DE2266026C2

DE2266026C2 -

Info

Publication number: DE2266026C2
Application number: DE2266026A
Authority: DE
Inventors: Robert Lille Fr Gabillard
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-06-27
Publication date: 1987-11-05
Also published as: DE2231489C2; ZA724542B; NL178149B; DE2231489A1; ES404397A1; AU4410072A; CH568877A5; GB1391359A; FR2151440A5; BR7204339D0; BE785674A; JPS5625842B1; IT959289B; NL7209276A; NL178149C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind Vorrichtungen bekannt (DE-PS 84 67 01), mit denen die automatische Steuerung des gegenseitigen Abstandes von auf derselben Bahn aufeinanderfolgenden Fahrzeugen möglich ist, wobei die Geschwindigkeit eines nachfolgenden Fahrzeugs bei Annäherung an ein vorangehendes Fahrzeug herabgesetzt wird. Das automatische Abbremsen bis zum Stillstand ist mit diesen bekannten Vorrichtungen jedoch nicht möglich.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Fahrzeug- und Streckensicherung bei Eisenbahnen bekannt (DE-AS 12 44 837), bei der die mit Sende- und Empfangsgeräten ausgerüsteten Fahrzeuge mit einem parallel zur Strecke verlegten Leitungssystem in drahtloser Verbindung stehen. Diese ist mit elektrischen Markierungsstellen versehen. Die Geräte dienen zum in der Reihenfolge ihres Fahrortes auf der Strecke nacheinander periodischen Senden und Empfangen der zur Sicherung notwendigen Informationen, und zwar auf Aufforderung. Diese Informationen können von anderen Fahrzeugen, denen sie übermittelt werden, so zusammen mit Informationen über Fahrort, Geschwindigkeit und Bremsvermögen zur Abstandssicherung vom vorausfahrenden Fahrzeug verwendet werden.

Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt (DE-AS 12 72 333), bei der ein in der Zentralstation angeordneter Steuerrechner vorgesehen ist, welcher ständig die Führungsleitung abfragt, um den Aufenthaltsort der verschiedenen Fahrzeuge bestimmen zu können. Deren Aufenthaltsort wird durch äquidistante Marken erkannt, die längs der geschlossenen Bahn angeordnet sind und auf einen Durchgang des Fahrzeugs ansprechen.

Der Steuerrechner in der Zentralstation berechnet einen theoretischen Sicherheitsabstand, der in der Praxis dem Bremsweg für die jeweilige Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht und fügt diesem Abstand den Aufenthaltsort des Fahrzeugs hinzu, wodurch ein fiktives Fahrzeug gebildet wird. Die Steuerung bezweckt hierbei die Aufrechterhaltung eines gewissen Abstandes zwischen dem fiktiven und dem reellen Fahrzeug, welches ihm vorherfährt. Gemäß dem Wert dieses Abstandes steuert der Rechner die Beschleunigung sowie das Abbremsen, auch das Abbremsen bis zum Stillstand des Fahrzeugs an einer der Stationen.

Wenn jedoch ein Fahrzeug aus irgendwelchen Gründen, z. B. Blockierung der Türen durch Fahrgäste auf einer Station, Ausfall des Antriebssystems, Auslösen eines Notsignals durch Fahrgäste nicht in der Lage ist, anzufahren, so kann nicht verhindert werden, daß das ihm zugeordnete fiktive Fahrzeug von dem nachfolgenden reellen Fahrzeug eingeholt wird, was je nach Abstand zwischen dem fiktiven und dem reellen Fahrzeug dennoch zu Unfällen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch für den Fall, daß ein Fahrzeug nicht in der Lage ist, anzufahren, eine hinreichend zuverlässige Kollisionssicherung vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Stellung eines reellen Fahrzeugs vor dem ihm zugeordneten fiktiven Fahrzeug wird bevorzugt so eingestellt, daß es einen Abstand aufweist, der mindestens gleich dem Bremsweg des reellen Fahrzeugs ist und der zu jedem Zeitpunkt in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit eingestellt wird.

Das an Bord jedes reellen Fahrzeugs empfangene Signal konstanter Frequenz kann durch eine geeignete Einrichtung in ein Signal anderer Frequenz umgeformt werden, welches durch in jedem reellen beweglichen Fahrzeug vorgesehene Sender unter Verwendung der Übertragungseinrichtung der in sich geschlossenen Bahn auf einen feststehenden Empfänger von dem Sendebeginn an während eines bestimmten Zeitintervalls übertragen wird, wobei die Zeitintervalle für die verschiedenen reellen Fahrzeuge anders und alle Intervalle zueinander so angeordnet sind, daß der feststehende Empfänger beim Empfang der Signale von allen reellen Fahrzeugen ein ununterbrochenes Signal empfängt und wenn mindestens ein Sender eines Fahrzeugs nicht arbeitet ein in dem betreffenden Zeitintervall unterbrochenes Signal erhält. Diese Vorrichtung ist ferner so ausgebildet, daß das Senden des Signals mit konstanter Frequenz durch den stationären Sender, wenn der feststehende Empfänger ein ununterbrochenes Signal empfängt, während eines Zeitraums unterbrochen wird, gleich der Summe aller dieser Zeitintervalle ist. Erst nach diesem Zeitraum setzt das Senden der konstanten Frequenz durch den stationären Sender wieder ein.

Die Impulse zur Vorwärtsbewegung der fiktiven Fahrzeuge werden bevorzugt durch eine Einrichtung erzeugt, die diese Impulse nur liefert, wenn sie selbst ein normalerweise ununterbrochenes Signal empfängt, dessen Unterbrechung durch die Unterbrechung des Sendens der Signale konstanter Frequenz bewirkt wird, nämlich wenn einer der reellen Fahrzeuge in dem ihm zugeordneten Zeitintervall nicht sendet.

