DE2603781A1 - Einrichtung zur selbsttaetigen steuerung eines fuehrerlosen triebfahrzeugs - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttatigen Steuerung eines führer-
• losen Triebfahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäl, dem berbegriff des Patentanspruchs 1.
• Im Rahmen der Automatisierung von Transport- und Verkehrssystemen mit festliegendem Streckennetz ist es bekannt, führerlose Triebfahrzeuge mit je einer programmierbaren Steuereinricntung zu versehen, die eine selbsttätige Ansteuerung gewunschter Zielorte ermöglicht, ohne daij eine uberwachung und Verfolgung der Triebfahrzeuge bzw. Steuerungseingriffe im System abhängig von einem zentralen Verkehrsrechner erforderlich wird. Hierzu werden bei einer aus der DT-AS 14 13 005 bekannten Bahn der tatsächliche Fahrzeugstandort seinerseits und der gewünschte Zielort im Streckennetz andererseits mit je zwei Koordinaten als Soll bzw. Istwerte in die Steuereinrichtung eingegeben.
• während der Fahrt werden die vorhandenen Soll-Istwertabweichungen zur Steuerung von Weichen verwendet. Folglich ist die Steuereinrichtung zum einen auf Triebfahrzeuge einer Bahn mit über Weicheneinrichtungen vermaschtem Streckennetz beschränkt und zum anderen in ihrer Funktion abhängig von fahrwegseitig zu vermittelnden Informationen über die Koordinaten des jeweiligen Standortes als Istwert für die Steuerungsaufgaben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der selbsttätigen Steuerung des Triebfahrzeugs zu dem gewünschten Zielort auch ohne eine Ansteuerung von Weicheneinrichtungen auszukommen und ohne Eingriffe von aui3en vollselbständig beim Triebfahrzeug die Entscheidung zu treffen, in welche Richtung an der jeweils erreichten Verzweigung zu fahren ist. Diesbezüglich soll von der üblichen Vorgabe fester Wegeprogramme im Triebfahrzeug wegen der dann mangelnden Flexibilität im Fahrtablauf abgesehen werden. Unter dem Begriff Verzweigungen sind nicht nur einfache Verzweigungen mit jeweils nur einer durchgehenden und abzweigenden Spur zu verstehen, sondern auch Kombinationen solcher Verzweigungen beispielsweise zu Kreuzungen.
• Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan- spruchs 1 gelöst, wonach also für eine fahrzeug-autonome Zielsuche dem Triebfahrzeug allenfalls nur an den zwischen Start- und Zielort jeweils erreichten Jerzweigungen Orientierungsdaten zu vermitteln sind. Diesbezüglich werden zweckmäßig bei dem Netzwerk die Widerstinde regelmäig in Spalten und Zeilen angeordnet sowie die Knoten nach Spalten und Zeilen numeriert und die Verzweigungen sowie Start- und Ziel orte entsprechend der Numerierung der Knoten jeweils mit einer kennzeichnenden Nummer versehen.
• Der Fahrweg kann im Netzwerk zum einen durch Anlegen einer positiven Gleichspannung an dem dem tartort entsprechenden Knoten und zum anderen entweder durch legen einer positiven Gleichspannung (vorzugsweise wesentlich) geringerer Größe oder einer negativen Gleichspannung an dem dem Zielort entsprechenden Knoten oder durch Erdung dieses Knotens festgelegt sein. Dann besteht ein eindeutiges monotones Potentialgefälle zwischen diesen beiden Knoten, welches für die Zielsuche lediglich an den dazwischen befindlichen Knoten abzutasten ist. Das Triebfahrzeug fährt folglich im elektrischen Bildraum von Berg zu Tal. Für jeden beliebigen Fahrwunsch ist im Netzwerk jeweils nur ein Potentialgefälle neu aufzubauen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in F g. 1 ein Streckennetz, wobei die durch gerade Linien markierten Strecken der einfacheren Darstellung wegen sich im rechten Winkel schneiden, Fig. 2 einen Knotenpunkt gemä1 Fig. 1 in aufgelöster Form, wobei die Verkehrsrichtungen durch Pfeile angedeutet sind, Fig. 3 ein Abbild des Streckennetzes gemäß Fig. 1 in Form eines elektrischen Netzwerkes, Fig. 4 ein Netzwerk gemäß Fig. 3 ohne iderstände, Fig. ~ Diagramme von Potentialprofilen, a bis d Fig. F einen Ausschnitt aus einem elektrischen Netzwerk entsprechend einem treckennetz mit aufgelösten Knotenpunkten gemäß Fig. 2, F g. 7 ein gema F;g. 2 und 6 ausgebildetes Netzwerk, wobei die Verkehrsrichtungen durch Pfeile und Eifeilspitzen angedeutet sind und auf die Darstellung von Widerstdnden verzichtet ist.
