DE2646587A1

DE2646587A1 - Einrichtung zur abstandshaltung mehrerer gleisloser fahrzeuge

Info

Publication number: DE2646587A1
Application number: DE19762646587
Authority: DE
Inventors: Erich Klaiber; Erich Dipl Ing Rubel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: FR2367633A1; SE7711538L; FR2367633B3

Description

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12. 10. 1976 Lr/Do ^ 2646587

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Einrichtung zur Abstandshaltung mehrerer gleisloser Fahrzeuge Zusammenfassung

Es wird eine Einrichtung zur Steuerung oder Regelung des gegenseitigen Abstandes von hintereinander fahrenden, gleislosen Fahrzeugen beschrieben. Die Einrichtung arbeitet drahtlos und benützt das .Leitkabel zur Auslösung von auf die nachfolgenden Fahrzeuge übertragenen Informationsimpulse, deren Laufzeit vom vorausfahrenden zum nachfolgenden Fahrzeug als Abstand interpretiert wird.

Leitkabel-geführte Fahrzeuge sollen in möglichst kurzen Abständen entlang ihrem gemeinsamen Leitkabel nach vorgegebenen Geschwindigkeits-Sollwerten fahren können. Hierbei ist es unbedingt erforderlich, daß die Fahrzeuge gegen Kollision mit einem vorausfahrenden oder nachfolgenden Fahrzeug geschützt sind, Für die notwendige Abstandshaltung sind zwar bereits autonome Radarsysteme bekannt geworden. Diese benötigen jedoch einen erheblichen elektrischen Aufwand, zumal die Gefahr besteht, daß die von den einzelnen Fahrzeugen ausgehenden Radarstrahlen sich gegenseitig stören.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung, rait den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einfache und eindeutige Trennung .zwischen Nutz- und Störsignalen möglich ist. Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn die Fahrstrecke so starke Krümmungen enthält, daß in diesen eine Sichtverbindung auf direktem Wege nicht möglich ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachgestehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigen

Fig. 1 eine aus drei Fahrzeugen bestehende Fahrzeuggruppe mit ihrem Leitkabel in schematischer Darstellung und in der Ansicht von der Seite,

Fig. 2 ein Zeitschaubild für zwei zur Abstandsmessung verwendete Impulse und

Fig. 3 eine Fahrbahn mit zwei Fahrzeugen in der Draufsicht.

Beim dargestellten Ausführungsbexspiel werden die Fahrzeuge A, B und C über dem gemeinsamen Leitkabel K geführt und bewegen sich dabei in Richtung der Pfeile Z durch eigenen Antrieb mit einer solchen Geschwindigkeit fort, daß dabei ein voreingestellter Sollwert des Abstandes zwischen jeweils zwei Fahrzeugen eingehalten wird. Das Leitkabel K wird aus einem Generator G mit tonfrequentem Strom gespeist und ist an seinem vom Generator entfernten Ende gegen Masse mit einem Widerstand R abgeschlossen. Das von dem Wechselstrom konzentrisch zum Leitkabel K aufgebaute Wechselmagnetfeld wird von an der Bodenseite der Fahrzeuge angebrachten, in der Zeichnung nicht dargestellten Sensoren erfaßt und induziert in diesen Wechselspannungen, welche in bekannter Weise dazu ausgenützt werden, daß die einzelnen Fahrzeuge mit möglichst geringer seitlicher Versetzung entlang dem Leitkabel geführt werden.

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Zur AbStandshaltung zwischen den einzelnen Fahrzeugen wird dem Wechselstromgenerator G eine impulsförmige Information J überlagert. Der Generator G wirkt somit als stationärer Sender.

Die impulsförmige Information J kann durch geeignete Antennen T empfangen werden, welche sich in unmittelbarer Nähe des Leitkabels an der Bodenseite der Fahrzeuge befinden und mit einer Auswerteelektronik versehen sind. Sie können ggf. mit den für die Querführung verwendeten Sensoren identisch sein. Die Laufzeit der impulsförmigen Information J vom Kabel K zur Antenne T eines jeden Fahrzeugs ist wegen des sehr geringen Abstandes im folgenden vernachlässigt, ebenso alle Informationslaufzeiten innerhalb eines jeden Fahrzeugs. Notfalls können diese mindestens näherungsweise konstanten Laufzeiten bei der Eichung des Systems berücksichtigt werden.