An Bord jedes reellen Fahrzeugs kann ein zweiter Subtrahierer vorgesehen sein, der zwischen der durch eine geeignete Einrichtung ermittelte Summe der zu jedem Zeitpunkt auf dem Zähler für die Stellung des fiktiven Fahrzeugs und auf dem Zähler für die Haltezeiten dieses Fahrzeugs aufgezeichneten Zahlen und der in dem Zähler für die Stellung des reellen Fahrzeugs aufgezeichneten Zahl die Differenz errechnet, welche zu jedem Zeitpunkt mit einer Zahl, die den erforderlichen Sicherheitsabstand des reellen Fahrzeugs von dem diesem darauffolgenden reellen Fahrzeugs zugeordneten fiktiven Fahrzeug ausdrückt, durch einen Vergleicher verglichen wird, der das von dem wirklichen Fahrzeug aus vorgenommene Senden dann verhindert, wenn die von diesem Subtrahierer kommende Zahl kleiner als die den Sicherheitsabstand ausdrückende Zahl wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teils der auf jedem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung und

Fig. 2 ein Schaltschema einer Vorrichtung zur Unterbrechung des Sendens von die fiktiven Fahrzeuge betreffenden Signale im Fall des Auftretens eines Warnsignals in einem reellen Fahrzeug.

Fig. 3 ein Schaltschema einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung des wirklichen Fahrzeugs in Gefahrenbereichen.

Im Folgenden soll als Beispiel die Anwendung der Erfindung auf eine Bahn in Form einer Schleife betrachtet werden, welche die Fahrzeuge in einer Zeit T durchfahren. Wenn P Fahrzeuge verkehren, die auf der Bahn gleichmäßig verteilt sind (die Aufrechterhaltung dieser gleichmäßigen Verteilung ist gerade die Aufgabe der Verkehrsregelung), so folgen sie an jedem Punkt der Linie in dem folgenden Zeitintervall aufeinander.

Um diese gleichmäßige Verteilung zu erreichen, müssen die Fahrzeuge bei Inbetriebnahme der Linie von der Endstation zu den Uhrzeiten

H _p = H₀ + (p - 1) Δ T (2)

abfahren, wobei H₀ die Abfahrtszeit des ersten Fahrzeugs und p die Lauf-Nummer des Fahrzeugs ist (p = 1, 2, . . . , P).

Es sei nun angenommen, daß längs des Gleises passive Marken vorgesehen sind, die so aufgebaut sind, daß sie von jedem Zug mit Hilfe einer Vorrichtung bekannter Ausführung gezählt werden können. Diese Marken seien so voneinander entfernt angeordnet, daß ein Fahrzeug, das sein theoretisches Fahrprogramm genau einhält, die Strecke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Marken in einer konstanten Zeit T₀ durchfährt. Dieses ideale Fahrzeug wird "fiktives Fahrzeug" genannt.

Jedem reellen Fahrzeug wird ein fiktives Fahrzeug beigegeben, der im Grunde nichts anderes als sein Fahrprogramm ist.

Wenn n die laufende Nummer einer bestimmten Marke auf dem Gleis ist, so ist die Zeit, zu welcher der dem reellen Fahrzeug mit der Nummer p beigegebene Fahrzeug diese Marke passiert,

H _np = H _p + nT₀. (3)

Die Zeit, zu welcher das dem darauffolgenden Fahrzeug beigegebene fiktive Fahrzeug dieselbe Marke passiert, ist

H _{n(p + 1)} = H _{p + 1} + nT₀. (4)

Wenn nun jedes Fahrzeug mit einer Automatik versehen ist, die es zwingt, jede Marke des Gleises zwischen den Zeiten H _np und H _{n(p + 1)} zu passieren, ist keine Kollision zwischen den Fahrzeugen möglich.

Um eine derartige Automatik auszuführen, genügt es, an Bord jedes Fahrzeuges eine Uhr und einen Markenzähler zu installieren. Zu den Zeitpunkten, an denen das Fahrzeug jede Marke n passiert, wird die Zeit H(n) der Uhr mit den theoretischen Zeiten H _np und H _{n(p + 1)} verglichen und die Bedingung

H _{n(p + 1)} < H(n) < H _np (5)

wird durch eine Automatik gewährleistet.

Die Ungleichheit H(n) < H _np bedeutet, daß das reelle Fahrzeug p niemals das ihm beigegebene fiktive Fahrzeug überholen darf. Diese Bedingung ist leicht automatisch durchzuführen, da es genügt, das Fahrzeug zu bremsen, sobald sich H(n) zu sehr H _np nähert.

Die Ungleichung H _{n(p + 1)} < H(n) bedeutet, daß ein Fahrzeug p sich nicht so weit verspäten darf, daß es von dem dem nachfolgenden Fahrzeug beigegebenen fiktiven Fahrzeug eingeholt wird.

Wenn ein Fahrzeug in Bewegung ist und sein Antriebssystem normal arbeitet, kann diese Bedingung ebenfalls leicht automatisch durchgeführt werden. Hierzu ist lediglich das Fahrzeug zu beschleunigen, wenn sich H _{n(p + 1)} zu sehr H(n) nähert. Wenn jedoch ein Fahrzeug aus irgendwelchen Gründen (Blockierung der Türen durch Fahrgäste auf einer Station, Ausfall des Antriebssystems, Auslösen eines Notsignals durch die Fahrgäste) nicht in der Lage ist, zu fahren, kann es nicht verhindern, daß es von dem ihm folgenden fiktiven Fahrzeug eingeholt wird.

Wenn nun ein reelles Fahrzeug auf einer Station oder auf offener Strecke so lange hält, daß die Gefahr eines Zusammenstoßes mit dem nachfolgenden Fahrzeug besteht, stoppt das Warnsystem alle fiktiven Fahrzeuge. Die reellen Fahrzeuge fahren nun noch solange, bis sie ihre jeweiligen fiktiven Fahrzeuge erreicht haben. Das Fahrzeugkarussell bleibt damit in der idealen Stellung stehen, die es zum Zeitpunkt des Warnsignals hätte einnehmen sollen.