• Bei einer Bahnanlage mit einem über - nach Spalten und Zeilen numerierte - Knotenpunkte 11 bis 55 vermaschten Streckennetz (Fig. 1) vermögen nicht dargestellte Triebfahrzeuge von jedem Knotenpunkt aus jeden Knotenpunkt zu erreichen. Bei den Triebfahrzeugen kann es sich um Strassen- oder Schienenverkehrsmittel handeln. Im letzteren Falle wird jeder Knotenpunkt gemäß Fig. 2 in zwei Einmündungen und zwei Abzweigungen aufgelöst bzw. das Streckennetz über Weicheneinrichtungen vermascht sein. Die Triebfahrzeuge sollen ferner führerlos, d. h. ohne Eingriffe eines Fahrzeugführers einen jeweils vorgegebenen Zielort selbsttätig ansteuern. Hierzu ist jedes Triebfahrzeug mit einem Abbild des Steckennetzes in Form eines elektrischen Netzwerkes (Fig. 3) mit ohmschen iderstnden R versehen, welche regelmaXig nach Spalten und Zeilen in den einzelnen Zweigen des Netzwerkes angeordnet sind.
• L e ebenfalls nach Spalten und Zeilen numerierten Knoten 11 bis 55 symbolisieren Verzweiglngen sowie åtart-und Zielorte des Strectennetzes (Fig. 1). Das Netzwerk kann in üblichen Aufdampf-, Atz-, Druckverfahren oder dergleichen auf einer Trägerplatte ausgeführt sein. In diesem Netzwerk (Fig. 3) wird der Fahrweg des Triebfahrzeuges durch ein Potentialgefälle festgelegt, wozu an dem den Startort betreffenden Knoten eine positive Gleichspannung z. B. von 2C Volt und an dem den gewir.schten Zielort betreffenden Knoten eine geringere positive Gleichspannung z. B. von 10 Volt angelegt wird; an den letztgenannten Knoten kann auch eine negative Gleichspannung angelegt oder er kann geerdet werden. Das entsprechende Potentialgefälle braucht nunmehr an den zwischen Start- und Zielort befindlichen Knoten nur auf Zu- oder abnahme abgetastet zu werden, um an jedem betreffenden Knotenpunkt (bzw. Verzweigung) des Streckennetzes !n Triebfahrzeug eine Entscheidung für die zu wählende Fahrtrichtung treffen zu können. Hierbei ist das Entscheidungskriterium abnehmendes Potential. Sobald das Triebfahrzeug eine Verzweigung im Streckennetz erreicht,sind ihm fahrwegseitig lediglich zur Orientierung, beispielsweise mittels üblicher Signalgeber, die Nummer dieser Verzweigung und der ihr unmittelbar benachbarten Verzweigungen mitzunach teilen oder im Triebfahrzeug sind/Übermittlung der Nummer der erreichten Verzweigung die Nummern der ihr benachbarten Verzweigungen z. B. mittels einer üblichen Rechenschaltung festzustellen, um dann die Spannungen der betreffenden Knoten des Netzwerkes (Fig. 3) durch Abtasten zu erfassen und daraus auf üblichem meßtechnischen Wege (z. B. Differenzschaltung mit Auswahllogik) das größte Potentialgefälle zwischen dem der erreichten Verzweigung entspreenden Knoten und den ihm unmittelbar benachbarten K:ioten des Netzwerkes fär die Wegentscheidung zu ermitteln. Das größte Potentialgefälle zeigt den kürzesten eg auf. Diesbezüglich sind zweckmäßig bei dem Netzwerk für rahrstrekken gleicher Lange Widerstände gleicher Größe und für lange Fahrstrecken kleinere :;iderstinde als fir kurze Fahrstrecken vorgesehen, damit die kurzen Fahrstrecken bevorzugt werden. Dies ist jedoch nicht bindend, d. h.
