DE2735422A1

DE2735422A1 - Einrichtung zum erfassen einer fahrzeugposition

Info

Publication number: DE2735422A1
Application number: DE19772735422
Authority: DE
Inventors: Richard Harold Noens
Original assignee: Vapor Corp
Current assignee: Vapor Corp
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1977-08-05
Publication date: 1978-02-09
Also published as: US4041448A; GB1592183A; CA1068387A; FR2360453A1; FR2360453B1; CH622214A5

Description

DR. ING. F. WUKSTHOFF DR₁E. ν. PECHMANN DR. INO. D. BEHRKNS DIPL. ING. R. GOKTZ PATENTANWÄLTE

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8OOO MÜNCHEN

SCIIWEIOERSIRASSE S TELEFOX (089) 08 20

TILII S21070

TELKORAM MK 1 PBOTSOTPATENT

M-49 308

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Anmelder; Vapor Corporation West Howard Street, Chicago, Illinois 60648, USA

Titel:

Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugposition

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DR. IN(J. F. WUBSTHOFK DR. K. τ. PKCHMANN DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ PAT E N TAN Wl LTE

8 MÜNCHEN 9O SCIIWEIGEnSTHASSE 2 TBl.«FON (08 TBLKX 5 24 C

TELROHAMME : PROTKCTPATENT MfNCKRK

3775422

49 308

Beschreibung

Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugposition

Sie Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugposition, insbesondere eine Gleisschalteinrichtung oder ein Signalisiersystem mit Einrichtungen an Bord einer Lokomotive zum Erfassen oder Wahrnehmen einer an einer vorherbestimmten Stelle längs eines Gleises vorgesehenen Marke oder Gleismarkierung.

Bei Eisenbahnen wird eine Vielzahl von Betriebsprüfungen während eines Zuglaufs durchgeführt. Besondere Ereignisse während des Laufs müssen aufgezeichnet werden» damit der Betrieb eines Zuges in Übereinstimmung mit vorgeschriebenen Ereignissen ausgewertet werden kann_o Ein dafür geeignetes System geht aus der US-Patentschrift 3 864 731 hervor, bei dem es nötig ist, Markderungssignale an verschiedenen Stellen längs der Strecke aufzuzeichnen, damit die gesammelten Daten mit Positionsstellen längs der Streoke in Beziehung gebracht werden können« Man hat bereits verschiedene Versuche unternommen, das Überfahren einer bestimmten Stelle längs einer Gleisstreoke, an der irgendeine Art von elektronischer Markierung vorgesehen ist, durch eine Lokomotive zu erfassen«

Im US-Patent 2 817 012 ist ein induktives Zugbeeinflussungssystem offenbart, bei dem eine von einem Zug abgestützte Spule verwendet wird, die von einer im Gleisbett angeordneten Empfangsspule erregt wird. Die räumliche Nähe wird dabei, wie auch bei der vorliegenden Erfindung, durch das

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Zusammenwirken der aneinander vorbeibewegten Spulen in einem gegenseitigen Magnetfeld abgetastet. Bei Störung dieses Feldes wird nämlich ein Signal erzeugt, welches weiterverarbeitet wird β Bei dieser Patentschrift liegt das Gewicht auf der Fahrzeugidentifizierung, die dadurch erfolgt, daß durch eine Spule hindurch eine Wobbel- oder Kippfrequenz erzeugt wird» Eine zweite Spule von bestimmter Resonanzfrequenz wirkt mit der Wobbeifrequenz auf Resonanzfrequenz zusammen. Das wird von einer weiterverarbeitenden Schaltung wahrgenommen und ein entsprechendes Fahrzeug wird je nach der festgestellten Resonanzfrequenz identifiziert« Der in dem genannten Patent beschriebenen Schaltungsanordnung fehlt es an der betriebsmäßigen Zuverlässigkeit, die für exakte Gleismarkierung nötig ist. Das beruht auf den vielen von außen kommenden Umgebungseinflüssen und auf der Vielzahl von fremden Gegenständen, die längs eines Gleisbetts zu finden sind.

In der US-Patentschrift 2 454 687 ist ein Abstandsfühler für Fahrzeuge offenbart. Hierbei bildet eine große Spule oder eine Schleife einen Umkreis, durch den ein Fahrzeug zu fahren hat« Wenn das Fahrzeug in die Schleife eintritt, wird ein elektromagnetisches Feld gestört, wodurch eine Frequenzverschiebung in einer an die Schleife angeschlossenen Schaltung bewirkt wird. Obwohl dies System zum Erfassen der Durchfahrt eines Fahrzeugs durch einen bestimmten Bodenbereich eine brauchbare Lösung darstellt, eignet es sich nicht gut als Erfassungssystem an Bord einer fahrenden Lokomotive«

Mit einem Detektor für die Lokomotivposition befaßt sich die US-Patentschrift 3 281 779. Hierbei ist ein unregelmäßig geformter Metallkörper an einer Stelle an einem Gleis angebracht, die in der Nähe von Fühlerköpfen an Bord einer Lokomotive liegt« Unregelmäßigkeiten in der Schiene führen

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dann zu einer unverwechselbaren Anzeige, die aufgezeichnet wird β Es liegt auf der Hand, daß die nachträgliche Ausrüstung von Gleisen mit speziellen Metallkörpern ein ziemlich teurer Vorschlag ist« Wegen der ziemlich rauhen Umgebung von Gleisbetten ist es außerdem gut möglich, daß diese Metallkörper zerbrochen oder anderweitig zerstört werden, so daß sie den Mechanismus zum Wahrnehmen der Position nicht betätigen können»