Wenn das gedachte Fahrzeug seine Fahrt wieder aufnimmt, fährt das ganze System also in einem idealen Ausgangszustand an. Die einzige Störung ist hierbei eine Gesamtverschiebung der Zeiten der Fahrpläne aller Fahrzeuge. Der Abstand der Fahrzeuge wird jedoch beibehalten.

Verhindern des Überholens eines gedachten Fahrzeuges durch das wirkliche Fahrzeug:

Das Prinzip der automatischen Ermittlung der Bedingung

H(n) < H _np (6)

ergibt sich aus Fig. 1.

Wie bereits erwähnt wurde, ist an Bord jedes Fahrzeuges eine Uhr vorgesehen. Diese Uhr besteht aus einem elektronischen Zähler 1, der in der einen Stellung eines elektronischen Umschalters 3 Impulse auffängt, die durch das konstante Zeitintervall T₀ voneinander getrennt sind. Diese Impulse werden am Eingang 4 dieses Kreises angelegt.

Der Zähler 1 wird zum Zeitpunkt der Abfahrt des Fahrzeuges von seiner Endstation (mit Hilfe eines nicht dargestellten Kreises) auf Null gestellt. Wenn N den Zählerstand dieses Zählers zu einem gegebenen Zeitpunkt t darstellt, so ist die Zeit zu diesem Zeitpunkt

H = H _p + NT₀. (7)

Die Zahl N bezeichnet auch die Nummer der Marke an der Bahn, an welcher sich das fiktive Fahrzeug zum Zeitpunkt t befindet. Gegenwärtig sei nur die Strecke zwischen den beiden ersten Stationen betrachtet. Das fiktive Fahrzeug fährt nämlich von der Endstation zur Zeit H _p ab und bewegt sich in jedem Zeitintervall T₀ um eine Marke weiter. Aus diesem Grund ist der Zähler 1 der Zähler für die Stellung des fiktiven Fahrzeuges.

An Bord jedes Fahrzeuges ist ferner ein elektronischer Zähler 5 vorgesehen, der jedesmal, wenn das reelle Fahrzeug eine Marke 6 an der Bahn passiert, einen von einem Fühler 7 kommenden Impuls erhält. Der Fühler 7 kann beispielsweise aus einer Lampe und einer Photozelle bestehen, die so angeordnet sind, daß der Lichtstrahl der Lampe bei Passieren der Marke 6 unterbrochen wird. Daneben kann der Fühler 7 auch eine andere bekannte Ausbildung haben.

Die auf dem Zähler 5 notierte Zahl n gibt zu jeder Zeit die Nummer der Marke an, die das reelle Fahrzeug soeben passiert hat. Deshalb wird der Zähler 5 "Zähler für die Stellung des reellen Fahrzeuges" genannt.

t ist der Zeitpunkt, zu dem der wirkliche Zug die Marke n passiert. Die Uhrzeit H des Zeitpunktes t ist durch die Formel (7) und die Uhrzeit H _np, zu der der gedachte Zug die Marke n einige Augenblicke zuvor passiert hat, ist durch die Formel (3) gegeben.

Die Bedingung (6) lautet demnach:

H _p + NT₀ < H _p + nT₀ (8)

d. h.

N < n (9)

Würde man sich mit der Durchführung der Bedingung (9) begnügen, so könnte das reelle Fahrzeug seinem fiktiven Fahrzeug im Abstand von nur einem Abschnitt folgen, wobei unter "Abschnitt" der Abstand zweier Marken verstanden wird.

Der Betrieb der Kollisionssicherung erfordert es jedoch, daß unter manchen Umständen die Fortbewegung des fiktiven Fahrzeuges auf der Linie gestoppt wird. Dieser Stillstand wird einfach durch Unterbrechung der Impulszufuhr zu dem Eingang 4 der Vorrichtung bewirkt. Dies hat ein plötzliches Anhalten des fiktiven Fahrzeuges zufolge, was möglich ist, da dieses keine physische Realität und damit keine Trägheit besitzt.

Wenn das reelle Fahrzeug im Falle eines plötzlichen Stehenbleibens seines fiktiven Fahrzeuges, ohne dieses zu überholen, zum Stillstand kommen soll, so muß es stets hinter diesem um den Bremsweg

zurückzubleiben, wobei v die Geschwindigkeit des reellen Fahrzeuges zu dem betrachteten Zeitpunkt und γ seine minimale Verzögerung ist.

Zum Zeitpunkt an dem das reelle Fahrzeug die Marke n passiert, ist das fiktive Fahrzeug zur Marke N gelangt. Der Abstand zwischen den Fahrzeugen beträgt somit

D _n = (N - n)ln, (11)

wobei l _n die Länge der Abschnitte an der betrachteten Stelle des Gleises ist.

Man erhält somit l _n = v _n T₀. (12)

Die Bedingung, damit das reelle Fahrzeug, ohne sein fiktives Fahrzeug zu überholen, anhalten kann, ist:

D D _n (13)

oder:

wobei v _n die Geschwindigkeit des fiktiven Fahrzeuges an der betrachteten Stelle der Bahn, d. h. die Geschwindigkeit des Programms, ist. Wie später noch beschrieben wird, ist der Zug mit einer Automatik versehen, die die Bedingung

v a v _n (15)

ausführt, in der a ein konstanter Koeffizient ist.

Die Bedingung (14) kann durch die engere Bedingung

oder

ersetzt werden. Die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges wird von einem Geschwindigkeitsmesser gemessen, der beispielsweise auf bekannte Weise aus einem Geschwindigkeitsfühler 8 besteht, der die Zahl der Zähne eines Zahnrades des Antriebssystems zählt, die in einer bestimmten Zeit an ihm vorbeilaufen.

