DE2405921B2

DE2405921B2 - Einrichtung zum fortlaufenden bestimmen der position eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE2405921B2
Application number: DE19742405921
Authority: DE
Inventors: Eiji; Sasaki Toshiaki; Tokio Itakura
Original assignee: Japanese National Railways, Tokio
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1974-02-07
Publication date: 1978-02-09
Also published as: FR2216157A1; US3877666A; FR2216157B1; JPS49105565A; DE2405921C3; DE2405921A1; JPS5315247B2

Description

daß die nhasenverschobenen und das nicht phasen-Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum fortlaufenden Bestimmen der Position eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es wird allgemein bestätigt, daß die Bestimmung der Position eines fahrenden Fahrzeuges für eine automatisehe Steuerung oder die Sicherheitskontrolle von Schienenfahrzeugzügen unerläßlich ist. Die herkömmliche derartige Bestimmung der Position eines Zuges ist hauptsächlich für ein Blocksystem bestimmt, um die wechselseitige Sicherheit von vorausgehenden und nachfolgenden Zügen sicherzustellen. Entsprechend der Information über die Position des Fahrzeuges werden beispielsweise den Schienenwegsignalen Betriebsanweisungen für das Fahrzeug gegeben, so daß dadurch die Sicherheit zwischen einem vorhergehenden und einem nachfolgenden Zug sichergestellt werden kann. Die Fahrzeit eines Fahrzeuges von einem Bestimmungspunkt zum anderen wird gemessen, der Abstand zwischen diesen beiden Bestimmungspunkten durch die Fahrzeit dividiert und damit die Fahrgeschwindigkeit zwischen den zwei Bestimmungspunkten ermittelt, und durch einen Vergleich dieser Geschwindigkeit mit einer Sollgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gesteuert. Je kürzer in diesem FaIi der Abstand zwischen diesen beiden Bestimmungspunkten ist, um so genauer kann die Geschwindigkeit gesteuert werden.

In letzter Zeit sind Antriebssysteme mit Linearmotoren für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb von Fahrzeugen vorgeschlagen worden. Bei diesem System wird der Linearmotor automatisch in Abhängigkeit von einer Information über die Positon des Fahrzeuges betrieben, so daß eine zuverlässige Bestimmung dor genauen Position des Zuges zur Steuerung des Linearmotors wesentlich ist. Insbesondere bei Antriebssystemen mit Gleichstrom- oder Synchronlinearmotoren muß die Position des Zuges in Abständen von einigen Metern bis einigen Dezimetern bestimmt werden. Wird die sich ändernde Geschwindigkeit des Zuges in Betracht gezogen, muß die Bestimmung fein und sehr präzise sein. Damit ist die Bestimmung der Position des Zuges zu einer zusätzlichen Aufgabe bei der Lieferung der Antriebsenergie geworden.

Zur Bestimmung der Position eines fahrenden Fahrzeuges mit Hilfe von zugorientierten, nachrichtentechnischen Einrichtungen auf dem Boden ist die später anhand der F i g. I und 2 beschriebene Einrichtung allgemein bekannt.

Bei dieser Einrichtung ist das Fahrzeug mit einem Sender ausgerüstet, der Positionssignale abgibt, die über eine Antenne zum Boden gesendet werden. Auf dem Boden sind in Fahrtrichtung des Fahrzeuges Induktionsleitungen verlegt. Die Induktionsleitungen bilden Schleifen mit einer bestimmten l.iinge in Längsrichtung,

die aufeinanderfolgend mit einem bestimmten Zwischenraum in Fahrtrichtung des Fahrzeuges voneinander getrennt verlegt sind, oder Schleifen, bei denen die Knotenpunkte für die Bestimmung der Position des Zuges so festgelegt sind, daß der Abstand zwischen ihnen gleich groß ist. Im ersten Fai! überträgt das Fahrzeug der Schleife, über der es sich befindet, dadurch ein Signal, daß in ihr eine Spannung induziert wird.

Wenn im zweiten Fall die Antenne einen Knotenpunkt erreicht, fällt die Spannung nahezu auf Null, was anzeigt, daß das Fahrzeug den Knotenpunkt mit einer induzierten Spannung gleich Null passiert hat.

Dieses herkömmliche Verfahren kann anzeigen, auf welcher Schleife oder zwischen welchen Knotenpunkten sich das Fahrzeug befindet, kann jedoch nicht genau angeben, wo sich das Fahrzeug auf der Schleife oder genau, wo sich das Fahrzeug zwischen diesen beiden Knotenpunkten befindet.

Wenn im letzten Fall der Verwendung von Induktionsleitungen der Abstand zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten kürzer gemacht wird, wird die Position des Zuges um soviel genauer bestimmt. Für diese Verbesserung der Bestimmung gibt es jedoch eine Grenze, da dann, wenn der Knotenabstand kürzer als die Antennenlänge wird, die Bestimmung der Position des Zuges durch eine Unterbrechung der Induktion unmöglich wird.

Der DT-PS 11 54 502 kann eine Einrichtung zum Aussenden eines magnetischen Feldes bestimmter Frequenz und Amplitude am Fahrzeug entnommen werden, das parallel zu einer Anzahl von Induktionsleitungen läuft und wobei jede Induktionsleitung eine Anzahl von Kreuzungsknotenpunkten enthält, wobei der Knotenabstand zwischen den Knotenpunkten auf allen Induktionsleitungen gleich bemessen ist. Hierbei wird weiterhin ein Signal vom Fahrzeug auf die Induktionsleitungen übertragen und dadurch in jeder Induktionsleitung eine sinusförmige Spannung induziert.

Bei der bekannten Einrichtung ertolgt die Bestimmung der Fahrzeugposition aufgrund der Phase der Empfangswelle selbst, so daß zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs bzw. eines Zuges die Messung der Phase der Empfangswelle zwingend erforderlich ist. Die Empfangswelle ändert sich mit dem Abstand v^n einem festen Punkt, und aus Gründen der Sicherheit ist die Größenänderung pro Längeneinheit so groß wie möglich. Aus diesem Grunde kann die Fahrzeugposition nur mit einem Meßfehler von einigen Metern bestimmt werden. Da in der Entgegenhaltung ein Sicherungssystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, beschrieben ist, genügt diese Bestimmung in Abhängigkeit davon, ob der Zug weit entfernt oder nahe an einem festgelegten Punkt der Leitung sich befindet. Hierbei kann ein Fehler des exakten Bestimmungsortes in einer Größenordnung von mehreren Dekametern in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugiunde, eine Vorrichtung zum fortlaufenden Bestimmen der Position eines Fahrzeugs so auszubilden, daß die Fahrzeugposition äußerst genau, z. B. auf wenige Zentimeter, bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelösi, daß die Knotenpunkte jeder Induktionsleitung (R. S. T) bezüglich der Knotenpunkte benachbarter Induktionsleitungen um einen Abstand (^——)' versetzt sind, wo

bei mit η die Anzahl der Induktionsleitungen und mit / der Knotenabstand bezeichnet sind, daß die induzierten Signale einer Induktionsleitung unverändert bleiben, während die induzierten Signale ulier restlichen