• bei dem Netzwerk können natürlich auch alle Widerstände R gleich gro sein. Für den Fall, daß die an sich aufgrund des gröcten Potentialgefälles zu wählende Fahrstrecke bereits durch rriebfahrzeuge stark belegt ist, wird man Maßnahmen, wie Zählung der ein- und ausfahrenden xriebfahrzeuge je Fahrstrecke, treffen, um dies der vorausgehenden (erreichtenj Verzweigung und von hier dem ankommenden Triebfahrzeug signalisieren zu können. Für die Wegentscheidung an der erreichten Verzweigung wird 9an aus den - zwischen dem der Verzweigung entsprechenden Knoten und den ihm unmittelbar benachbarten Knoten des Netzwerkes vorhandenen Potentialgefällen dasjenige Potentialgefälle ermittelt, welches nach Maßgabe der Verkehrsdichte auf den an der Verzweigung anschließenden Fahr strecken die zeitkurzeste Fahrstrecke aufzeigt. hierzu braucht nur mittels einer üblichen logischen Schaltung das die belegte Fahrstrecke symbolisierende Potentialgefälle bei der Berücksichtigung der Wegentscheidung ausgeschlossen werden.
• Die Entscheidung über das Aussparen belegter Fahrstrecken wird also vor Ort getroffen, was eine zusätzliche Flexibilität im Fahrtablauf bedeutet. Die weitere ZLelsuche ist trotz Ablenkung des Triebfahrzeugs vom kürzesten Wege durch das Potentialgefulle im netzwerk ig. 3; zwischen den beiden Start- und Zielort symbolisierenden Knoten gegeben.
• Natürlich ergibt sich bei einem derartigen selbsttätigen Steuersystem beim Anlegen der Gleichspannungen an den beiden Knoten für Start- und Zielort eine r-lativ breite Fahrrinne von möglichen ahrwegen zwischen Strat- und Zielort.
• Zwar sollen durchaus mehrere Fahrwege möglic,l sein, um einzelne belegte Fahrstrecken umfahren zu können. Jedoch soll die Fahrrinne möglichst nur eine solche Breite aufweisen, dal ihre Fahrwege wenigstens annähernd dem kürzesten Eahrweg zwischen Start- und Zielort entsprechen. Dies l; t sich gemäß Fig. 4 durch zusätzliche am Rande bzw. an den Randzeilen und -spalten des Netzwerkes an Knoten zwischen Start- und Zielort S bzw. Z angelegte Gleichspannungen U erreichen. Die Größe dieser iiilf s-leLchspannungen U11 muß jeweils großer sein als die Gleichspannung U am Startort 0 Die Knoten für das Anlegen der Hilfs-Gleichspannungen U werden beispielsweise bezüglich der Zeilen durch Bilden des arithmetischen Mittels aus den beiden ersten Ziffern 'Zeilennummern) von Start- und Zielort S bzw. Z und bezüglich der Spalten durch Bilden des arithmetischen Mittels aus den beiden letzten Ziffern (Spaltennummern) von Start- und Zielort ermittelt. Falls das jeweilige arithmetische Mittel nicht ganzzahlig ist, kommen die beiden nächstliegenden Knoten in Betracht. Im Beispiel gemäk ig. 4 mit dem Startort 5 am Knoten 45 und Zielort % am Knoten 79 wird demnach die Hilfs-Gleichspannung Jeweils an den Knoten 51, 513, 61, 613 der Zeilen 5 und 6 sowie an den Knoten 17, 107 der Spalte 7 angelegt. Alternativ kann auch von einer Mittelwr-bildung abgesehen werden und an beiden RandzeXlen und -spalten an alle Knoten zwischen den Start-und Zielzeilen bzw. -spalten 4, 7 bzw. 5, 9 je eine Hilfs-Gleichspannung U;1 angelegt werden. Aus den Hilfs-Gleichspannungen U resultiert eine Begrenzung der Sahrrinne auf mögliche E'ahrwege F1 bis F3 je nach >ahl der Größe der jleichspannung UC am Startort 5 und der ;leichspannung U1 am Zielort Z, beispielsweise in der in rig. 4 angedeuteten Weise. Hierbei ist von Potentialprofilen etwa gemäß Fig. 5a bis d längs der Linien A-A', B-B', C-C' und - - Z' in dem in Fig. 4 angedeuteten Feld von quipotentiallinien P auszugehen.
• Durch solche Hilfs-Gleichspannungen läßt sich selbstverständlich auch erreichen, daß bestimmte Bereiche (z. B.