Der Ausgang dieses Geschwindigkeitsfühlers 8 liefert eine Zahl m, die zu der Geschwindigkeit des Zuges proportional ist:

m = kn (18)

Die Bedingung (17) kann also folgendermaßen geschrieben werden:

Berechnungen, die für die vorliegende Beschreibung zu umfangreich wären, zeigen, daß die Sicherheitsbedingung (13), wenn sich das Fahrzeug auf einem Teil des Gleises befindet, auf welchem die Geschwindigkeit des fiktiven Fahrzeuges gleichmäßig abnimmt, beispielsweise bei Annäherung an eine Station, nur erfüllt werden kann, wenn die engere Bedingung

gestellt wird. Der Geschwindigkeitsfühler 8 ist deshalb so aufgebaut, daß man

erhält. Damit ist folgende Bedingung zu erfüllen, um zu erreichen, daß das reelle Fahrzeug dem fiktiven Fahrzeug folgt, ohne es je zu überholen:

m (N - n) (22)

Diese Bedingung wird folgendermaßen verwirklicht: Die auf den Zählern 1und 5 notierten Zahlen werden einem binären Subtrahierer 9 eingegeben. Die Zahl N gelangt zu diesem über einen Speicher 22, dessen Aufgabe im Nachstehenden noch erläutert wird. Vorläufig sei dieser Speicher als einfache Verbindung angesehen. Der Ausgang (N-n) dieses Subtrahierers wird mit dem Ausgang m des Geschwindigkeitsfühlers 8 durch einen Vergleicher 10 verglichen. Dieser Vergleicher ist mit einer logischen Schaltung 11 verbunden, die folgende Befehle herstellt: Wenn M < N - n: Die Motoren des Fahrzeugs werden in Betrieb gesetzt.
Wenn m = N - n: Das Fahrzeug wird auf Auslauf gelassen.
Wenn m < N - n: Die Bremsen des Fahrzeuges werden in Betrieb gesetzt.

Die oben beschriebene Vorrichtung regelt also die Stellung des reellen Fahrzeuges so, daß es einem beweglichen Punkt folgen muß, der sich hinter seinem fiktiven Fahrzeug in einem Abstand D befindet, der mindestens gleich dem Bremsweg ist.

Halt auf der Station

Sollen beispielsweise die Fahrzeuge auf einer Station i in einer Stellung angehalten werden, in der sich der die Marken abtastende Fühler 7 bei Stillstand zwischen den Marken n _i und n _i+1 befindet, so ist hierzu lediglich der Zähler 1 für die Stellung des zugeordneten fiktiven Fahrzeuges zu stoppen, wenn dieser Zähler die Zahl n anzeigt. Zu diesem Zweck wird ein Äquivalenz-Gatter 12 benutzt, das auf die Zahl n _i eingestellt ist. Wenn der Zähler 1 die Zahl n _i erreicht, wirkt das Äquivalenz-Gatter 12 über das Oder-Gatter 13 auf den Steuereingang 14 des Umschalters 3 ein. Dies hat ein Kippen des Umschalters 3 zufolge, der die am Eingang 4 eingegebenen Impulse nicht mehr seinem Ausgang 2 sondern seinem Ausgang 15 zuführt.

Da der Zähler 1 für die Stellung des fiktiven Fahrzeuges keine Impulse mehr empfängt, läuft alles so, als hätte das fiktive Fahrzeug an der Marke n _i angehalten. Die an früherer Stelle beschriebene Automatik bewirkt nun das Anhalten des reellen Fahrzeuges in der Station i.

Haltezeit auf der Station

Die Äquivalenz-Gatter 12 sind in einer der Zahl der Stationen auf der Bahn entsprechenden Zahl vorgesehen. Wenn einer dieser Gatter den Umschalter 3 umgeschaltet hat, so empfängt der Zähler 16 die Impulse in den Abständen T₀.

Die Fahrzeuge müssen auf den einzelnen Stationen während der Zeiten t₁, t₂, . . . . . t _i halten, die auf dem Fahrplan vorgesehen sind. Diese Zeiten sind Vielfache von T₀, so daß man erhält:

t₁ = s₁ T₀ t₂ = s₂ T₀ . . . . t _i = s _i T₀ (23)

Der Zähler 16 ist mit Äquivalenz-Gattern versehen, die genauso wie die Zähler 1 ausgebildet sind. Diese Gatter sind auf die Zahlen

eingestellt.

Der Zähler 16, der "Zähler für die Haltezeiten des fiktiven Fahrzeugs" genannt wird, wird bei dessen Abfahrt von der Endstation auf Null gestellt. Bei Ankunft auf der ersten Station zählt er S₁ Impulse T₀, was eine Zeit t₁ benötigt. Nach dieser Zeit erzeugt das Äquivalenz-Gatter 17 einen Impuls, der über das Oder-Gatter 18 über die Leitung 19 auf den Umschalter 3 übertragen wird, so daß dieser umschaltet. Die Impulse T₀ laufen nun wieder über den Ausgang 2 des Umschalters 3 und werden dem Zähler 1 zugeführt, der nun wieder von dem Wert n₁ an, auf welchem er stehen geblieben war, weiter zählt. Das fiktive Fahrzeug fährt also wieder an.

Bei Stillstand gilt: m = 0; n = n _i und N = n _i. Sobald der Zähler 1 wieder zu zählen beginnt, wird N größer als n _i und man erhält sofort: m < N - n.

Der Vergleicher 10 und die logische Schaltung 11 erzeugen jetzt einen Befehl, welcher die Motoren des reellen Fahrzeugs in Gang setzt. Das reelle Fahrzeug kann jedoch nur dann in Gang gesetzt werden, wenn die logische Schaltung 11 über ihren Eingang 20 ein Abfahrsignal erhält.

Bei Ankunft des reellen Fahrzeuges auf der Station i ist auf dem Zähler 16 die Zahl S _i-1 notiert. Er muß also S _i Impulse zählen, bevor das auf die Zahl eingestellte Äquivalenz-Gatter 21 die Abfahrt des fiktiven Fahrzeuges auslöst.

Die Haltezeit des fiktiven Fahrzeuges auf der Station i ist somit die vorgesehene Zeit t _i. Diese Zeit ist durch Einstellung der Äquivalenz-Gatter einstellbar.

