotlicht eingeschaltet ist, bevor für eine andere Straße das Grünlicht eingeschaltet wird.

Man kann eine Tabelle aufstellen, welche die für jede Signalphase für jede der drei Straßen eingeschalteten Signalbegriffe angibt. Dabei bedeutet R "Rotlicht eingeschaltet", G "Grünlicht eingeschaltet" und A "Gelblicht eingeschaltet".

Straße	13'	Straße 14	Straße	15	Phase
	R	R	B		0
	G	R	R		1
	A	R	R		2
vollständi ger Zyklus	R R	R G	R R		3 4
	R	A	R		5
	R	R	R		6
	R	R	G		7
	R	R	A		8
Beginn des nächsten Zyklus	R G A	WWW	WWW		0 1 2

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Dieses Programm wird mit Hilfe der Matrix 175 die in S"ig. 4· schematisch wiedergegeben ist, ralisiert. Die Zeilen A-J entsprechen den Signalphasen 0 - ß. Die Spalten sind mit den roten, grünen und gelben Signalbegriffen der Straßen 13? 14- und 15 verbunden, 'wobei in Pig. 4- E für rot, V für grün und 0 für gelb steht. Es müssen dann nur Dioden an den geeigneten Kreuzungspunkten der Matrix angebracht werden, um das durch die vorstehende Tabelle definierte Programm zu erhalten. So wird, wenn während der Phase 0 die Zeile A ein Signal zugeführt erhält, über die mit dieser Zeile verbundenen Dioden nur Strom in Richtung der drei den roten Signalbegriffen der drei Straßen zugeordneten Spalten fließen kann. Dagegen wird z.B. während der Phase 5 die Zeile P aktiviert und die mit dieser Zeile verbundenen Dioden sind so angeordnet, daß der gelbe Signalbegriff für Straße 14.eingeschaltet wird, während für die anderen beiden Straßen die roten Signalbegriffe eingeschaltet sind.

Es muß festgehalten werden, daß die Leistung der über die Dioden dieser Matrizen geführten Signale nicht ausreicht, um die Signalleuchten der Verkehrsampeln direkt zu steuern.

Darum ist, wie in Pig. 1 angedeutet, der Ausgang der Programmiermatrix 17 mit einer Speiseeinrichtung 18 verbunden. Dieser werden die Ausgangssignale der Matrix 17 zugeführt und äß steuert die Signalleuchten der Verkehrsampeln 19.

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Bisher wurde ein normaler Ablauf der Verkehrssteuerung der betrachteten Straßenkreuzung beschrieben. Dieser Ablauf kann mittels einiger Hilfseinrichtungen, die innerhalb der gestrichelten Linie 2o (Fig. 1) gezeigt sind, geändert werden.

So kann mit der Sperreinrichtung 21 die Dauer vorbestimmter Signalphasen verlängert werden. Hierzu kann die Matrix 17 d-er Fig- 1 weitere Spalten - wie die in Fig. 4 mit 22 bezeichneten Spalten - umfassen, die mit bestimmten Zeilen verbunden sein können, um zu bestimmten Zeitpunkten der Sperreinrichtung 21 Signale zuzuführen. Wenn zu einem solchen Zeitpunkt eine Bedienungsperson eine zu ihrer Verfügung stehende, von Hand zu betätigende Steuerung eingeschaltet hat, sendet die Sperreinrichtung 21 über die Leitung 23 ein Signal aus, das den Haupttaktgeber 3 sperrt. Hierdurch bleibt die gerade vorherrschende Signalphase so lange aufrecht, wie die von Hand zu be-■ tätigende Steuerung eingeschaltet bleibt.

Es kann auch vorkommen, daß die Dauer bestimmter, durch die Matrix 17 programmierter Sxgnalphasen gekürzt werden soll. Dies kann erreicht werden, in dem man Signale vom Ausgang der Matrix über eine Handsteuerung 24· und eine Leitung 25 zum schnellen Taktgeber 4 führt. Letzterer wird, solange die Handsteuerung eingeschaltet bleibt, Signale abgeben, deren Frequenz höher ist, als die der Ausgangssignale des Haupttaktgebers 3· Die Ausgangssignale des schnellen Taktgebers 4· sperren

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über Leitung 26 den Haupttaktgeter 3- Außerdem werden sie direkt dem Binär zahl er 2 zugeführt und schalten diesen entsprechend ihrem Takt fort.