• ein Stadtzentrum) des Streckennetzes (Fig. 1) umfahren werden. Dies kann in einfacher Weise durch Anlegen einer hohen positiven Gleichspannung an einem oder mehreren in dem betreffenden Bereich befindlichen Knoten des Netzwerkes (Fig. 3, 4) realisiert werden. In diesem Fall wird bei Annäherung des Triebfahrzeugs an den betreffenden Bereich ein ansteigendes Potential gemessen und folglich das Triebfahrzeug von diesem Gebiet abgelenkte anstelle des kürzesten Fahrweges zum Zielort wird nun z-.jangsläufig der günstigste Fahrweg verfolgt. Solche sogenannten Zentralberge aufgrund des Anlegens von Hilfs-Gleichspannungen vorzugsweise bereits am Startort des Triebfahrzeugs können z. B. auf Anordnung einer Verkehrsaufkommensrechnungen durchführenden Zentrale eingeführt und je nach Verkehrssituation geändert werden. Bereiche, die absolut nicht angefahren werden sollen, erhalten zweckmäßig eine Hilfs-Gleichspannung zumindest von gleicher Größe wie die an dem den Startort betreffenden Knoten angelegte Gleichspannung. Demgegenüber erhalten Bereiche, die nur bedingt nicht angefahren werden sollen, eine Hilfs-Gleichspannung geringerer Größe als die den Startort im Netzwerk markierende Gleichspannung.
• Wie bereits vorstehend angedeutet ist, sind im lalle eines Schienennetzes die Knotenpunkte in je zwei Einmündungen und zwei Abzweigungen aufgelöst (Fig. 2). Folglich wird in dem betreffenden elektrischen Netzwerk gemäß Fig. 6 jeder Knoten nur drei Zweige verknüpfen, wobei jeweils nur ein Zweig in einer Spalte, dagegen zwei Zweige in einer eile aufeinanderfolgend angeordnet sind. -;Jie hierzu des weiteren aus Fig. 7 ersichtlich ist, symbolisieren sämtliche jeweils in derselben Zeile zu einem (Längs-) Strang verknüpften Längs-) Zweige Fahrstrecken derselben ierkehrsrichtung. Damit jeder Ort von jedem Ort aus erreichbar ist, sind die mit dem jeweiligen (Längs-) Strang verknipften (Quer-) Zweige wechselweise rechts und links angeordnet.
• Hierbei symbolisieren von den auf derselben Seite des ,Längs-; Stranges befindlichen (Quer-)Zweigen die beider jeweils unmittelbar aufeinanderfolgenden uer- Zweige Fahrstrecken entgegengesetzter Verkehrsrichtunen. Fol lich symbolisieren die (Längs-) Stränge jeweils zweier unmittelbar aufeinanderfolgenden Zeilen Fahrstrecken entgegengesetzter Verkehrsrichtungen. Da ein derartiges i"etzwerk keine Informationen vermittelt, ob ein noten eine Einmündung oder eine Abzweigung betrifft, sind natürlich dem Triebfahrzeug für die Fahrtrichtungswahl an der jeweils erreichten Verzweigung des Streckennetzes fahrwegseitig nur die Nummern von erreichbaren Abzweigungen mitzuteilen. Für den Fall, daß der Start- und Zielort auf demselben (Längs-) Strang des Netzwerkes (Fig.7) liegen und der Zielort auf diesem Strang wegen der ferkehrsrichtung der betroffenen Fahrstrecken nicht erreichbar ist, wird man an dem auf dem Strang zwischen dem Start- und Zielort diesem nächstliegenden Knoten eine ililfs-Gleich- spannung anlegen. Diese Hilfs-Gleichspannung ist höchstens so groß wie die an dem den Startort betreffenden Knoten des Netzwerkes angelegte Gleichspannung. Die Folge ist, daß der Zielort über den nächsten (Längs-, Strang angefahren wird, welcher Fahrstrecken mit der gewünschten Fahrtrichtung symboi siert. kiese Maßnahme ist in allen Fällen angebracht1 wegen der Zielort nicht direkt bzw. nur von hinten angefahren werden kann.
• - Patentansprüche - L e e r s e i t e

Claims (15)

1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung eines führerlosen Triebfahrzeugs auf einem festliegenden Streckennetz zu einem vorgegebenen Zielort, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das rriebfahrzeug mit wenigstens einem Abbild des Streckennetzes xFig. 1) in Form eines elektrischen Netzwerkes (Fig. 3) mit ohmschen Widerständen R) in den einzelnen Zweigen zwischen den - Verzweigungen sowie Start- und Zielorte symbolisierenden - Knoten 11 bis 55J versehen ist und daß in dem Netzwerk nach Maßgabe von an Knoten angelegten =-leichspannungen definierter größen der Fahrweg des Triebfahrzeugs von einem Start- zum Zielort durch ein Potentialgefälle festgelegt und hierbei für die an den zwischen Start- und Zielort liegenden Verzweigungen jeweils zu treffende Wegentscheidung abnehmendes potential das Entscheidungskriterium ist, wobei unter Abtastung der zwischen Start- und Zielort befindlichen Knoten auf Zu-oder Abnahme des Potentialgefälles die Wegentscheidungen im Triebfahrzeug an den betreffenden Verzweigungen treffbar sind.