Nun sei der Fall betrachtet, bei dem ein reelles Fahrzeug, das sich auf der vorhergehenden Station verspätet hat und diese Verspätung bis zu der nächsten Station nicht aufholen konnte, auf der Station i mit einer Verspätung t _r ankommt. Werden keine besonderen Maßnahmen ergriffen, so würde das Fahrzeug auf der Station i nur für eine Zeit t _i - t _r halten, die zum Aus- und Einsteigen der Fahrgäste zu kurz wäre. Wenn außerdem t _r größer als t _i ist, würde das Fahrzeug gar nicht an der Station anhalten.

Um dies zu vermeiden, besitzt die Vorrichtung zwischen dem Zähler 1 und dem Subtrahierer 9 einen Speicher 22. Dieser Speicher besteht aus einer elektronischen Schaltung, die die Zustände "durchlässig" und "blockiert" haben kann.

Im Zustand "durchlässig" liefert der Speicher an seinem Ausgang 23 dieselbe Zahl N, die seinem Eingang 24 eingegeben wurde; er stellt hierbei eine einfache Verbindung zwischen dem Zähler 1 und dem Subtrahierer 9 dar.

Im Zustand "blockiert" behält er an seinem Ausgang 23 unabhängig von der ihm anschließend gelieferten Zahl die Zahl bei, die zum Zeitpunkt der Blockierung an seinem Eingang 24 lag.

Jedesmal, wenn das fiktive Fahrzeug an einer Station ankommt, erhält der Speicher 22 von dem Oder-Gatter 13 über die Steuerleitung 25 einen Befehl zur Blockierung. Dadurch bleibt die Zahl n _i, selbst wenn das fiktive Fahrzeug abfährt, am Eingang des Subtrahierers 9 stehen, so daß das reelle Fahrzeug auf der Station i unabhängig von seiner Verspätung halten kann.

Der Zähler 5 für die Stellung des reellen Fahrzeugs ist wie der Zähler 1 mit Aquivalenz-Gattern 26 versehen, die auf die Zahlen n _i eingestellt sind. Das Oder-Gatter 27 überträgt somit über seinen Ausgang 28 auf ein Zeitwerk 29 jedesmal, wenn das reelle Fahrzeug auf einer Station hält, ein Signal.

Das Zeitwerk 29 ist ein elektronisches Organ, das eine Zeit t′ nach Erhalt eines Eingangssignals ein Ausgangssignal erzeugt. Das am Ausgang 30 des Zeitwerks auftretende Signal bewirkt nun die Freigabe des Speichers 22, der wieder "durchlässig" wird. Eine Zeit t′ nach dem Anhalten des Fahrzeugs auf der Station geht die am Eingang des Subtrahierers 9 stehende Zahl von dem Wert n _i auf den zu diesem Zeitpunkt am Ausgang des Zählers 1 stehenden Wert N über, und das reelle Fahrzeug fährt wieder an. Wenn es keine Verspätung hat, wobei t′ kleiner als t _i ist, wartet das reelle Fahrzeug mit der Abfahrt, bis sein fiktives Fahrzeug selbst abgefahren ist. t′ ist nämlich verstellbar und kann ebensogut gleich oder größer t _i sein, ohne daß dadurch die Arbeitsweise der Vorrichtung sich ändert.

Das Zeitwerk 29 kann so ausgebildet werden, daß es eine Mindesthaltezeit t′ liefert, die verstellbar ist und für jede Station verschieden ist.

Kollisionssicherung

Wie bereits erwähnt wurde, erfordert die Kollisionssicherung, daß ein Fahrzeug, das gerade von dem nachfolgenden Fahrzeug beigegebenen fiktiven Fahrzeug eingeholt wird, ein Warnsignal abgibt, das den Stillstand aller auf der Linie fahrenden fiktiven Fahrzeuge bewirkt. Dies wird folgendermaßen erreicht:
Es muß die Bedingung

H _{n(p + 1)} < H(n) (25)

geschaffen werden, d. h. die Zeit H(n), zu welcher das Fahrzeug die Marke n passiert, muß vor der Zeit H _{n(p + 1)} liegen, zu welcher das nachfolgende fiktive Fahrzeug diese Marke etwas später passiert. Unter Berücksichtigung der Gleichungen (2) und (4) kann geschrieben werden:

H _{n(p + 1)} = H _p + Δ T + nT₀ + SiT₀ (26)

Sie ist die Summe der theoretischen Haltezeiten, die auf dem Fahrplan des fiktiven Fahrzeuges (P + 1) vorgesehen sind, von allen Stationen, auf denen es bereits gehalten hat.

Der Zeitpunkt H(n) seinerseits wird durch die Gleichung (7) nur solange gegeben, als das Fahrzeug nicht auf der ersten Station gehalten hat.

Der genaue Zeitpunkt wird ständig durch die folgende Gleichung angegeben:

H(n) = H _p + (N + S) T₀ (27)

Wenn infolge dessen Δ T auch ein Vielfaches von T₀ ist, d. h. wenn

T = Δ₀ (28)

wobei Δ die Anzahl der Abschnitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden fiktiven Fahrzeugen ist, kann die Bedingung (26) folgendermaßen geschrieben werden:

H _p + Δ · T₀ + (n + S _i) T₀ < H _p + (N + S) T₀ (29)

oder
(N + S′) - n < Δ mit S′ = S - S _i (30)

Es kann eine Sicherheitsmarke für die Abschnitte eingeführt werden, indem anstelle der Ungleichung (30) die engere Ungleichung

(N + S′) - n < Δ - δ (31)

genommen wird, wobei δ eine Sicherheitsmarke darstellt.