Induktionsleitungen um 180° \) I ^ln die positive und negative Richtung mit einem Phasenschieber(12,13) phasenverschoben sind, daß die in positiver Richtung phasenverschobenen Signale mit dem unveränderten Signal an einer ersten Addierschaitung (23) und die in negativer Richtung phasenverschobenen Signale mit dem unveränderten Signal an einer zweiten Addierschaltung (22) anliegen und daß die Ausgänge der Addierschaltungen (22, 23) mit Bestimmungsschaltungen (26, 27) zur Ermittlung des Phasenunterschieds der Summensignale als Bestimmungsgröße für die Fahrzeugposition verbunden sind.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Eine andere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsleitungen paarweise angeordnet sind, daß die Knotenpunkte jedes Induktionsleitungspaares bezüglich der Knotenpunkte von benachbart liegenden lnduktionsleitungspaaren umf—— Jl versetzt liegen, daß die induzierten Spannungen in jedem Induktionsleitungspaar gleichgerichtet und addiert sind, daß jedes der gleichgerichteten addierten Signale mit einem erzeugten Wechselspannungssignal getrennt moduliert werden, daß eines der modulierten Signale unverändert bleibt, während die restlichen modulierten Signale um 180°Γ-^—J phasenverschoben sind, daß die phasenverschobenen und das nicht phasenverschobene Signal(e) addiert werden und daß eine Einrichtung zum Vergleichen der Phase der addierten Signale mit dem Wechselspannungssignal zur Ermittlung des Phasenunterschieds der Summensignale als BestimmungsgrölV.· für die Fahrzeugposition vorgesehen ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist Gegenstand des Unteranspruchs 4.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine herkömmliche Einrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeuges,

Fig. 2 eine andere herkömmliche Einrichtung zum Bestimmen der Position eines Fahrzeuges.

Fig. 3a das gesamte Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3b in einer Draufsicht eine andere Anordnung der in F i g 3a dargestellten Induktionsleitungen.

F i g. 3c bis I und η bis ρ Wellenlormen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in den F i g. 3a und 3b dargestellten Ausführungsform,

Fig. 3m eine Einzelheit der in F i g. 3a dargestellten Schaltung zum Bestimmen des Spannungsanstiegs,

Fig. 3q ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise.

F i g. 4 in einem Digramm die in der Induktionsleitung induzierte Spannung,

F i g. 5a das gesamte Schaltbild einer anderen Ausführungsform.

Fig. 5b bis i Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 5a dargestellten Ausführungsform,

Fig. 6a das gesamte Schaltbild einer dritten Auslührungsform.

Γ-'ig. 6b bis 6m Wellenformen zur Erläuterung der Arbeiisweisc der in F i g. 6a dargestellten Ausführungsform,

F-" i g. 7a das gesamte Schaltbild einer vierten Ausführungsform,

('ig. 7b bis i Wcllcnformcn zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 7a dargestellten Ausführungsforni.

Fig. 1 und 2 erläutern zwei herkömmliche Einrichtungen zur fortlaufenden Bestimmung der Position eines Fahrzeuges.

In Fig. 1 sind mit 3 und 3' Schleifen mit ebener, rechteckiger Form bezeichnet. Die Schleifen 3 und 3' sind sowohl in Längs- als auch in Querrichtung identisch. Sie sind beispielsweise zwischen den Schienen verlegt, so daß ihre Längsachse parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegt. Die Enden der Schleifen 3 und 3' sind über Übertragungsleitungen 4 und 4' mit einer Zentralstation verbunden. Das Fahrzeug 2 ist mit einem Sender Γ für das Positionsbestimmungssignal ausgerüstet, der über die Antenne 1 ein Signal zur Bestimmung der Fahrzeugposition aussendet. Die Antenne 1 ist so angebracht, daß zwischen der Antenne und den Induktionsleitungen 3, 3', die auf dem Boden verlegt sind, eine elektromagnetische Kopplung besteht. Während der Bewegung der Antenne 1 mit einem fahrenden Fahrzeug bewirkt damit das von der Antenne ausgesandte Positionssignal die Induktion einer Spannung in den Induktionsleitungen 3 und 3'. Wenn beispielsweise die Antenne 1 die Induktionsleilung 3' überstreicht, bewirkt das von der Antenne I ausgesandte Fahrzeug-Positionssignal die Induktion einer Spannung in der Induktionsleitung 3', die über die Übertragungsleitung 4' zur Zentralstation übertragen wird. Wenn während der Fahrt des Zuges die Antenne 1 die Induktionsleitung 3' verläßt und die Induktionsleitung 3 überstreicht, verschwindet die in der Leitung 3' induzierte Spannung, und statt dessen wird in der Leitung 3 eine Spannung induziert, die über die Leitung 4 zur zentralen Steuerstation übertragen wird. Auf diese Weise wird der zentralen Sleuerstation eine Information darüber gegeben, welche Induktionsleitung das Fahrzeug passiert.

In Fig. 2 ist ein anderes Beispiel einer bekannten Einrichtung zum Bestimmen der Position eines Zuges dargestellt. Die in F i g. 2 dargestellten Induktioncleitungen 5 und 5' bestehen aus rechtwinkligen Schleifen mit Kreuzungsknotenpunkten 51 bis 53 und 51' bis 53', die im gleichen Abstand angeordnet sind. Wenn die Antenne 1 einen Kreuzungsknotenpunkt, beispielsweise den Knotenpunkt 51, überstreicht, erscheinen induzierte Ströme, die durch die Pfeile b und b' dargestellt sind. Am Knotenpunkt 51 weisen die induzierten Ströme einander citgegengesetzte Polaritäten auf, so daß sie einander nahezu aufheben. Folglich ist die am Knotenpunkt 51 induzierte Spannung, verglichen mit der Spannung in anderen Abschnitten der Induktionsleitung, äußerst klein. Immer dann, wenn die Antenne 1 einen Knotenpunkt während ihrer Bewegung zusammen mil dem Fahrzeug passiert, wird eine induzierte Spannung gleich Null über die Leitungen 41, 41' zur Zentralstation übertragen. Daher kann durch ein Zählen der Anzahl der Knotenpunktpassagen die Fahrzeugposilion bestimmt werden.

Unter der Annahme, daß das Fahr/eng sich von tier äußersten rechten Induktionsleilung 5' in I- ig. 2 aus bewegt, beliiigc die Anzahl der ge/ähllcn Knolen-IHinktpussagcM fünf. Damit isl bekannt, du 1,1 sich die Antenne 1 des Fahrzeuges irgendwo zwischen den Knotenpunkten 53 und 52 in F i g. 2 befindet.

Bei der zuerst genannten bekannten Einrichtung zum Bestimmen der Position des Fahrzeuges ist es möglich > festzustellen, ob sich das Fahrzeug auf den Induktionsleitungen 3, 3' befindet, jedoch unmöglich genau zu ermitteln, wo sich das Fahrzeug auf diesen Leitungen befindet. In ähnlicher Weise ist es bei der zweiten Einrichtung möglich festzustellen, daß sich das Fahr-

K) zeug irgendwo zwischen bestimmten Knotenpunkten befindet, jedoch unmöglich genau zu ermitteln, wo es sich zwischen den Knotenpunkten befindet. Wenn im letzten Fall der Knotenabstand so klein wie möglich gemacht wird, kann die Bestimmung der Fahrzeugposi-

i^r) tion um soviel genauer erfolgen. Bei einem Knotenabstand, der kleiner als die Antennenlänge ist, wird es jedoch unmöglich, die Fahrzeugposition durch eine Unterbrechung der Spannungsinduktion oder durch eine Phasenumkehr zu bestimmen. Die obengenannten bekannten Einrichtungen können daher nicht fortlaufend die Position eines Fahrzeuges ermitteln.

Beispiele für die erfindungsgemäße Einrichtung werden im folgenden anhand der F i g. 3a bis 7i beschrieben.