Es kann auch erforderlich sein, "bestimmte Signalphasen automatisch zu "beschleunigen. Dies kann z.B. der lall sein für den gelten Signaltegriff, dessen Dauer kurzer ist als die der roten und grünen Signaltegriffe. Auch hierfür genügt eine Programmierung der Matrix nach Fig. 4-, indem eine der Spalten 22 den entsprechenden Reihen A-J durch das Anbringen von Dioden an den entsprechenden Kreuzungspunkten zugeordnet wird und indem diese Spalte mit dem Hilfstaktgeter 5 und der Sperreinrichtung 21 verbunden wird (in Fig. 1 durch Leitung 27 angedeutet) . Die Sperreinrichtung 21 sperrt über Leitung 23 den Haupttaktgeter 3 und nach einer vortestimmten Verzögerungszeit liefert der Hilfstaktgeter 5 über Leitung 28 ein Signal, das die Fortschaltung des BinärZählers 2 steuert.

Zu jedem Zeitpunkt eines Zyklus der Verkehrssignalsteuerung der Kreuzung können alle Ampeln auf geltes Blinklicht geschaltet werden. Hierzu dient eine von Hand einschalttare Steuerung 29» die wenn sie eingeschaltet wird, üter die Leitung 3o ein Signal zum Dekodierer 6 sendet, das alle Signale auf den Ausgängen 0 - η und damit auch die gerade vorherrschende Signalphase löscht. Darüber hinaus sendet die Steuerung 29 üter die Leitung 31 ein Signal zur Speiseeinrichtung 18, wodurch die

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gelben. Signalbegriffe der drei Straßen der Kreuzung auf Blinklicht geschaltet werden.

Es kann vorkommen, daß eine Signalleuchte aus irgend einem Grund ausfällt und hierfür ist in der erfindungsgemäßen Steueranordnung eine Sicherungseinrichtung vorgesehen. Bei dieser kann es sich z.B. um ein? statisches Element mit einer Ansprechschwelle handeln, das in der Lage ist, den Strom, der durch einen für alle roten Signalbegriffe der Kreuzung gemeinsamen Stromkreis fließt, zu messen. Wenn die Sicherheitseinrichtung 32 durch das Nichtvorhandensein eines Stromes bestimmter Mindeststärke feststellt, daß ein Rotlicht defekt ist, schaltet es über Leitung 33 die Steuerung 29 ein, welche in der oben geschilderten Art und Weise die Verkehrsampel auf gelbes Blinklicht schaltet.

In der Beschreibung wurde bisher davon ausgegangen, daß die Verkehrssignalsteuerung der Kreuzung lokal erfolgt, d.h. daß sie allein für die betrachtete Kreuzung vorgesehen ist. Selbstverständlich kann solch eine Kreuzung nicht immer für sich allein betrachtet werden, sondern oft nur als Teil eines größeren Systems auf Bezirks- oder sogar auf Stadtebene. In solchen lallen wird oft eine zentrale Steuerung vorgesehen, bei der ein zentrales Gerät Informationen von den verschiedenen Kreuzungen zugeführt erhält, sie verarbeitet und daraus Steuerbefehle erarbeitet, die zur Ausführung an den Kreuzungen ausgesandt werden. Für solche Fälle sieht

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die erfindungsgemäße Steueranordnung eine Externsteuerung 34- vor, der Befehle von der zentralen Steuerung zugeführt werden können und die entsprechende Steuersignale abgibt, welche über Leitung 35 dem Binärzähler 35 zugeführt werden.

Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung wird weiter unter Bezugnahme auf Fig. 5 iind 6 erläutert, in denen die bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 aufweisen. Es wird angenommen, daß die Frequenz der Haupttakteinrichtung 3 gleich o,1 Hz beträgt» D.h. die Haupttakteinrichtung 3 liefert alle 1o Sekunden einen Impuls, der an der Klemme 36 aufscheint und auch der bistabilen Schaltung 7 zugeführt wird. Letztere teilt die Frequenz durch zwei, so daß die von ihr gelieferten Impulse alle '2o Sekunden an der Klemme 37 aufscheinen. Die zweite bistabile Schaltung 8 teilt diese Frequenz auch durch 2 und liefert alle 4-0 Sekunden einen Impuls an Klemme 38. Die Frequenzteilung könnte weiter fortgesetzt werden durch das Hinzufügen weiterer bistabiler Schaltungen, deren Ausgänge mit Klemmen wie die mit 39 bezeichnete zu verbinden wären.

Der Frequenzwähler 4-0 ist in Fig. 5 mit der Klemme 37 verbunden, so daß der Binärzähler 2 alle 2o Sekunden um einen Schritt weiter geschaltet wird. Die Rückstelleinrichtung 41 ermöglicht bei der Einschaltung der Anlage die Rückstellung des Binär zählers in die Stellung O.

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In der Stellung O speist der Binärzähler über den Dekodierer 6 dessen Ausgang 0, der mit einem Eingang eines in Pig. 6 gezeigten NAED-Tors 42 verbunden ist. Der andere Eingang dieses NAND-Tors ist an die Leitung 53 angeschlossen, auf der zu diesem Zeitpunkt kein Signal vorhanden ist. In diesem Schaltzustand legt das NAND-Tor 42 die den logischen Zustand "1" darstellende negative Polarität an die zugeordnete Matrixspalte. Da am Kreuzungspunkt dieser Spalte mit der Zeile A eine Diode angeordnet ist, wird das Signal der Zeile A zugeführt. Polglich werden in der Programmiermatrix genannten Matrix (im linken Teil der Fig. 6) die Spalten, die über Dioden mit der Zeile A verbunden sind, aktiviert; dies sind die Spalten N, R, V, Y und Z.

Die Aktivierung der Spalten N, R und U bewirkt die Aktivierung der entsprechenden Speiseeinrichtung 4-3. ■Diese Speiseeinrichtungen können als Festkörperrelais ausgebildet sein, deren Haupteigenschaft darin besteht, daß sie durch schwache Signale z.B. mit einer Spannung von 3i5 V - gesteuert werden können und an ihren Ausgängen Starkstromsignale mit Spannung von z.B. 22o V abgeben, mit denen Neonröhren oder Glühlampen von Verkehrsampeln direkt gespeist werden können.

Im betrachteten Fall bewirkt die Aktivierung der Spalten N, R und U die Einschaltung der roten Signalbegriffe 44 (R) der Straßen 13, 14 und 15-

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Durch die Zufuhr eines Signals an die Spalte Y kann bei Betätigung der Taste 45 die vorherrschende Signalphase blockiert werden. Das auf dieser Spalte vorhandene Signal gelangt dann zur Sperreinrichtung y 21, die - wie schon beschrieben - über die Leitung 23 ein Signal zu dem in Fig. 5 gezeigten Haupttaktgeber 3 sendet. Daraufhin hört der Haupttaktgeber 3 auf, Impulse auszusenden, solange wie dieser Schaltzustand vorherrscht, d.h. solange die Taste 45 betätigt bleibt. Da der Binärzähler 2 keine Impulse vom Haupttaktgeber 3 zugeführt erhält, wird er nicht weiter fortgeschaltet. Wenn die Taste 45 wieder in ihre Buhelage zurückgeführt wird, verschwindet das der Sperreinrichtung zugeführte Signal, diese sperrt den Haupttaktgeber 3 nicht weiter, und dessen Multivibrator beginnt wieder zu arbeiten. Der erste Ausgangsimpuls, der zum Binärzähler 2 gelangt, schaltet diesen in den nächstfolgenden Schaltzustand.