Es sind die folgenden Gruppengeschwindigkeiten und Laufzeiten zu unterscheiden:

T_R_. = Laufzeit der impulsförmigen Information zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen, hier B und A-

■^SA-EB ⁼ Laufzeit eines Burst (= Gruppe von Schwingungen) vom Sender des vorausfahrenden Fahrzeugs A zum Empfänger des nachfolgenden Fahrzeugs B

V„ = Ausbreitungsgeschwindigkeit (= Gruppengeschwindigkeit) Iv

der impulsförmigen Information auf dem Kabel K Vj. = Ausbreitungs geschwindigkeit des Burst in Luft

In jedem Fahrzeug A, B, C wird die Zeit gemessen zwischen dem Eintreffen der impulsförmigen Information aus dem Kabel und dem späteren Eintreffen des vom Vorausfahrzeug ausgegangenen Burst. Diese Zeit T ist mit dem Abstand s zum Vorausfahrzeug in folgender Weise verknüpft:

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^VK ^VL

Da die Ausbreitungsgeschwindigkeiten zumindest näherungsweise als konstant betrachtet werden können, läßt sich die Abstandsmessung zum Vorausfahrzeug linear auf eine Zeitmessung zurückführen. Sind beide Ausbreitungsgeschwindigkeiten gleich der Lichtgeschwindigkeit, so sind die zu messenden Zeiten bei den für Fahrzeugabstände relevanten Werte sehr klein, was ggf. meßtechnische Schwierigkeiten bzw. Aufwand bedeutet. Erfindungsgemäß wird eine der Größen V sehr klein gewählt und zwar sowohl absolut als auch gegenüber der zweiten. Dann kann man die Laufzeit in einer Richtung vernachlässigen und die zu messenden Zeiten nehmen leicht erfaßbare Werte an.

1. Ausführungsbeispiel:

Das Kabel K wird zur automatischen Lenkung der Fahrzeuge A, B, C aus dem Generator G mit einem tonfrequenten Wechselstrom gespeist. Die Frequenz dieses Wechselstroms kann beispielsweise 10000 Hz betragen. Dieser Speisestrom kann kurzzeitig zur Bildung der Informationsimpulse J beispielsweise für die Dauer von 1 ms und in einer periodischen Folge, beispielsweise 5 mal pro Sekunde unterbrochen werden, ohne daß die automatische Lenkung der Fahrzeuge dadurch negativ beeinflußt wird. Die durch die 1-ms-Unterbrechung des in das Leitkabel K eingespeisten Wechselstromes erzeugte Information J startet wie in Fig. 2 bei t. angedeutet die Zeitmessung. Gleichzeitig mit Beginn dieses Informationsimpulses wird von dem am jeweiligen Fahrzeugheck befestigten Sender ein ebenfalls impulsförmiger von Ultraschallwellen gebildeter Meß-Burst M ausgesendet, welcher nach einer Laufzeit T im Empfänger E des jeweilig nachfolgenden Fahrzeuges empfangen wird. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Ultraschall-Meßbursts ist sehr klein gegenüber der Gruppengeschwindigkeit der durch Austastung erzeugten Informationsimpulse J.

Es gilt dann T = § .

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S. 26 465 ^J8 7

Sobald der Ultraschall-Burst M am nachfolgenden Fahrzeug eintrifft, wird dadurch die Zeitmessung beendet.

Die gemessene Zeit T hängt linear vom Abstand zum 'Vorausfahrzeug ab. In Fig. 2 sind mit N und P weitere, an dem Empfänger E eines nachfolgenden Fahrzeugs auftretende Impulse bezeichnet, welche durch Reflexionen des Ultralschall-Bursts an der Fahrbahn, an Gebäuden, Brücken, Tunnelwänden, anderen, weiter entfernten Fahrzeugen usw. erzeugt werden, jedoch stets später im Empfänger E eintreffen als der direkte Strahl. Es ist deshalb auf einfache Weise möglich, den für die echte Entfernung maßgeblichen Burst M von den irrelevanten Bursts N/P zu unterscheiden, indem stets nur der als erster eintreffende Burst ausgewertet wird. Die Temperaturabhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit V,. für Schall bzw. Ultraschall in der Luft kann durch Messen der Lufttemperatur elektronisch berücksichtigt werden.

Wenn-die Fahrzeuge sich in der in Fig. 3 dargestellten Weise in einem Tunnel befinden und das vorausfahrende Fahrzeug A bereits hinter einer Kurve sieh bewegt und keine direkte Sichtverbindung zum Empfänger des nachfolgenden Fahrzeugs B mehr besteht, so wird der vom Vorausfahrzeug ausgehende Ultraschall-Burst an der -Tunnelwand W in der angedeuteten Weise reflektiert. Dann wird automatisch die nächstlängere, gemessene Laufzeit als Abstand interpretiert. Wie Fig. 3 erkennen läßt ergibt der in dieser Weise gewonnene Reflexions-Burst eine gute Näherung für den echten Abstand zwischen den dargestellten Fahrzeugen. Mit der beschriebenen Einrichtung kann somit die Abstandsmessung auch um die dargestellte Ecke herum durchgeführt werden.