F i g. 3a und 3b zeigen Induktionsleitungen R, Sund T, die sich auf dem Boden befinden. Die Induktionsleitungen R, 5 und Tsind die gleichen, wie die Induktionsleitungen 5 oder 5' in Fi g. 2, d. h., daß sie aus Schleifen bestehen, die einander in gleichen Abständen mit

so Knotenpunkten bei R\ — R₄, S₂-Ss und Ti— Ts kreuzen. Die Knotenabstände R,-R₂, R₂-R₃, Ri-R₄, S₂-Si, Si-S₄, S₄-Si, T)-T₄ und T₄-Ts sind konstant und gleich /. Jede Induktionsleitung ist so angeordnet, daß beispielsweise der Knotenpunkt S₂ auf der Induktionsleitung S um ²Ii I vom Knotenpunkt R² auf der Induktionsleitung R versetzt ist, während der Knotenpunkt Ti auf der Induktionsleitung T um ²Iz 1 vom Knotenpunkt S³ auf der Induktionsleitung 5 versetzt ist. Die Induktionsleitungen R bis T können, wie es in F i g. 3a dargestellt ist, überlappt angeordnet sein oder parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges mit einem bestimmten Abstand voneinander vorgesehen sein, wie es in Fig.3b dargestellt ist. Wichtig ist, daß das Fahrzeug-Positionssignal, das über eine Antenne auf

4--i dem Fahrzeug ausgesandt wird, in jeder der Induktionsleitungen R bis Teine Spannung induzieren kann. Die Induktionsleitung R steht über einen Anpassungstransformalor 6 und ein Bandpaßfilter 9 mit den parallelgeschalteten Verstärkern 16 und 17 in Verbindung. Die Ausgänge der Verstärker 16 und 17 stehen jeweils mit den Eingängen bekannter Analog-Addierschaltungen 22, 23 in Verbindung. Die lnduktionsleitung S ist über einen Anpassungstransformator 7 und ein Bandpaßfilter 10 mit einer Parallelschaltung aus einem Phasenschieber

γ, 12 und einem Verstärker 18 und einem Phasenschieber 13 und einem Verstärker 19 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker 18 und 19 stehen jeweils mit den Schaltungen 22 und 23 in Verbindung. In ähnlicher Weise steht die Induktionsleitung T über den Anpas-

w) sungstransforniator 8 und das Bandpaßfilter 11 mit der Parallelschaltung aus dem Phasenschieber 14 und dem Verstärker 20 mit dem Phasenschieber 15 und dem Verstärker 21 in Verbindung. Die Ausgänge der Verstärker 20 und 21 sind jeweils mit den Eingangssei-

h^r> len der Addicischalttingen 22 und 23 verbunden. Die Ausgangsscitc der Addierschaltung 22 steht über den Rcchteckwcllcnformwandler 24 und einen Schaltkreis 26 zum Bestimmen eines Spannungsanstieges mit der

Vorstellsciic einer bekannten Flip-Flop-Schaltuiig 28 in Verbindung. Die Ausgangsseitc der Addicrschallung 23 ist über den Rechteckwellenformwandler 25 und den Schaltkreis 27 zum Bestimmen eines Spannungsanstieges mit der Rückstcllseite der Flip-Flop-Schaltung 28 verbunden. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaluing 28 steht ntit einer bekannten Gläliungsschaltung 29 in Verbindung.

Wenn sich bei einer solchen Anordnung, beispielsweise im Falle der Induktionsleitung R, die Antenne 1 auf dem Fahrzeug dem Knotenpunkt R\ nähert, fällt der empfangene Signalpegel ab und wird der empfangene Signalpegel dann, wenn die Mitte der Antenne sich über dem Knotenpunkt R\ befindet, nahezu gleich Null. Wenn sich danach die Antenne weiter bewegt, steigt der empfangene Signalpegel jedoch mit umgekehrter Phase wieder an, und wenn die Mitte der Antenne den nächsten Knotenpunkt /?> erreicht, wird der empfangene Signalpegel wiederum gleich Null. Daher kann die in der Induktionsleitung während der Bewegung der Antenne 1 erhaltene Spannung in Form einer Sinuswellc ausgedrückt werden, deren Zyklus gleich dem Abstand zwischen zwei Knotenpunkten ist. Es ist jedoch anzunehmen, daß die erhaltene sinusförmige Spannung durch das Profil und die Größe der Antenne auf dem Fahrzeug und den Abstand der Antenne von der Induktionsleitung beeinflußt wird. Um diese Annahme zu bestätigen, wurde ein Versuch durchgeführt, bei dem eine rechtwinklige Schleifenantenne, die in Längsrichtung des Fahrzeuges 55 cm lang und 15 cm breit war, verwandt wurde. Die Induktionsleitung mit einer Breite von 18 cm in Längsrichtung und einem Knotenabstand von 90 cm wurde so verlegt, daß der Abstand der Antenne von dieser Induktionsleitung überall 60 cm betrug. Es wurde ein 100-kHz-Signal ausgesendet, woraus sich die in Fig. 4 dargestellte Form der Sinuswelle ergab, in der auf der Ordinate die gewöhnlich empfangene Spannung F der Induktionsleitung und auf der Abszisse der Abstand des Mittelpunktes der Antenne vom Knotenpunkt in cm aufgetragen sind.

Aus Fig.4 ergibt sich, daß dann, wenn die Antenne und die Induktionsleitung und ihre Beziehung zueinander, wie oben beschrieben, festgelegt sind, mit dem Fortschreiten der Antenne eine solche sinusförmige Spannung erhalten wird. Aus weiteren Versuchen hat sich ergeben, daß die Antennenlänge in Fahrtrichtung des Fahrzeuges vorzugsweise gleich etwa 0,55 bis 0,7 des Knotenabstandes auf der Induktionsleitung sein sollte. Wenn die Antennenlänge infolge bestimmter Unregelmäßigkeiten von diesem Wert abweicht, tritt ein Fehler von 2 bis 3% bei der Bestimmung der Position des Zuges nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf, wobei jedoch eine Verwendung dann möglich ist, wenn ein solcher Fehler vernachlässig; werden kann.

Wenn das Profil und die Größe der in Fig. 3a dargestellten Antenne 1 auf dem Fahrzeug und ihr Abstand von den Induktionsleiiungen R bis T, wie oben beschrieben, festgelegt sind, ergibt sich an der Empfangsklemme der Induktiosleitung R eine induzierte Spannung, deren Vektoren in F i g. 3c dargestellt sind, während sich an der Empfangsklemmc der induktionsleitung 5 eine induzierte Spannung zeigt, die durch ausgezogene Linien in Fig. 3d dargestellt ist. An der Empfangsklemmc der Induktionsleitung T zeigt sich eine induzierte Spannung, die durch ausgezogene Linien in Fig. 3c dargestellt ist. Dabei ist jeweils auf clic Position der Induktionslcitungcn R, S und Tin Fig. 3b Bezug genommen.

Bei einer Einstellung, bei der der maximale Empfang in jeder Indiiktionslcitung gleich V₀ wird, kann dei augenblickliche Wert der erhaltenen Spannung Vr ar einer Stelle α der Antenne in der Indukiionsleitung R be einer sinusförmigen Änderung der Höhe der erhaltener Spannung mit einem Zyklus von 2 / (/ ist dei Knotenabstand) durch:

Vr

= V₀ ( COS -j- X COS in t j

und in der Induktionsleitung 5. in der die Änderung dei erhaltenen Spannung um ²Ii I der Induktionsleitung R vorausläuft, durch:

Fs = F₀ cos (¹T- χ + — .-τ j cos in t

und in der Induktionsleitung T, bei der die Änderung der erhaltenen Spannung um Vj / gegenüber der Induktionsleitung R vorauseilt, durch:

Vt=

= F₀ cos (-T-X + γ .-τ J cos «»Γ

dargestellt werden, wobei /der Abstand zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten auf jeder Induktionsleitung, ω die Winkelfrequenz der ausgesendeten Signale und ι der Zeitpunkt ist, an dem das Fahrzeug-Positionssignal empfangen wird.