Die Aktivierung der Spalte Z hat zur Folge, daß der Dauer der vorherrschenden Signalphase ein vorbestimmter und definierter Wert zugeordnet ist. Das auf dieser Spalte auftretende Signal wird einerseits der Sperreinrichtung 21 zugeführt, die wie oben beschrieben, den Haupttaktgeber 3 sperrt und andererseits über Leitung 27, den Hilfstaktgeber 5 einschaltet. Letzterer kann ein Verzögerungsglied einschalten, das nach einer Verzögerungszeit von z.B. 2 Sekunden dem Binärzähler ein diesen

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fortschaltendes Signal zuführt. Sobald der Binärzähler 2 in den nächsten Schaltzustand übergegangen ist, führt der Dekodierer 6 nicht mehr seinem Ausgang 0, sondern seinem Ausgang 1 ein Signal zu. Dieses gelangt über das entsprechende NAND-Tor 42 auf die Spalte 1 der Zeitverteilungsmatrix. Da am Kreuzungspunkt dieser Spalte mit der Zeile B eine Diode angeordnet ist, wird das Signal der Reihe B zugeführt, wodurch die Spalten P, R, U und X der Programmiermatrix aktiviert werden.

Die Aktivierung der Spalten P, R und U hat zur Folge, daß die Verkehrsampeln so umgeschaltet werden, daß nun nicht mehr für alle Straßen rot, sondern für die Straße 13 grün (Spalte P) und für die Straßen 14 und 15 rot signalisiert wird. Die Diode am Kreuzungspunkt der Reihe B mit der Spalte X ermöglicht bei Betätigung der Taste 46 über Leitung 25 die Einschaltung des schnellen Taktgebers 4. Dabei wird, wie schon erläutert, der Haupttaktgeber 3 gesperrt und der schnelle Taktgeber 4 steuert den Binärzähler 2 direkt mit Signalen, deren Frequenz höher ist als die der Ausgangssignale des Hauptia ktgebers 3· Da an den Kreuzungsstellen der Reihe B mit den Spalten T und Z keine Dioden vorgesehen sind, kann in dieser Signalphase der Haupttaktgeber nicht über Spalte Y und Taste 45 gesperrt werden und ebenso nicht der Hilfstaktgeber über Spalte Z gesteuert werden.

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Es sei angenommen, daß die Taste 46 nicht betätigt wurde, und daß die gerade ablaufende Signalphase nicht beschleunigt werden muß. Dann wird der Binärzähler 2 nur vom Haupttaktgeber 3 abhängig sein. Es wurde angenommen, daß der Haupttaktgeber alle io Sekunden einen Impuls' abgibt, was zur Folge hat, daß die bistabile Schaltung 7 (Fig. 5) alle 2o Sekunden dem Binärzähler 2 ein Signal zuführt. !Folglich wird der Binärzähler 2 nach 2o Sekunden um einen Schritt weiterschalten, wodurch das Ausgangssignal auf dem Ausgang Λ des Dekodierers durch ein solches auf seinem Ausgang 2 ersetzt wird. Dadurch wird Spalte 2 der Zeitvertei— lungsmatrix aktiviert.

Wie aus Mg. 6 ersichtlich, ist Spalte 2 ebenso über eine Diode mit der ¹MJ-Q B verbunden wie die Spalte 1. Daher ändert sich an der gerade ablaufenden Signalphase nichts für weitere 2o Sekunden, nach deren Ablauf die bistabile Schaltung 7 dem Binärzähler 2 einen weiteren Impuls zuführt. Der Binärzähler 2 schaltet wieder um einen Schritt weiter und das Aus— gangssignal erscheint nun auf Ausgang 3 des Dekodierers Dieser Ausgang 3 ist mit der Spalte 3 der Zeitverteilermatrix der Fig. 6 verbunden. Auch diese Spalte ist - ebenso wie die Spalte 1 und 2 - mit der Zeile B verbunden und daher ändert sich für weitere 2o Sekunden nichts an der gerade ablaufenden Signalphase· Danach erzeugt die bistabile Schaltung 7 den nächsten Impuls für den Binärzähler 2, so daß nunmehr Spalte 4 aktiviert wird. Da Spalte 4 mit der Zeile C und

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nicht mit der Zeile B verbunden ist, ergibt sich eine Änderung. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, erhalten jetzt die Spalten Q,R und U ein Signal zugeführt, wodurch für Straße 13 der gelbe Signalbegriff und für Straßen 14 und 15 jeweils der rote Signalbegriff eingeschaltet wird. Wie sich aus dem oben Gesagten ergibt, ist die Dauer der der Zeile B zugeordneten Signalphase gleich der Zeitspanne, in der die mit der Zeile B verbundenen Spalten gespeist werden. Im dargestellten Beispiel ist die Zeile B mit drei Spalten (Spalte 1, 2 und 3) verbunden, deren jede für 2o Sekunden gespeist wird. Daher ergibt sich für die der Zeile B zugeordnete Signalphase eine Gesamtdauer von 3 x 2o =» 6o Sekunden.