2. Ausführungsbeispiel:

Zur Übertragung eines Bursts vom Sender des Vorausfahrzeugs zum Empfänger des Folgefahrzeugs wird eine elektromagnetische Welle verwendet. Ihre Frequenz, wird so hoch gewählt, daß sie an Flächen wie Tunnelwänden und ähnlichem gut reflektiert wird. Hier-

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zu eignet sich besonders gut Infrarotlicht oder SHP(5~5O GHz). Die elektromagnetische Welle breitet sich mit Lichtgeschwindig keit aus. Die Gruppengeschwindigkeit der Informationsimpulse J im Kabel K ist sehr viel geringer als die Lichtgeschwindigkeit mit der sich die elektromagnetischen Wellen ausbreiten. Die Gruppengeschwindigkeit kann durch besondere Ausbildungen des Kabels und dessen Verlegung bei Bedarf gezielt weiter verringert werden. Dann gilt T=

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Leerseite

Claims

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I.-" Einrichtung zur Steuerung oder Regelung des gegenseitigen Abstandes von hintereinander fahrenden, gleislosen Fahrzeugen, die entlang einem · Leitkabel geführt werden, das von einem Wechselstrom durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Wechselstrom in festgelegten Taktabständen durch einen stationären Sender in das Kabel eine ίιηρμίΒίοπίπ^β Information eingespeist wird, die von allen Fahrzeugen empfangen wird, und daß jedes der Fahrzeuge eine - vorzugsweise an seiner Bodenseite angeordnete - Empfangseinrichtung für den vom Kabel ausgehenden, die Information enthaltenden Kabelimpuls (J) aufweisen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Fahrzeuge (A,B,C) beim Empfang einer aus dem Leitkabel (K) stammenden, impulsförmigen Information (J) ihrerseits eine impulsförmige Information in Form eines Bursts (M) vorzugsweise am Fahrzeugheck aussenden.
3- Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Fahrzeuge (A,B,C) eine vorzugsweise am Fahrzeugbug angeordnete Empfangseinrichtung (E) für die vom Vorausfahrzeug ausgesendeten, impulsförmigen Informationen (M) haben.
4. Betriebsweise für die Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Fahrzeugen (A,B,C) die Zeit (T) gemessen wird, die zwischen dem Empfang der aus dem Kabel stammenden Impulse (J) und dem Empfang eines vom ■Vorausfahrzeug ausgesendeten Impulses (M) verstreicht.

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5. Betriebsweise nach Anspruch k» dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Zeit (T) in linearer Verknüpfung als Abstand (s) zum Vorausfahrzeug interpretiert wird.
6. Betriebsweise nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterscheidung eines direkt empfangenen Impulses (M) von einem über Umwege empfangenen Impuls (N,P) stets die kürzeste gemessene Zeit (T) ausgewertet wird.
7. Betriebsweise nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtexistenz eines direkt empfangenen Impulses (M) automatisch der kürzeste, reflektierte Impuls .(N) als Näherung für die echte Entfernung ausgewertet wird.
8. Betriebsweise nach einem der Ansprüche k bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug so in die Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs eingreift, daß eine Auffahrkollision sicher vermieden wird.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Kabelimpuls (J) gesteuerter Sender ortsfest auf oder nahe der Fahrbahn angeordnet ist und das Fahrzeug in definiertem Abstand anhält.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß dem Nachfolgefahrzeug durch eine vorzeitige oder verzögerte Aussendung eines Meßimpulses (M) eine andere als die tatsächliche Entfernimc übermittelt wird.

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11'. Betriebsweise für eine Einrichtung nach Anspruch 1 bis oder 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere stationäre Sender (S) vorgesehen sind, die wahlweise ein- und ausschaltbar sind, derart, daß die Fahrzeuge vor einem solchen eingeschalteten Sender anhalten oder an einem solchen ausgeschalteten Sender vorbeifahren.
12. Betriebsweise nach einem der Ansprüche ¹I bis 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Empfangs- und Meßeinrichtung (E) stationär an oder neben der Fahrbahn angeordnet wird, welche die Position .der in ihrem Meßbereich fahrenden oder stehenden Fahrzeuge erkennt.
13. Betriebsweise nach Anspruch k bis 8 und/oder 11 bzw. 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Meßimpulses (M) zwischen den Fahrzeugen Ultraschall verwendet wird.

I¹I. Betriebsweise nach Anspruch ¹I bis 8 oder 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabel mit einer besonders niedrigen Signalausbreitungsgeschwindigkeit (Laufzeit-Kabel) verwendet wird.

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