Ein Addierer 32 bildet die Summe der beiden Zahlen N und S′, die in den Zählern 1 und 16 notiert sind. Die Zahl S′ erhält man ohne Schwierigkeit durch eine bekannte Vorrichtung, die dem Zähler 16 eingegliedert ist und von der Summe S nach Abfahrt von jeder Station i die Zahl Si abzieht, die die theoretische Haltezeit auf dieser Station i darstellt. Die am Ausgang 33 des Addierers 32 auftretende Zahl N + S′ wird einem Subtrahierer 34 geliefert, der an seinem Ausgang 35 die Zahl N + S′ - n liefert. Diese Zahl wird von der Vergleichsvorrichtung mit der durch die Vorrichtung 37 erzeugten konstanten Zahl Δ - δ verglichen. Durch Verstellen dieser Vorrichtung kann geändert werden, was erforderlich ist, wenn das Intervall Δ T der Folge der Züge geändert werden soll, oder δ, wenn die Sicherheitsmarke geändert werden soll.

Am Ausgang 38 des Vergleichers 36 tritt ein Warnsignal auf, sobald die Ungleichung (31) nicht mehr erfüllt ist.

Sobald dieses Warnsignal an Bord eines der Fahrzeuge auftritt, müssen alle fiktiven Fahrzeuge angehalten werden.

Hierzu genügt es, alle in den Fahrzeugen vorgesehenen Uhren (Zähler 1 und 16) anzuhalten. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, daß den Eingängen 4 der Umschalter aller Fahrzeuge keine Impulse T₀ mehr zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, mit welcher die Impulse T₀ an Bord aller Fahrzeuge unterbrochen werden können, wenn in einem der Fahrzeuge ein Warnsignal auftritt. Es wurde bereits erwähnt, daß beim Ausführungsbeispiel nach der Erfindung die Verlegung eines Drahtes längs des Gleises erforderlich ist. Dieser Draht ist in Fig. 2 mit dem Leiter 39 dargestellt.

An einer beliebigen Stelle der Bahn, beispielsweise an der Endstation, ist ein zentrales Kontrollwerk vorgesehen, in dem sich ein Sender 40 befindet, der den Draht 39 mit Wechselstrom mit der Frequenz f₀ speist. Dieser Sender wird durch einen Schwingkreis 41 hoher Stabilität gesteuert, mit dem er über einen Modulator 42 verbunden ist.

Zum besseren Verständnis seien Zahlenbeispiele genannt: Es sei angenommen, daß auf der Linie fünfundzwanzig Züge verkehren und daß die gewählte Grundperiode T₀ = 0,5 s beträgt. Die Frequenz f₀ beträgt 100 kHz.

Zu einem Zeitpunkt t₀ ist der Modulator 42 in Funktion und dem Draht 39 wird über den Sender 40 ein Strom mit der Frequenz f₀ zugeführt. Dieser Strom erzeugt auf der gesamten Linie ein Magnetfeld, das an Bord jedes Fahrzeuges von einer Spule 43 abgetastet wird, die mit einem Empfänger 44 verbunden ist. Dieser Empfänger führt somit eine Schwingung mit der Frequenz f₀ einem Teiler 45 und einem Zähler 46 zu. Der Teiler teilt die Frequenz f₀ beispielsweise durch zwei. An seinem Ausgang erhält man somit eine Frequenz f₁ von 50 kHz. Diese Frequenz wird über ein Gatter 48, an dessen anderem Eingang das Warnsignal vom Ausgang 38 des Vergleichers 36 anliegt, und einen Modulator 49 einem Sender 47 zugeführt. Der Modulator 49 ist normalerweise abgeschaltet und schaltet ein, wenn seinem Eingang 50 von dem Äquivalenz-Gatter 51 ein Signal zugeführt wird, das ausgelöst wird, wenn der Zähler 46, der die Sinuswellen der Schwingung mit der Frequenz f₀ zählt, die Zahl 1000 p erreicht hat, wobei p die laufende Nummer des betreffenden Zuges ist. Da in dem vorliegenden Beispiel jede Periode der Schwingung 10µS dauert, schaltet der Modulator 49 zu dem Zeitpunkt

t _p = t₀ + p (0,01) s. (32)

ein. Der Modulator wird wieder abgeschaltet, wenn sein Eingang 52 von dem Äquivalenz-Gatter 53 ein Signal erhält, das angibt, daß der Zähler 46 die Zahl 1000 (p + 1) erreicht hat. Der Zähler 46 gelangt seinerseits auf Null zurück, wenn er die Zahl 25 000 erreicht hat.

Der Sender 47 sendet also zwischen den Zeitpunkten t _p und t _{p + 1} zu der Spule 54 eine Schwingung von 50 kHz, die in dem Draht 39 einen Strom mit derselben Frequenz induziert. Dieser Strom erzeugt in der Spule 55 des in dem zentralen Kontrollwerk vorgesehenen Empfängers 56 ein Signal. Das von dem Empfänger 56 aufgenommene Signal wird einer logischen Schaltung 57 zugeleitet, die außerdem von dem die Perioden des Schwingkreises 41 zählenden Zähler 58 Rechteckimpulse von 0,01 s erhält. Wenn der Empfänger 56 ein Signal von 50 kHz während des Rechteckimpulses p empfängt, so erscheint dieser Rechteckimpuls in der entsprechenden Stellung auf dem vor der Bedienungsperson des zentralen Kontrollwerks angeordneten Kontrollschirm 59.

Die fünfundzwanzig auf der Linie verkehrenden Fahrzeuge senden somit jeweils ein Signal von 50 kHz zwischen den Zeitpunkten t _p und t _{p + 1} aus, die jedem von ihnen zugewiesen sind. Wenn die Sender arbeiten, liegen die Rechteckimpulse auf dem Kontrollschirm nebeneinander, so daß sich das Bild 60 ergibt. Wenn das System in diesem Zustand ist, läßt die logische Schaltung 57 ständig den Modulator 42 angeschaltet, so daß ununterbrochen dem Draht 39 eine Schwingung der Frequenz f₀ zugeführt wird.

An Bord jedes Fahrzeuges liefert somit der Zähler 62, der so eingestellt ist, daß er jedesmal bei Erreichen der Zahl 50 000 einen Impuls erzeugt, an seinem Ausgang 63 Impulse in Zeitintervallen T₀. Diese Impulse werden dem Eingang 4 des auf Fig. 1 dargestellten Umschalters 3 zugeführt. Auf diese Weise werden die Impulse T₀ aller Fahrzeuge durch den hochstabilen Schwingkreis 41 des zentralen Kontrollwerks gesteuert und sind absolut synchron und isochron.