Der weitere Ablauf ergibt sich in analoger Weise, wobei jede Signalphase eine Dauer hat, die sich aus der Anzahl Dioden ergibt, mit der die jeweils zugeordnete der Zeilen A-J mit den Spalten 0 bis 15 verbunden ist.

Wenn alle Ampeln auf gelbes Blinklicht geschaltet werden müssen, ist die Taste 47 zu betätigen. Dadurch wird eine Steuereinrichtung 48 eingeschaltet, die einen astabilen Multivibrator enthält, der über Leitung 49 in regelmäßigen Abständen Impulse abgibt. Diese Impulse gelangen über Dioden 5o, 5if und 52 auf die Spalten Q, 0? und W, die die gelben ßignalbegriffe aller drei Straßen steuern. Um zu verhindern, daß für eine Strasse zwei Signalbegriffe gleichzeitig eingeschaltet sind, muß auch die gerade ablaufende Signalphaae ge—

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löscht werden. Hierzu führt die Steuereinrichtung 48 über Leitung 53 allen zweiten Eingängen der NAND-Tore 42 ein Signal zu, wodurch keines dieser Tore mehr ein Ausgangssignal abgibt. Daher ist jetzt keine der Zeilen A-J mehr gespeist. Auf diese Weise ist die ablaufende Signalphase gelöscht und durch gelbes Blinklicht ersetzt worden.

Zur Abschaltung des gelben Blinklichts wird Taste 54 betätigt. Dies bewirkt, daß der Multivibrator der Steuereinrichtung 48 angehalten wird und daher erscheinen auf Leitung 49 keine Signale mehr. Auch das Signal auf Leitung 53 wird abgeschaltet, wodurch die Ausgangssignale des Dekodierers 6 wieder wirksam werden.

Wie vorhin bereits erwähnt, dient eine Sicherheitseinrichtung der Feststellung von Unregelmäßigkeiten. Solche Unregelmäßigkeiten können ihre Ursache haben in einer defekten Leuchte, aber auch in einem Defekt eines anderen Elements, wie einer Diode oder eines Festkörperrelais, oder- aber in einem Programmfehler. In Fig. 6 ist schematisch gezeigt, wie die Funktion der Rotlichter der drei Straßen überwacht wird*, Die Sicherheitseinrichtung 32 könnte aber auch dazu dienen, zu überwachen, ob nicht mehr als ein Grünlicht eingeschaltet ist. Gemäß Fig» 6 wird, wenn in einer Phase, in der alle drei Rotlichter eingeschaltet sein müssen, eines der Botlichter nicht eingeschaltet ist, der Strom durch die Sicherheitseinrichtung 32 einen vorgegebenen Schwellwert unter-

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schreiten. Die Sicherheitseinrichtung 32 führt normalerweise dauern! über Leitung 55 der Steuereinrichtung 48 ein Signal zu, das nun abgeschaltet wird. Daraufhin gibt die Steuereinrichtung 48 über Leitungen 49 und 53 Signale ab und damit beginnt die oben beschriebene Blink-Phase. Sie dauert an bis zur Behebung des Defekts und Abgabe eines Befehls zur Ausschaltung des Blinklichts. Wenn der Defekt behoben ist - wenn also z. B. die defekte Leuchte für das Rotlicht ausgewechselt wurde - soll vorzugsweise nach Ausschaltung des Blinklichts zu der Signalphase zurückgekehrt werden, die beim Auftreten des Defekts unterbrochen wurde. Dadurch daß nach durchgeführter Eeperatur die Taste 54, die das gelbe Blinklicht ausschaltet, betätigt werden muß, bevor der normale Signalphasenablauf wieder beginnt, ist eine zusätzliche Sicherheitsgarantie gegeben. Die Sicherheitseinrichtung, die jetzt wieder richtige Stromwerte detektiert, führt nun der Leitung 55 wieder das die richtige Arbeitsweise der Anlage anzeigende Signal zu. Durch diese Anordnung ist auch eine Sicherheit gegen eine Unterbrechung der'Leitung 55 gegeben, da dann bei Ausbleiben des von der Sicherheitseinrichtung 32 abgegebenen Signal© die Steuereinrichtung 48 das gelbe Blinklicht einschalten würde.