Die induzierte Spannung Vs der Induktionsleitung 6 erreicht über den Anpassungstransformator 7 die Phasenschieber 12,13, in denen die induzierte Spannung Fs jeweils um — 120° und um + 120° phasenverschoben wird. Das Ausgangssignal vom Phasenschieber 12 dessen Vektoren durch unterbrochene Linien in F i g. 3g dargestellt sind, wird über den Verstärker 18 dei Addierschaltung 22 geliefert, während das Ausgangssignal vom Phasenschieber 13, dessen Vektoren durch die unterbrochenen Linien in Fig.3d dargestellt sind, über den Verstärker 19 der Addierschaltung 23 geliefert wird Die induzierte Spannung Vt der Induktionsleitung 7 wird über den Anpassungstransformator 8 und das Bandpaßfilter 11 an die Phasenschieber 14, 15 gelegt Die induzierte Spannung Vt wird im Phasenschieber 14 um —240° und im Phasenschieber 15 um +240° phasenverschoben. Das Ausgangssignal vom Phasenschieber 14, dessen Vektoren durch unterbrochene Linien in Fig. 3h dargestellt sind, wird über den Verstärker 20 an die Addierschaltung 22 gelegt während das Ausgangssignal vom Phasenschieber 15, dessen Vektoren durch die unterbrochenen Linien in F i g. 3e dargestellt sind, über den Verstärker 21 an die Addierschaltung 23 gelegt wird. Die induzierte Spannung der Induktionsleitung R passiert ohne Phasenverschiebung den Anpassungstransformator 6 und das Bandpaßfilter 9 und wird jeweils über die Verstärker 16 und 17 an die Addierschaltungen 22 und 23 gelegt.

Auf diese Weise empfängt die Addierschaltung 22 eine um —120° phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung S, eine um —240° phasenverschobenc Spannung der Induktionsleitung T und eine nicht phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung R. Diese Spannungen werden addiert, und damit ein Vektor erzeugt, der durch Va in F i g. 3f dargestellt ist.

Andererseits empfängt die Addicrschaltung 23 eine um +120° phasenverschobene Spannung der Induk-

tionsleitung S, eine um +240'' phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung T und eine nicht phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung R. Diese Spannungen werden addiert und damit ein Vektor erzeugt, der durch Vb in F i g. 3i dargestellt ist.

Das Ausgangssignal Vb der Addierschaltung 23 erscheint im wesentlichen in einer Wellenform, die in F i g. 3k mit Vb bezeichnet ist, während das Ausgangssignal von der Addierschaltung 22 in ähnlicher Weise in einer Wellenform erscheint, die in Fig. 3k mit Va bezeichnet ist. Das Ausgangssignal Vb ist nichts anderes als ein Ausgangssignal, dessen Phasenwinkel bei unverändertem Spannungswert sich von 0° bis -360" ändert, wie es in Fig. 3j dargestellt ist, wenn die Antenne zwei Zwischenknotenabstände (21) durchläuft, d. h. deren Phasenwinkel von k bis /»in Fig. 3j läuft. In ähnlicher Weise kann das Ausgangssignal Va in einer Wellenform ausgedrückt werden, deren Phasenwinkel sich nacheinander von 0° bis +360° verschiebt, während der Spannungswert konstant bleibt, wenn zwei Zwischenknotenabstände (21), d. h. In bis k überstrichen

•j werden. Das kann durch die folgende rechnerische Darstellung nachgeprüft werden.

Wird nämlich in der obigen Gleichung (2) ωί durch oil

—j--τ und in der Gleichung (3) cot durch oh — j,7

in ersetzt, muß nur noch das Ausgangssignal Va, d. h. die Summe der Phasen Vr], Vs\ und Vt\ gefunden werden. Dabei ist Vn die nicht phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung R, Vs\ die um —120° phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung S, Vh die um

π —240° phasenverschobene Spannung der Induktionsleitung T. Dann ergibt sich der augenblickliche Wert Vu als:

Va = Vr₁ + Ks₁ + Kf₁

= V₀ cos γ ■ cos wt + V₀ cos (y χ + — .-τ J cos ( wt - -- .Tj + K₀ cos (— λ: + —- .-τ J cos (v/t - — .-τ J

= γ K₀cosf wf + y χ Υ (4)

Daraus ergibt sich, daß die Amplitude des Ausgangssignals Vn konstant und die Phase proportional der Position des Fahrzeuges, d. h. der Antennenposition ν ist.

Auf ähnliche Weise ergibt sich für den augenblicklichen Wert Vountcr Verwendung der Gleichung (4):

Vb = γ V₀cos(wl - γ χ Υ

Den Spannungen Vb und Va ist gemeinsam, daß ihre Phase proportional der Fahrzeugposition χ ist und sich mit einem Zyklus von 2/ändert, sie unterscheiden sich jedoch darin, daß dann, wenn sich die Phase von Vu in der ansteigenden Richtung befindet, sich diejenige von Vb in der abnehmenden Richtung befindet. Dementsprechend kann durch eine Messung des Phasenunterschiedes zwischen Va und Vb eine augenblickliche Position des Fahrzeuges bestimmt werden.

Das Ausgangssignal Va der Addierschaltting 22 und das Ausgangssignal Vb der Addierschaltung 23 in F i g. 3k werden ieweils in bekannten Wellenformwandlern 24 und 25 in Rechteckwcllcn umgewandelt, die in F i g. 3/dargestellt sind. Anschließend werden sie an BestimmungsschaltkreLe 26 und 27 gelegt, wo der Anstiegspunkt Vai des Ausgangssignals Vu und der Anstiegspunkl Vb\ des Ausgangssignals Vb bestimmt werden. Die Schaltkreise 26 und 27 zum Bestimmen des Spannungsanstieges können — wie es in Fig. im dargestellt ist — eine Kombination einer bekannten Differenzierschaltung 261 und einer bekannten Halbwellen-Gleichrichterschaltung 262 sein. Beispielsweise wird das Ausgangssignal Va der Addierschaltung 22 als Rechteckwelle, wie sie in Fig. 3n dargestellt ist, an die Differenzierschaltung 261 gelegt.