Wenn an Bord der Fahrzeuge am Ausgang 38 des Vergleichers 36 ein Warnsignal auftritt, bewirkt dies die Schließung des Gatters 48 und der Sender 47 des Fahrzeuges sendet in dem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t _p und t _{p + 1} nichts aus. Der Rechteckimpuls, der dem ein Warnsignal sendenden Fahrzeuges entspricht, fällt somit aus und der Kontrollschirm 59 zeigt das Bild 61.

In diesem Fall schaltet die logische Schaltung 57 den Modulator 42 eine Viertelsekunde nach dem Zeitpunkt t₀ des Beginns der Sequenz der fünfundzwanzig Rechteckimpulse ab, während der das Fahrzeug p nicht gesendet hat und damit ausgefallen ist.

Infolgedessen wird das Senden durch das zentrale Kontrollwerk unterbrochen und an Bord aller Fahrzeuge empfangen die Empfänger 44 nichts mehr. Diese Sendeunterbrechung wird von dem Fühler 64 abgetastet, der nun dem Zähler 62 über 65 einen Nullstellbefehl liefert. Diese Nullstellung findet zu einem Zeitpunkt statt, an dem dieser Zähler die Zahl 25 000 anzeigt.

Die logische Schaltung 57 erhält weiterhin von dem Zähler 58 Rechteckimpulse von 0,01 s, so daß dieser wieder den Modulator 42 eine Viertelsekunde nach seiner Unterbrechung einschaltet. Der oben beschriebene Zyklus beginnt wieder von vorne und die logische Schaltung 57 empfängt wieder die gesendeten Signale jedes Fahrzeuges.

Wenn das Gatter 48 des Fahrzeuges, in dem das Warnsignal erzeugt wurde, weiterhin geschlossen ist, fällt sein rückgesendeter Rechteckimpuls aus und die logische Schaltung 57 stoppt den Modulator, 0,25 s nachdem sie ihn angeschaltet hat.

Auf diese Weise senden alle Fahrzeuge nacheinander, das zentrale Steuerwerk sendet weiterhin und die Zähler 62 aller Fahrzeuge erzeugen Impulse T₀ in regelmäßigen Abständen von 0,5 s.

Schon wenn ein einziges Fahrzeug nicht mehr rücksendet, sendet das zentrale Kontrollwerk Rechteckimpulse von 0,25 s und darauf Unterbrechungen von 0,25 s. Alle Zähler 62 der Fahrzeuge werden nun ständig bei der Zahl 25 000 auf Null gestellt und erreichen niemals die Zahl 50 000, bei welcher sie einen Impuls erzeugen. Die Zufuhr von Impulsen T₀ zu dem Eingang 4 des Umschalters 3 wird dadurch in allen Fahrzeugen unterbrochen, so daß alle fiktiven Fahrzeuge anhalten.

Die logische Schaltung 57 identifiziert die Nummer des fehlenden Rechteckimpulses und bewirkt das Aufleuchten einer Lampe 66 auf einer Signaltafel 67, die anzeigt, welches Fahrzeug das Warnsignal ausgelöst hat.

Wenn das Warnsignal aufhört, ist das Gatter 48 wieder geschlossen und die Schaltung 57 erhält wieder alle rückgesendeten Impulse während der Sendesequenz von 0,25 s, die auf den Zeitpunkt folgt, an welchem das Warnsignal aufgehört hat. Sie läßt somit den Modulator 42 ständig angeschaltet und die Empfänger 44 aller Fahrzeuge empfangen wieder eine ununterbrochene Folge von Impulsen. Die Zähler 62 können wieder bis 50 000 zählen und die Impulse T₀ werden wieder den Selbststeuergeräten der Fahrzeuge zugeführt. Alle fiktiven Fahrzeuge fahren also gleichzeitig wieder ab.

Diese Vorrichtung ist ein geschlossenes System, was sich in einer hohen Sicherheit auswirkt. Wenn nämlich ein einziges Element der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ausfällt, bleiben alle Fahrzeuge auf der Bahn stehen. Das Kollisionssicherungssystem arbeitet somit mit positiver Sicherheitsmarke. Seine Ansprechzeit beträgt maximal T₀/2. Dem wird Rechnung getragen, indem in Formel (31) für δ ein Wert von mindestens gleich 1 genommen wird.

Hinsichtlich der Fernübertragung ist dieses System ebenfalls sehr sicher. Es ist sehr einfach aufgebaut, es erfordert nur zwei Frequenzen f₀ und f₁, deren eine ein Vielfaches der anderen ist, und die durch einen Teiler 45 gewonnen wird. Ferner ist es sehr unempfänglich für Störwellen.