Im erläuterten Ausführungsbeispiel umfaßt die Zeitverteilungsmatrix nur sechzehn Spalten und neun Zeilen. Selbstverständlich ist die Zahl der Spalten und Zeilen nicht auf diese Werte beschränkt und es

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können weitere Spalten hinzugefügt werden, wenn längere Phasenzeiten erforderlich sind. Auch die Programm-Matrix ist nicht, auf die gezeigten Zeilen A "bis J und Spalten Ή bis Z beschränkt; es können weitere Zeilen, wie die angedeuteten Zeilen K und L hinzugefügt werden, wenn mehr Signalleuchten als die neun Signalleuchten des Ausführungsbeispiels zu steuern sind.

12 Patentansprüche
4 Bl. Zeichnungen

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Claims (1)

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   Pat ent anspräche

   Elektronische Steueranordnung für eine Straßenverkekrssignalanlage, bei der ein Taktgeber mit einem (oder mehreren) Zähler(n) verbunden ist, dem (denen) ein (oder mehrere) Dekodierer so zugeordnet ist (sind), daß jedem Zählerstand ein bestimmtes Dekodiererausgangssignal entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Dekodierer (6) mit seinen (ihren) Aegängen (O...njFig. 1) an eine erste Matrix (16) angeschlossen ist (sind), die die Zeitdauer der einzelnen Signalphasen bestimmt, daß diese erste Matrix (16) an eine zweite Matrix (17) angeschlossen ist,_# die die in jeder Signalphase anzusteuernden Signalbegriffe bestimmt, und daß die Signalleuchten (19) der Signalbegriffe über von der zweiten Matrix (17) gesteuerte Speiseglieder (18) gespeist werden.

   2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Dekodierer (6) mit jedem Ausgang (0 bis 15; Fig. 5) "bestimmter Rangnummer mit einer Spalte (0 bis 15; Fig· 6) gleicher Eangnummer der ersten Matrix verbunden ist (sind), daß die Spalten (0 bis 15) der ersten Matrix aufeinanderfolgend aktiviert werden, während Zeitspannen, die durch die Fortschaltge-^Bchwindigkeit des Zählers (2) gegeben sind und deren Summe der alle Signalphasen umfassenden Zyklusdauer entspricht, und daß jede der Zeilen (A bis J; Fig. 6) der ersten Matrix einer Signalphase zugeordnet und entsprechend der dieser Signalphase zugewiesenen Zeitdauer mit einer Anzahl von Spalten (0 bis 15, Fig. 6) dieser Matrix verbunden ist.

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   3. Steueranordnung nac3i Anspruch Λ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zeile (A bis J; Fig. 6) der ersten Matrix mit einer Zeile der zweiten Matrix verbunden ist, an deren Spalten, (ß bis W; Fig. 6) jeweils direkt die Speiseglieder (4-3) angeschlossen sind, die die Signalleuchten (44·) der Verkehrsampein steuern, und daß für jede Signalphase zur Einschaltung je eines bestimmten Signalbegriffes für jede Straße die diesen Signalbegriffeai (z.B. T, E, E) zugeordneten Spalten (P, E, IT) der zweiten Matrix mit einer Zeile (B) verbunden sind, die der für diese Signalphase vorgesehenen Zeitspanne (60 Sekunden) zugeordnet ist.