Wie es in Fig. 3o dargestellt ist, bestimmt die Differenzierschaltung 261 die Anstiegspunkte Vai und die Abnahmepunkte Van der Rechteckwelle Va und liefert Me dem Halbwellen-Gleichrichter 262, in dem die Abnahmenunkte Van aus den von der Differenzierschaltung 261 bestimmten Punkten eliminiert wird. Auf diese Weise ist es möglich, daß nur die Anstiegspunkte von Va vom Halbwellen-Gleichrichter 262 der Flip-Flop-Schaltung 28 geliefert werden. Es ist ebenfalls möglich, nur die Anstiegspunkte Vb\ des Ausgangssignals Vb der Addicrschaltung 23 durch eine Diffcrcnzierschaltung und einen Halbwellen-Gleichrichter der gleichen Zusammensetzung an die Flip-Flop-Schaltung 28 abzugeben. Das Bcsiimmungssignal Vai vom Schaltkreis 26 zur Bestimmung des Spannungsanstieges wird als Vorstellsignal an die Flip-Flop-Schaltung 28 gelegt, während das Bestimmungssignal Vb₁ von der Schaltung 27 zum Bestimmen des .Spannungsanstieges als Rückstellsignal an die Flip-Flop-Schaltung 28 gelegt wird. Als Folge davon zeigt sich an der Flip-Flop-Schaltung 28 ein Ausgangssignal, das dem Phasenunterschied zwischen Vu und Vb entspricht und in Fig. 3p dargestellt ist. Das den Phasenunterschied repräsentierende Ausgangssignal wird in einen Spannungswert in einer bekannten Glätiungsschaltung 29 umgewandelt. Zur Darstellung im einzelnen wird auf F i g. 3q verwiesen, deren Induktionsleitungen R, 5 und T mit den in Fig. 3a und 3b dargestellten identisch sind und in der R\ bis Ri die Knotenpunkte der Induktionsleitung R. Si und Si die Knotenpunkte der Induktionsleitung 5, Ti und Ta die Knotenpunkte der Induktionsleitung 7" und I die Antenne bezeichnen. Es wird angenommen, daß die Antenne I während der Fahrt des Fahrzeuges in Pfeilrichtung läuft. P, /^J"sind jeweils Linien senkrecht zu den Induktionsleilungen R, S und T die durch die Mittelpunkte zwischen den Knotenpunkten Wi und R₁ und zwischen/?2 und W) laufen.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß dann, wenn die Mitte der sich in Richtung der Fahrt des Fahrzeuges bewegenden Antenne 1 über den Mittelpunkt Pzwischen den Knotenpunkten R\ und /?2 auf der Induktionsleitung R gelangt, der Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen Va und Vh gleich Null ist. Wenn sich die Antenne 1 in Pfeilrichtung bewegt, wird der Phasenunterschied zwischen Va und Vb

allmählich größer, und wenn ihr Mittelpunkt in Richtung der Fahrt des Fahrzeuges beispielsweise den Punkt P' erreicht, werden die Ausgangssignale Va und Vb gleich Vu' und Vb'. In dieser Lage besteht ein Phasenunterschied Θ zwischen Vu' und Vb'. Dieser Phasenunterschied zwischen Va' und Vb' erreicht ein Maximum, kurz bevor die Antenne 1 den Punkt P" erreicht, und fällt dann abrupt auf Null.

Auf diese Weise kann durch eine Umwandlung der Änderung des Phasenunterschiedes in einen Gleichspannungswert in einer bekannten Glättungsschaltung 29, die in Fig.3a dargestellt ist, ein Spannungsvcrlauf VQ' erhalten werden, der in Fig.3q dargestellt ist. Wenn sich die Antenne 1 nämlich vom Mittelpunkt zwischen R\ und /?? auf der Leitung R zum Mittelpunkt zwischen R^ und Ri bewegt, steigt der Spannungswert VQ stetig an. Er erreicht ein Maximum kurz vor dem Punkt P", und anschließend fällt der Phasenunterschied plötzlich auf Null, wie es durch Va"und V£>" dargestellt ist. In diesem Fall ist der Knotenabstand /vorgeschrieben, während der maximale Wert von V© willkürlich festgelegt werden kann. Daher ist es durch eine Messung eines augenblicklichen Wertes von VQ möglich zu wissen, wo sich die Antenne 1 zwischen P und P" befindet. Wenn sich die Antenne 1 mit der Fahrt des Fahrzeuges weiterbewegl, wird dieser Unterschied fortlaufend bestimmt, und es kann daher die augenblickliche Position eines fahrenden Zuges erhalten werden.

In Fig. 5a ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesem Fall sind zwei Induktionsleitungssätze U und V in Fahrtrichtung des Fahrzeuges verlegt. Die Anordnung der Induktionsleitungcn U und V ist die gleiche wie die der in Fig. 3a dargestellten Induktionsleitungen, außer daß der Knotenpunkt Ui der Induktionsleitung (7um die Hälfte des Knotenabstandes vom Knotenpunkt V| der Indukiionslcitung Viii Fahrtrichtung des Fahrzeuges versetzt ist.

Die Induzierte Spannung Vu der Induktionsleitung U wird durch den Anpassungslransfonnator 61, das Uandpaßfilier 91 und jeweils durch die Verstärker 161, 162 den Addicrschallungen 22, 23 geliefert. Die induzierte Spannung Vw der Induktionsicitung V wird durch den Anpassungstransformator 71 an das Bandpaßl'iltcr 101 gelegt und danach nach einer Phasenverschiebung um —90" im Phasenschieber 121 durch den Verstärker 181 der Addierschaltung 22 zugeführt und nach einer Phasenverschiebung um +90° im Phasenschieber 122 durch den Verstärker 182 der Addierschaltung 23 geliefert.

In Fig. 5b ist ein Vektordiagramm der induzierten Spannung Vu in der Induktionsleitung U dargestellt, während in Fig.5c das Vektordiagramm der induzierten Spannung Vv in der Induktionsleitung V durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Der Vektor der induzierten Spannung Vv der Induktionsleitung V nach der Phasenverschiebung um -90° ist in Fi g. 5c mit Vv' bezeichnet. Der Vektor der induzierten Spannung der Induklionsleitung V nach der Phasenverschiebung um + 90" ist in F i g. 5d mit Wbezeiehnet.

Wie oben erwähnt, werden in der Addierschaltung 22 die nicht phasenvcrschobene induzierte Spannung der Induktionsleitung {7 und die um -90" phasenverschobene induzierte Spannung der Induktionsleitung V addiert und wird damit ein Ausgangssignal mit einer Wellenform erzeugt, deren Vektoren Vc in Fig. 5e dargestellt sind. In ähnlicher Weise werden in der Addierschaltung 23 die nicht phasenvcrschobene induzierte Spannung der Induktionsleitung U und die

um +90° phasen verschobene induzierte Spannung der Induktionsleitung V addiert und damit Vektoren Vd erzeugt, die in F i g. 5f dargestellt sind.

Tatsächlich erscheinen Ausgangssignale mit einer Wellenform, wie sie in Fig. 5g dargestellt ist. Die jeweiligen Ausgangssignale Vc und Vd nach einer Verformung in den Rechteckwellenformwandlern 24,25 in Rechteckwellen, wie sie in Fig. 5h dargestellt sind, werden an die Schaltung 26 und 27 zur Bestimmung des Spannungsanstieges gelegt. Auf dieselbe Weise, wie es anhand der Fig. 3m bis q dargestellt ist. werden die Phasenunterschiede zwischen Vf und Vd durch die Flip-Flop-Schaltung 28 und die Glättungsschaltung 29 bestimmt.

Auch im Falle von mehr als vier verlegten Induktionsleitungssätzen wird nach demselben Prinzip vorgegangen, das bei dem obigen Beispiel beschrieben wurde und das Ziel der Erfindung erreicht, jedoch sind in diesem Falle die Induktionsleitungen so angeordnet, daß der Knotenpunkt auf einem der /J-I Induktionsleitungssätze um

ί ^j-Jl (/

ist der Knotenabstand) in

Fahrtrichtung des Fahrzeuges vom entsprechenden Knotenpunkt auf der nächsten Induktionsleitung versetzt ist. Der Knotenpunkt auf der dritten Induktionsleitungist um (—- j / weiter vom entsprechenden Knotenpunkt auf der zweiten Induktionsleitung versetzt, und in dieser Woi e ist der Knotenpunkt auf einer Induktionsleitung vom entsprechenden Knotenpunkt auf der nächsten Induktionsleitung in Fahrtrichtung des Fahrzeuges umf-—Jl versetzt. Die Phase der indu/ierien Spannung in der Induktionsleitung R ist nicht verschoben, wohingegen die induzierten Spannungen in den anderen Induktioiisleitungen (n-l)mal in die positive oder negative Richtung mit einem Unterschied von ISO (n-l)//? von der induzierten Spannung in der Induktionsleitung /?. beispielsweise um

180' (/)- I)//7.