2. 2. sirichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Fahrweg im Netzwerk zum einen durch Anlegen einer positiven Gleichspannung (UO) an dem dem Startort (S) entsprechenden Knoten 45, und zum anderen entweder durch Anlegen einer positiven Gleichspannung iUZ) geringerer Große oder einer negativen Gleichspannung an dem dem Z.elort ,Zr entsprechenden Knoten (798 oder durch Erdung dieses Knotens festgelegt ist ;Fig, 4. 5,.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , das für die Wegentscheidung an der jeweils erreichten serzweigung das größte aus den Hotentialgefällen ermittelbar ist, welche zwischen dem der erzweigung entsprechenden Knoten und den ihm unmittelbar benachbarten Knoten des Netzwerkes Fig. 3) vorhanden sind.
4. 4. Einrichtung nach A:,spruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß für die Wegentscheidung an der jeweils erreichten Verzweigung aus den zwischen dem der Verzweigung entsprechenden Knoten und den ihm unmittelbar benachbarten Knoten des Netzwerkes (Fig. 3) vorhandenen Potentialgefällen dasjenige Potentialgefälle ermittelbar ist, welches nach Maßgabe der Verkehrsdichte auf den an der Verzweigung anschließenden Fahr strecken die zeitkürzeste Fahrstrecke aufzeigt.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Fahrweg zusätzlich durch am Rande des Netzwerkes an Knoten (17, 51, 61, 107, 513, 613, zwischen Start- und Zielort (; bzw. 2) und/oder an Knoten im Inneren des Netzwerkes angelegte Gleichspannungen tUH) im Sinne des Ausschließens von zwischen Start- und Zielort möglichen Fahrstrecken festgelegt ist (Fig. 4).
6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei dem Netzwerk (Fig. 3) die Widerstände (R) regelmäßig in Spalten und Zeilen angeordnet sowie die Knoten (11 bis 55) nach Spalten und Zeilen numeriert sind.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei dem Netzwerk (Fig. 3) fr Fahrstrecken gleicher Länge Widerstände (R) gleicher Größe vorgesehen sind.
8. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei dem Netzwerk (Fig. 3) für lange Fahrstrecken kleinere Widerstände (R) als für kurze Fahrstrecken vorgesehen sind.
9. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Verzweigungen sowie Start- und Ziel orte des Streckennetzes entsprechend der Numerierung der Knoten (Fig. 3) jeweils mit einer kennzeichnenden Nummer versehen sind (Fig. 1).
10. 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß dem Triebfahrzeug an der jeweils erreichten Verzweigung deren Nummer und auch die Nummern der dieser Verzweigung unmittelbar benachbarten Verzweigungen mitteilbar sind.
11. 11.. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß dem Triebfahrzeug an der jeweils erreichten Verzweigung deren Nummer mitteilbar ist und aufgrund dieser Nummer im Triebfahrzeug die Nummern der dieser Verzweigung unmittelbar benachbarten Verzweigungen ermittelbar sind.
12. 12. Einrichtung nach den Anspruche 1 bis 11 bei einem über Verzweigungen in Form von eicheeinrichtungen vermaschten Streckennetz, wobei auf den einzelnen Strecken Einrichtungsverkehr vorgesehen ist, dadurch g e k e n n -z e i c 'n n e t , da in dem Netzwerk jeder Knoten drei Zweige verknüpft und hierbei jeweils nur ein Zweig in eier Spalte (oder Zeile), dagegen zwei Zweige in einer Zeile bzw. Spalte) aufeinanderfolgend angeordnet sind (Fig. 6, 7j.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sämtliche in derselben Zeile (bzw. Spalte) zu einem Strang verknüpften Zweige Fahrstrecken derselben Verkehrsrichtung symbolisieren (Fig. 7).
14. 14. Einrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die mit dem Strang verknüpften Zweige der Spalten (bzw. Zeilen; in dessen Längsrichtung wechselweise rechts und links angeordnet sind, wobei von den auf derselben Seite des Stranges befindlichen Zweigen jeweils die beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Zweige Fahrstrecken entgegengesetzter Verkehrsrichtungen symbolisieren (Fig. 7).
15. 15. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Stränge jeweils zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Zeilen (bzw. Spalten) Fahrstrecken entgegengesetzter Verkehrsrichtungen symbolisieren (Fig.7).