   4-, Steueranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 5 dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten Signalphasen zugeordnete Zeilen (z.B. A) der zweiten Matrix mit einer ersten besonderen Spalte (X) verbunden sind, die über ein manuell gesteuertes Schaltglied (4-5) an eine Sperreinrichtung (21) angeschlossen ist, deren Einschaltung bei aktivierter erster besonderer Spalte (Y) durch Betätigung des manuell gesteuerten Schaltgliedes (4-5) erfolgt, und daß die Sperr einrich.ti.ng (21) im eingeschalteten Zustand ein Signal abgibt (über 23; I¹Xg. 5 ojoA. 6\ das einen den Zähler (2) steuernden Haupttaktgeber (3) anhält und damit die gerade ablaufende Signalphase solange aufrecht hält, als das manuell betätigte Schaltglied (4-5) betätigt bleibt.

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   5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten SigidLphasen zugeordnete Zeilen (z.B. B) der.zweiten Matrix mit einer zweiten "besonderen Spalte (X) verbunden sind, die über ein manuell gesteuertes Schaltmittel (4-6) an einen schnellen Taktgeber (4-) angeschlossen ist, der im eingeschalteten Zustand einen den Zähler (2) steuernden Haupttaktgeber (3) unwirksam macht und dem Zähler (2) anstelle der Ausgangssignale des Haupttaktgebers (3) seine höherfrequenten Ausgangssignale zuführt und damit den Zähler (2) solange schneller fortschaltet, als das manuell gesteuerte Schaltmittel (4-6) betätigt und die der betroffenen Signalphase zugeordnete Zeile (z.B. B) aktiviert ist.

   6. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten Signalphasen zugeordnete Zeilen (z.B. C,D) der zweiten Matrix mit einer dritten besonderen Spalte (Z) verbunden sind, die an einen Hilfstaktgeber (5) und an eine Sperreinrichtung (21) angeschlossen ist, daß die dritte besondere Spalte (2) im aktivierten Zustand einerseits die Sperreinrichtung (21) einschaltet zur Sperrung eines den Zähler (2) steuernden Haupttaktgebers (3) und andererseits den Hilfstaktgeber (5) dazu veranlaßt (über 27)5 nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit dem. Zähler (2) ein ihn fortschaltendes Ausgangssignal zuzuführen, das den Zähler (2) solange fortschaltet, als die dritte besondere Spalte (Z) aktiviert bleibt.

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   7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch ein manuell gesteuertes Schaltmittel (4-7) einschal fbare Steuereinrichtung (4-8) vorgesehen ist, die im eingeschalteten Zustand einerseits (über 53) über Torschaltungen (4-2) alle Ausgangssignale des (der) Dekodierers (6) unwirksam schaltet und andererseits periodisch, die Spalten (Q,T, W) der zweiten Matrix speist (über 4-9) ? die die den gelben Signalbegriffen zugeordneten Speiseglieder steuern.

   8.„ Steueranordnung nach Anspruch. 7? dadurch, gekennzeichnet, daß eine Schwellwertschaltung (32), die mit bestimmten Signal leuchten (44-) verbunden ist, bei Unterschreitung eines Mindeststromwerfees anspricht und die Einschaltung der das gelbe Blinklicht steuernden Steuereinrichtung (48) bewirkt.

   Steueranordnung nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertschaltung (32), die mit den Signalleuchten (44·) eines bestimmten Signalbegriffes (V) verbunden ist, bei Erreichung eines Stromwertes, der anzeigt, daß mehr als eine der Signalleuchten (44) eingeschaltet ist, die Einschaltung der das gelbe Blinklicht steuernden Steuereinrichtung (48) bewirkt.

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   1o. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Externsteuerung (34-) vorgesehen ist, die auf von einer Zentralsteuerung gelieferte Signale anspricht und direkt (über 35) die Fortschaltung des Zählers (2) steuert.

   11. Steueranordnung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß an den Kreuzungspunkten der ersten und zweiten Matrix (16,17) steckbare, bezüglich ihrer Leitfähigkeit auf elektrischem oder optisch-elektrischem Wege steuerbare Schaltelemente . vorgesehen sind.

   12. Steueranordnung nach Anspruch 1, 3 und 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Sp ei se glied er (43) als Festkörperrelais ausgebildet sind, die mit geringer Stromstärke steuerbar sind und mit ihren Ausgangssignalen die Signallampen von Verkehrsampeln direkt speisen können.