Nimmt man nämlich an, daß der Empfänger 44 eines Fahrzeuges zu einem bestimmten Zeitpunkt Störungen empfängt, so daß zusätzliche Impulse an den Zähler 46 angelegt werden, so läuft dieser einfach weiter und das Rücksenden durch das Fahrzeug findet während des ihm vorbehaltenen Rechteckimpulses nicht mehr statt. Das zentrale Steuerwerk legt dies als Warnsignal aus und die Sendung wird während 0,25 s unterbrochen. Nach dieser Zeit beginnt wieder die normale Sequenz und das gesamte System synchronisiert sich wieder dadurch, daß der Zähler 46 durch den Fühler 64 bei jeder Unterbrechung des Sendens des zentralen Kontrollwerks wieder auf Null gestellt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Regeln des Umlaufs einer bestimmten Anzahl sich in konstanter Reihenfolge auf einer in sich geschlossenen Bahn bewegender Fahrzeuge, von denen jedes mit Antrieb- und Bremseinrichtung versehen ist und eine bestimmte Anzahl von Stationen regelmäßig anfährt, wobei diese Vorrichtung eine Zentralstation aufweist, die ein durch jedes Fahrzeug aufnehmbares periodisches Signal auf einer Führungsleitung (39) abgibt, wobei Kontakte (6) in bestimmten Abständen auf der Bahn angeordnet sind und wobei jedes Fahrzeug folgende Merkmale aufweist: Auf das periodische Signal ansprechende Vorrichtungen (43, 44, 62) zur Umwandlung in eine Folge isochroner Impulse,
einen ersten Zähler (1) zum Zählen der Abzahl N dieser Impulse zum Festlegen der Stellung eines dem reellen Fahrzeug zugeordneten fiktiven Fahrzeugs,
auf das Vorbeilaufen an den Kontakten (6) ansprechende Vorrichtungen (7) zur Erzeugung eines Impulses beim Vorbeilaufen des Fahrzeugs vor jedem Kontakt (6),
einen zweiten Zähler (5) zum Zählen der Anzahl n der von den Kontakten ausgehenden Impulse,
Rechenvorrichtungen (9) zum Bestimmen der Differenz N - n und
Vergleichsvorrichtungen (10) sowie
Steuereinrichtungen (20) zum Inbewegungsetzen der Antriebseinrichtungen des Fahrzeugs, wenn die Differenz N - n einen Bezugswert m überschreitet und zum Betätigen der Bremseinrichtung, wenn die Differenz N - n den Wert m unterschreitet,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
einen Umschalter (3), um die isochronen Impulse zu einem dritten Zähler (16) anstelle zu dem ersten Zähler (1) zwecks Ermittlung der Summe S der Impulse zu leiten,
mit den Ausgängen des ersten Zählers (1 ) verbundene erste Äquivalenz-Gatter (12), die auf bestimmte Zahlenwerte eingestellt sind, um den theoretischen Ankunftszeitpunkt des Fahrzeugs an den verschiedenen Stationen zu erfassen,
ein den Äquivalenz-Gattern (12) nachgeordnetes erstes Oder-Gatter (13), dessen Ausgang mit der Steuerleitung (14) für den Umschalter (3) zum Umleiten der isochronen Impulse zu einem dritten Zähler (16) verbunden ist,
mit den Ausgängen des dritten Zählers (16) verbundene zweite Äquivalenz-Gatter (17, 21), um die Verweildauer des Fahrzeugs an den verschiedenen Stationen zu erfassen,
ein zwischen den zweiten Äquivalenz-Gattern (17, 21) und dem Umschalter (3) angeordnetes zweites Oder-Gatter (18), dessen Ausgang mit der zweiten Steuerleitung (19) für den Umschalter (3) zum erneuten Umleiten der isochronen Impulse zu dem ersten Zähler (1) verbunden ist,
in jedem Fahrzeug angeordnete zweite Rechenvorrichtungen (32, 34), die mit drei Zählern (1, 5, 16) zur Berechnung des Wertes N + S′ - n verbunden sind, wobei S′ die Differenz zwischen dem verlaufenden Wert S und dem in den zweiten Äquivalenz-Gattern (17, 21) gespeicherten höchsten Wert ist,
mit diesen Rechenvorrichtungen (32, 34) verbundene Vergleichsvorrichtungen (36) zum Vergleich des berechneten Wertes mit jenem von einem Sicherheitsschwellwertgeber (37) vorbestimmten Schwellwert,
mit denVergleichsvorrichtungen (36) verbundene Alarmvorrichtungen (38), die bei Absinken des berechneten Wertes unter den Schwellwert des Sicherschwellwertgebers (37) ein Alarmzeichen abgeben,
in der Zentralstation angeordnete, auf das Alarmsignal ansprechende Vorrichtungen (57), um die Abgabe des periodischen Signals zu unterbrechen,
einen auf jedem Fahrzeug befindlichen Sender (47) zur Abgabe eines Betätigungssignals an die zentrale Station, wobei die Alarmvorrichtungen (38) mit dem Sender (47) derart verbunden sind, daß das Alarmsignal als negiertes Betätigungssignal abgegeben wird, wobei das Betätigungssignal ein einziger in einer Folge aufeinanderfolgender Rechteckimpulse gelegener Rechteckimpuls ist,
einen Empfänger (56) in der zentralen Station zum Empfang der Betätigungssignale aller Fahrzeuge, die bei Normalbedingungen eine fortlaufende Folge von den von jedem Fahrzeug abgegebenen Rechteckimpulsen ergibt, wobei die auf das Alarmsignal ansprechende Vorrichtung (57) feststellt, ob in der Folge aller Betätigungssignale das einem Fahrzeug zugeordnete Betätigungssignal fehlt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Äquivalenzgatter (26) mit den Ausgängen des zweiten Zählers (5) verbunden sind, um den Ankunftszeitpunkt des reellen Fahrzeugs an den verschiedenen Stationen zu erfassen, eine Speicherstufe (22) am Ausgang des ersten Zählers (1) zum Festhalten bzw. Sperren des Ausgangs dieses Zählers auf bzw. bei dem Wert N, eine zweite Verbindung (28, 29, 30) zwischen den dritten Gattern (26) und der Sperrstufe (22), um das Auftreten des durch den ersten Zähler (1) übertragenen Wertes N für eine vorbestimmte Dauer bei Ankunft des reellen Fahrzeugs an irgendeiner Station zu verhindern, unabhängig von der Stellung des Umschalters (3).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherstufe (22) einen Zwischenspeicher aufweist, der mit einem ersten Steuereingang zum Sperren oder Speichern, welcher an die erste Verbindung (25) angeschlossen ist, zum zeitweisen Speichern des Wertes N im Augenblick des Umschaltens des Umschalters (3) und mit einem zweiten Steuereingang zum Freigeben versehen ist, welcher mit der zweiten Verbindung (28, 29, 30) zum Durchlassen des Wertes N verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindung (28, 29, 30) mit einem als Verzögerungsstufe ausgebildeten Zeitwerk (29) versehen ist.