180" (»- 1)//) + 180" (n-l)//i.

l8O"(/7-l)//7+ 180''(/1-I)//)+ 180' (/)-

Wn

phasenverschoben sind. Dann weiden die /J- 1 Spannungen, die derart in negative Richtung phasenverschoben sind, und die Spannung der Induktionsleitung R oder die n- 1 Spannungen, die in die positive Richtung phasenverschoben sind, und die Spannung der Induktionsleitung R jeweils addiert, und der Phasenunier schied wird zwischen diesen Wellen gemessen.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen, bei denen das Signal, das durch einen Phasenschieber phasenverschoben wird, ein Signal von einem Sender auf dem Fahrzeug ist. bei dieser dritten Ausführungsform ein Signal von einem Sireckengenerator verwandt wird.

Das Prinzip dieser Ausführungsforni liegt dann, datt die induzierte Spannung jeder Induktionsleitung gleich gerichtet wird und das Ausgangssignal eines Generators, der in einer bestimmten Frequenz schwingt, durch die Gleichspannung moduliert wird. Dann werden die Signale bis auf ein Signal phasenverschoben und die in der Weise phasenverschobenen Spannungen und die nicht phasenverschobene Spannung addiert. Durch eiiu Bestimmung des Phasenunterschiedes zwischen der aiii

diese Weise erhaltenen Welle und dem Ausgangssignal des Generators wird die augenblickliche Position des Fahrzeuges bestimmt.

In I-i R. 6a sind zwi Induktionsleitungen zu einem Leitungssatz kombiniert, die aus Schleifen mit stark > voneinander getrennten parallelen Abschnitten und mit eng ncbeneinanderliegenden parallelen Abschnitten bestehen, die wechselweise einander zugeordnet sind. Die Länge der stark voneinander getrennten parallelen Abschnitte und der eng ncbeneinanderliegenden paral- i< > lcleri Abschnitte in Fahrtrichtung des Fahrzeuges ist die gleiche und gleich /. In einer Schleife Rw, die von der Induktionsleitung /?'umfaßt wird, ist der breite parallele Abschnitt, beispielsweise R\2. entgegengesetzt zum engen parallelen Abschnitt, beispielsweise R22, angeord- π net. Die Mittelpunkte R</, Rm', R\j, R22'. R24 und /?_2t/ in Fahrtrichtung des Fahrzeuges auf den schmalen parallelen Abschnitten /?,j, R_{% R₁J. R22. Ru und /?.._bsind die Kreuzungsknotenpunkte. Der Abstand zwischen einem Knotenpunkt, beispielsweise dem Knotenpunkt /?u\ auf einer Schleife Rw, und einem Knotenpunkt, beispielsweise R22, der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der anderen Schleife R₂] dem Knotenpunkt /?u benachbart ist, beträgt /. Die Indukdonsleitungen S'und Tsind gleich. In F i g. 6a sind Su, S15, Sm, S22,Sm, S?*,; T\ j. 2~> 7"i5, Ti₇, T₂₂, T₂₄ und T₂₆ breite parallele Abschnitte, Si?, Sm, Sib, S>j. S₂-,, S17; T]₂, Γη, T\b, T₂₃, T₂₅ und T₂7 schmale parallele Abschnitte und Rn: Rw. R\t, R22; R₂-I; Rw, S]₂, Sn', Sw, S21; S₂v, S₂t; T\r, Tu, Tu,-, T₂r, T₂^ und T₂₇-jeweils die Knotenpunkte.

Der Knotenpunkt, beispielsweise S]₂-, auf der Schleife Su ist um ²/3 /vom Knotenpunkt R\y auf der Schleife Rw in Fahrtrichtung des Fahrzeuges versetzt, während der Knotenpunkt Ti₂ auf der Schleife Tn um ²Ii I weiter vom Knotenpunkt S|₂· auf der Schleife Sn in Fähnrichtungdes Fahrzeuges versetzt ist.

Es wird angenommen, daß sich das Fahrzeug 2 bei dieser Anordnung in Pfeilrichtung bewegt. Dann werden bei der mit der Fahrt des Fahrzeuges 2 verbundenen Antennenbewegung Spannungen Rw·, R₂] w in den Schleifen Rw und R₂\ induziert, die in Fig. 6b dargestellt sind und nur diese Spannungen in den Bandpaßfiltern 9 und 91 gefiltert.

Diese Spannungen werden dann in den Verstärkern 16 und 17 verstärkt und danach in den Gleichrichtern 30 und 31 gleichgerichtet. Die Ausgangssignale Rw- und R₂V, die in F i g. 6c dargestellt sind, werden der Addierschaltung 36 geliefert. In der Addierschaltung 36 werden Rw-, R₂v mit umgekehrter Polarität zueinander addiert, und die dadurch erhaltene, in Fig. ad jo dargestellte Welle wird dem Gegentaktmodulator 39 geliefert. Dadurch wird ein Wechselstromsignal vom Frequenzgenerator 40 als modulierte Welle, wie sie in F i g. 6e dargestellt ist, der Addierschaltung 8' geliefert.

In ähnlicher Weise werden in den Schleifen Si 1 und S₂| die mit Si r und S₂r in F i g. 6f bezeichneten Spannungen induziert und nur diese Spannungen in den Bandpaßfiltern 10,101 gefiltert. Danach werden diese Spannungen in den Verstärkern 18 und 19 verstärkt und in den Gleichrichtern 32, 33 gleichgerichtet, wodurch Gleich- t>o stromausgangssigriale Sir, S21" erzeugt werden. In der Addierschaltung 37 werden Sn-, Sir addiert, wie es in F i g. 6h dargestellt ist, und die auf diese Weise erhaltene künstliche Welle wird dem Gegentaktmodulator 41 geliefert. Inzwischen wurde ein Wechselstromsignal mit μ einer bestimmten Frequenz vom Frequenzgenerator 40 an den Gegentaktmodulator 41 gelegt. Durch die künstliche Welle wird das Wechselstrom-Ausgangssignal des Generators 40 in eine Welle moduliert, wie sie in Fig. 6i dargestellt ist. Diese Welle wird dann um + 120" im Phasenschieber 43 phasenverschoben und danach der Addierschaltung 8' geliefert. Auf die gleiche Weise werden die induzierten Spannungen Tn, T₂| in Fig. 6j der Schleifen T_n, T₂, in den Bandpaßfiltern 11, 111 gefiltert und dann jeweils in den Verstärkern 20, 21 verstärkt sowie in den Gleichrichtern 34, 35 gleichgerichtet, um Gleichstrom-Ausgangssignalc Tw-, Tu zu erzeugen, die in Fig. 9k dargestellt sind. In der Addierschaltung 38 werden, wie es in F i g. 61 dargestellt ist. diese Wellen addiert, und die auf diese Weise erhaltene künstliche Welle wird dem Gegentaktmodulator 42 geliefert.

Durch die damit erhaltene künstliche Welle wird das Wechselstrom-Ausgangssignal des Generators in eine Welle moduliert, wie sie in Fig.6m dargestellt ist, anschließend um +240° in Phasenschieber 44 phasenverschoben und dann der Addierschaltung 8' geliefert. Anschließend werden in der Addierschaltung 8' die nicht phasenverschobene Wechselspannung von der Induktionsleitung R', die um +120° phasenverschobene Wechselspannung von der Induktionsleitung S'und die um +240° phar'nverschobcne Wechselspannung von der Induktionsleitung T'addiert. Wenn der Knotenabstand /der Induktionsleitung in Fig. 6a gleich dem Knotenabstand /der Induktionsleitung in Fig. 3a ist, wird ein künstliches Ausgangssignal, das durch die F i g. 3i approximiert wird, vor. der Addierschaltung 8' an den Rechteckwellenformwandler 24 gelegt. Inzwischen wird das Wechselstrom-Ausgangssignal des Frequenzgenerators 40 dem Rechteckwellenformwandler 35 geliefert. Danach wird genau in der gleichen Weise, wie sie anhand der Fig.3k bis q beschrieben wurde, der Phasenunterschied zwischen der künstlichen Ausgangswelle der Addierschaltung 8' und der Wechselstrom-Ausgangswelle des Generators 40 bestimmt. In Fig. 3q wird jedoch bei jedem Intervall, das gleich dem Knotenabstand / ist, der Phasenunterschied zwischen Va und Vb um 360° verschoben, und die Spannungskurve νθ' kann dadurch für jeden Abstand / erhalten werden. Bei der in Fig. 6a dargestellten Ausführungsform erfolgt keine Phasenverschiebung des Wechselstrom-Ausgangssignal des Generators 40 und ändert sich daher der Phasenunterschied zwischen der künstlichen Ausgangswelle der Addierschaltung 8' und dem Wechselstrom-Ausgangssignal des Generators 40 für jeden Abstand 2 / um 360°. Außer, daß bei jedem Abstand 2 /eine Spannungskurve erhalten werden kann, die der Spannungskurve VB' entspricht, kann, wie bei F i g. 3q, die augenblickliche Position eines Fahrzeugs durch die Messung der Spannung in der Spannungskurve bestimmt werden.

Bei den in F i g. 3 und 5 dargestellten Ausführungsformen werden die induzierten Spannungen sämtlicher Induktionsleitungen bis auf eine beim Empfang eines Wechselspannungssignals — wie beschrieben — phasenverschoben, und es werden dann die Spannung der nicht phasenverschobenen Induktionsleitung und die in positive Richtung phasenverschobenen induzierten Spannungen oder die induzierte Spannung der nicht phasenverschobenen Leitung und die in negative Richtung phasenverschobenen, induzierten Spannungen addiert. Durch eine Bestimmung des Phasenunterschiedes zwischen den zwei küntlichen Wellen ist die Position des Fahrzeuges bekannt. Im Gegensatz dazu werden bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform die induzierten Spannungen sämtlicher Induktionsleitungen

gleichgerichtet und von einem Ausgangssignal bestimmter Frequenz von einem extra vorgesehenen Generator moduliert. Sämtliche modulierten Wellen, außer einer, sind — wie beschrieben — phasenverschoben. Dabei ist jede modulierte Welle nicht sowohl in positive als auch in negative Richtung, sondern nur entweder in positive oder in negative Richtung phasenverschoben. Danach werden die nicht phasenverschobene, modulierte Welle und die phasenverschobene, modulierte Welle zusammengesetzt, und die Position des Fahrzeuges ergibt sich aus einer Bestimmung des Phasenunterschiedes zwischen der zusammengesetzten Welle und dem Ausgangssignal des Generators.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, bei der die Phase der erhaltenen Spannung dazu verwandt wird, die Position des Fahrzeugs zu bestimmen, ist es sehr wahrscheinlich, daß die Übertragungseigenschaft der Induktionsleitung bei Induktionsleitungen, die über eine lange Strecke verlegt sind, beeinflußt wird.

Im Gegensatz dazu werden bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform die induzierten Spannungen gleichgerichtet und wird dann ein Wechselspannungs-Ausgangssignal eines extra vorgesehenen Generators moduliert. Danach wird der Phasenunterschied zwischen der phasenverschobenen, künstlichen, modulierten Weile und dem Ausgangssignal des Generators bestimmt. Daher üben die Übertragungseigenschaften der Induktionsleitung einen vernachlässigbaren Einfluß aus. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Phasenverschiebung der induzierten jo Spannung nur entweder in positive oder negative Richtung erfolgen muß.

In Fig. 7 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die den Fall betrifft, in dem bei dem Beispiel von Fig. 6 nur zwei Induktionsleitungen J5 verlegt sind.

In Fig. 7a sind die Anordnung der Induktionsleitungen und der Knotenabstand auf den Induktionsleitungcn der gleiche wie in Fig. 6a. Die Versetzung der Knotenpunkte beträgt '/2/. In Fig. 6 und 7 sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Bei dieser Anordnung werden mit einer Antennenbewegung in Pfeilrichtung während der Fahrt des Fahrzeuges 2 Spannungen Rw. for in den Schleifen R_u, foi induziert, die in Fig. 7b dargestellt sind. In den Bandpaßfiltern 9, 91 werden nur diese induzierten Spannungen gefiltert, anschließend werden die gefilterten Signale durch die Verstärker 16,17 verstärkt und in den Gleichrichtern 30,31 gleichgerichtet. Die in F i g. 7c dargestellten Ausgangssignale Rw, for werden danach der Addierschaltung 36 geliefert. Die Gleichspannungs-Ausganssignale Rw, for von Fig. 7c werden in der Addierschaltung 36 addiert, und die in Fig. 7d dargestellte künstliche Welle wird einem Gegentaktmodulator 39 geliefert. Ein Wechselspannungs-Ausgangssignal mit einer bestimmten Frequenz wird dann vom Generator 40 dem Gegentaktmodulator 39 geliefert und ein Ausgangssignal als modulierte Welle, wie sie in F i g. 7e dargestellt ist, der Addierschaltung 8' zugeführt, bo In ähnlicher Weise werden in den Schleifen Sw, S21 die mit Su; 52! in Fig. 7f bezeichneten Spannungen induziert. Nur diese induzierten Spannungen werden in den Bandpaßfiltern 10, 101 gefiltert, durch die Verstärker 18,19 verstärkt und in den Gleichrichtern 32, t^r> 33 gleichgerichtet, um Gleichspannungs-Ausgangssignale zu erzeugen, die in Fig. 7g mit Sir, S21-bezeichnet sind. In der Addierschaltung 37 werden diese Gleichspannungs-Ausgangssignale Su-, S21" so zusam mengesetzt, wie es in Fi g. 7h dargestellt ist. Die ir Fig. 7h dargestellte künstliche Welle wird den Gegentaktmodulator 41 geliefert.

Durch die auf diese Weise erhaltene künstliche Welk wird das Wechselspannungs-Ausgangssignal des Gene rators 40 in eine Welle moduliert, die in Fig. 7 dargestellt ist, im Phasenschieber 43 um -t-90^c phasenverschoben und dann der Addierschaltung 8 geliefert. Damit werden in der Addierschaltung 8' eine modulierte Welle der nicht phasenverschobenen Wech selspannung von der Induktionsleitung R' und die urr + 90° phasen verschobene Wechselspannung von dei Induktionsleitung S'addiert, so daß sich eine künstliche Welle ergibt. Diese künstliche Welle wird durch einer Rechteckwellenformwandler 24 und die Schaltung 26 zum Bestimmen eines Spannungsanstieges der Flip-Flop-Schaltung 28 geliefert. Inzwischen wird eir Wechselspannungs-Ausgangssignal mit bestimmtet Frequenz vom Frequenzgenerator 40 durch den Rechteckwellenformwandler 25 und die Schaltung 27 zum Bestimmen eines Spannungsanstieges an die Flip-Flop-Schaltung gelegt. Auf diese Weise bestimmt die Flip-Flop-Schaltung 28 aufgrund desselben Prinzips, wie es anhand von F i g. 6 beschrieben wurde, den Phasenunterschied zwischen der künstlichen modulierten Welle und dem Ausgangssignal des Generators 40, so daß die Position des Zuges fortlaufend bestimmt werden kann.

Wenn mehr als vier Induktionsleitungssätze verlegt sind, wird dasselbe Prinzip angewendet, das anhand der F i g. 6 und 7 beschrieben wurde, jedoch sind in diesem Falle die Induktionsleitungen so angeordnet, daß der Knotenpunkt auf einem der n-Induktionsleitungssätze

um ( j I (7 ist der Abstand zwischen einem Knotenpunkt auf einer Schleife, die eine Induktionsleitung bildet, und einen Knotenpunkt, der diesem Knotenpunkt in Fahrtrichtung des Fahrzeuges auf der anderen Schleife benachbart ist) von dem entsprechenden Knotenpunkt auf der nächsten Induktionsleitung in Fahrtrichtung des Fahrzeuges versetzt ist. Der Knotenpunkt auf der dritten Induktionsleitung ist um (——j / weiter von dem entsprechenden Knotenpunkt auf der zweiten Induktionsleitung versetzt. In dieser Weise sind die Knotenpunkte auf allen Induktionsleitungen nacheinander in Fahrtrichtungdes Fahrzeuges um (———)' versetzt.Die Phase der modulierten Welle der induzierten Spannung in der Induktionsleitung R' ist nicht verschoben, wohingegen die modulierte Welle von den anderen Induktionsleitungen entweder in die positive oder in die negative Richtung gegenüber der modulierten Welle von der Induktionsleitung R' (n-i)mal mit einem Unterschied von

beispielsweise

180^c

180°

η η η

phasenverschoben ist. Die (n-1) modulierten Wellen.

die entweder in die positive oder in die negative Richtung phasenverschoben sind, und die modulierte Welle der Induktionsleitung R' werden zusammengesetzt, und durch eine Messung des Phasenunterschiedes zwischen dieser künstlichen Welle und dem Ausgangssignal des Frequenzgenerators kann die Position des Fahrzeuges fortlaufend bestimmt werden.

Bei den in den Fig.6 und 7 dargestellten Ausführungsformen ist ein Satz von Schleifen mit im Wechsel breiten parallelen Abschnitten und engen parallelen Abschnitten kombiniert.

Die Verwendung von solchen Induktionsleitungen ist wünschenswert, um — wie bei den Ausführungsformen von Fig.6 und 7 — die induzierte Spannung der Induktionsleitung in eine Gleichspannung umzuwandeln, da sich ein genau sinusförmiges Ausgangssignal mit dem Abstand zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten als ein Zyklus ergibt. Dasselbe Ergebnis wird beispielsweise durch die Verwendung von Schleifen erzielt, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, die Knotenpunkte in gleichen Abständen aufweisen und deren parallele Abschnitte die gleiche Länge haben.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß dann, wenn die Antenne am Fahrzeug sich über die

Induktionsleitung und parallel dazu bewegen kann, und wenn die Trennung der Antenne von der Induktionsleitung und der Knotenabstand auf der Induktionsleitung geeignet gewählt sind, eine sinusförmige Spannung mit dem Abstand zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten als ein Zyklus während der Antennenbewegung induziert wird. Unter Verwendung dieser induzierten Spannung kann die Bestimmung der Fahrzeugposition fortlaufend erfolgen.

Bei dem herkömmlichen Verfahren, das aus einer nicht fortlaufenden Bestimmung von Knotenpunkten besteht, ist die Möglichkeit der Vergrößerung der Bestimmungsgenauigkeit durch eine Verkleinerung des Knotenabstandes praktisch begrenzt. Erfindungsgemäß kann die Position eines Zuges nacheinander zu jedem Zeitpunkt festgestellt werden. Damit kann ohne eine Verringerung des Knotenabstandes die Genauigkeit leicht vergrößert werden. Es hat sich im Falle der Verwendung einer Frequenz von 100 kHz für das von der Antenne auf dem Fahrzeug auszusendende Signal gezeigt, daß die Position des Zuges innerhalb eines Bereiches von wenigen cm mit einem Knotenabstand von einigen m bestimmt werden kann.

Hierzu 13 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum fortlaufenden Bestimmen der Position eines Fahrzeugs mit einer Einrichtung zum Aussenden eines magnetischen Feldes bestimmter Frequenz und Amplitude am Fahrzeug, das parallel zu einer Anzahl von Induktionsleitungen läuft, und jede Induktionsleitung eine Anzahl von Kreuzungsknotenpunkten enthält, wobei der Knotenabstand zwischen den Knotenpunkten auf allen Induktionsleitungen gleich bemessen ist und wobei ein Signal vom Fahrzeug auf die Induktionsleitungen übertragen und dadurch in jeder Induktionsleitung eine sinusförmige Spannung induziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenpunkte jeder Induktionsleitung (R, S, T) bezüglich der Knotenpunkte benachbarter Induktionsleitungen um einen Abstandi—— J/ versetzt sind, wobei mit η die Anzahl der Induktionsleitungen und mit / der Knotenabstand bezeichnet sind, daß die induzierten Signale einer Induktionsleitung unverändert bleiben, während die induzierten Signale aller restlichen Induktionsleitungen um 180°( ——)l in die positive und

negative Richtung mit einem Phasenschieber (12,13) phasenverschoben sind, daß die in positiver Richtung phasenverschobenen Signale mit dem unveränderten Signal an einer ersten Addierschaltung (23) und die in negativer Richtung phasenverschobenen Singale mit dem unveränderten Signal an einer zweiten Addierschaltung (22) anliegen und daß die Ausgänge der Addierschaltungen (22, 23) mit Bestimmungsschaitungen (26, 27) zur Ermittlung des Phasenunterschieds der Summensignale als Bestimmungsgröße für die Fahrzeugposition verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des ausgesandten Signals doppelt so groß wie der Abstand /zwischen den Knoten ist.

3. Einrichtung zum fortlaufenden Bestimmen der Position eines Fahrzeugs mit einer Einrichtung zum Aussenden eines magnetischen Feldes bestimmter Frequenz und Amplitude am Fahrzeug, das parallel zu einer Anzahl von Induktionsleitungen läuft, und jede Induktionsleitung eine Anzahl von Kreuzungsknotenpunkten enthält, wobei der Knotenabstand zwischen den Knotenpunkten auf allen Induktionsleitungen gleich bemessen ist und wobei ein Signal vom Fahrzeug auf die Induktionsleitungen übertragen und dadurch in jeder Induktionsleitung eine sinusförmige Spannung induziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsleitungen paarweise angeordnet sind, daß die Knotenpunkte jedes Induktionsleitungspaares bezüglich der Knotenpunkte von benachbart liegenden Induktionsleitungspaaren umf—— Jl versetzt liegen,daß die induzierten Spannungen in jedem Induktionsleitungspaar gleichgerichtet und addiert sind, daß jedes der gleichgerichteten addierten Signale mit einem erzeugten Wechselspannungssignal getrennt moduliert werden, daß eines der modulierten Signale unverändert bleibt, während die restlichen modulierten Signale um 180" i—^—j phasenverschoben sind,

verschobene Signal(e) addiert werden und daß eine Einrichtung zum Vergleichen der Phase der addierten Signale mit dem Wechselspannuiigssignal zur Ermittlung des Phasenunterschieds der Summensignale als Bestimmungsgröße für die Fahrzeugposition vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Signal entweder in die positive oder in die negative Richtung phasenverschoben ist.