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, die auf einem außerordentlich zuverlässigen System von einfachstem Aufbau beruht und besonders für Eisenbahnanlagen verwendbar ist_o

Wenn eine Lokomotive über eine längs eines Gleisbetts angeordnete Marke rollt, wird in einer in der Lokomotive angeordneten Empfangsspule eine Störung wahrgenommen· Im wesentlichen werden an einem empfangenen Signal drei Prüfungen vorgenommen, um festzustellen, ob es sich hierbei um ein gültiges Signal einer Gleismarkierung handelt, oder ob das Signal durch Störungen oder sonstige Metallobjekte, die an Gleisbetten üblich sind, wie Weichen verursadt wurde. Zu den Prüfungen gehört die Peststellung,ob das aufgenommene Signal eine Mindestamplitude hat _t wodurch viele Störsignale von niedriger Amplitude eliminiert werden» Darüber hinaus wird ein Phasenverhältnis zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule in der Lokomotive überprüft. Nur wenn eine tatsächliche Markierung in Form eines Resonanzkreises längs des Gleisbetts wahrgenommen wird, wird ein vorgeschriebenes Phasenverhältnis festgestellt» Darüber hinaus muß der vorgeschriebene Amplitudentest ebenso wie der Phasentest eine bestimmte Zähldauer lang vorherrschen, damit die Wahrnehmung kurzer Streusignale oder Störsignale und anderer Objekte längs eines Gleisbetts, bei denen es sich nicht um eine gewollte Markierung handelt, ausgeschlossen wird·

Die Erfindung befaßt sich also mit einer Lokomotive,

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die mit einer Sende- und einer Empfangsspule ausgerüstet ist_o In einem Gehäuse, welches an einer vorherbestimmten Stelle längs eines Gleisbetts befestigt ist, sind Resonanzschaltkreise aufgenommen, die als Positionsmarke dienen« Wenn die Lokomotive über eine solche Gleismarkierung rollt, v^ird ein Signal von der Empfangsspule in der Lokomotive an den Resonanzschaltkreis der Gleismarkierung und zurück zur Empfangsspule in der Lokomotive gesendet. Mit der Empfangsspule ist eine Unterscheidungsschaltung verbunden, um sicherzustellen, daß das empfangene Signal eine Mindestamplitude und eine bestimnte Phasenbeziehung zum Signal in der Sendespule hat» Das empfangene Signal muß darüber—hinaus diese Verhältnisse hinsichtlich der Amplitude und der Phase während einer vorherbestimmten Zähldauer beibehalten. Nach entsprechender Unterscheidung wird ein "Markierungs"-Signal erzeugt und an einen Ereignisschreiber bzw» eine Aufzeichnungseinrichtung an Bord der Lokomotive abgegeben.

Diese neuartige Unterscheidung der empfangenen Signale wird von keiner bekannten Einrichtung erreicht.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pigβ 1 eine Stirnansicht einer Lokomotive, die sich einer Gleismarkierung nähert;

Pig, 2 ein Blockschaltbild des Systems gemäß der Erfindung;

Pig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Darstellung des Verhältnisses zwischen den Steuerspulen an Bord der Lokomotive (Sende- und Empfangsspule) und dem Gleismarkierungsschaltkreis;

Pig, 4 ein Schema des Signalunterscheidungsteils des Systems gemäß der Erfindung;

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Figo 5 ein Ablaufdiagramm verschiedener Signale, wie sie im System gemäß der Erfindung vorkommen;

Figo 6 ein Ablaufdiagramm verschiedener Signale, wie sie im System gemäß der Erfindung unter anderen Bedingungen vorkommen;

Fig. 7 ein Fließschema der erfindungsgemäß vorgenommenen Unterscheidungsschritte.

In Fig. 1 ist eine Lokomotive 10 auf ihrer Fahrt längs eines Gleises zu erkennen. Längs des unteren Rahmenteils der Lokomotive sind Steuerspulen 12 angeordnet, die eine Sende- und eine Empfangsspule aufweisen, wie nachfolgend im einzelnen erläuterte Diese liegen in der gleichen Ebene miteinander in einem entsprechenden Gehäuse. An einer Schwelle ist eine Gleismarkierung 14 befestigt. Wie sich nachfolgend im einzelnen ergibt, werden die Steuerspulen 12, wenn die Lokomotive 10 über den Streckenabschnitt rollt, in dem die Gleismarkierung 14 angeordnet ist, über die Gleismarkierung hinweg bewegt, was eine Anzeige an eine in der Lokomotive angeordnete besondere Schaltungsanordnung auslöst.

In Figo 2 ist ein Funktionsblockdiagramm des Systems gemäß der Erfindung gezeigte Ein Oszillator 16 mit kompensiertem Krystall erzeugt eine Rechteckwelle und arbeitet vorzugsweise bei 100 kHz. Der Ausgang des Oszillators ist am Punkt ¹¹A" angezeigte Dies Rechteckwellensignal wird durch ein RC-Tiefpaßfilter 18 geleitet, wo die Rechteckwelle in eine Sinuswelle umgewandelt wird, wie am Punkt ^MB" angezeigt. Das Sinuswellensignal wird von einem ersten Verstärker 20 verstärkt, wie am Ausgang des Verstärkers bei Punkt "C" angezeigt. Ein zweiter Verstärker 22 verstärkt die Amplitude des Signals noch weiter, wie am Punkt "Dⁿ am Ausgang des Verstärkers 22 gezeigt. Das verstärkte Sinuswellensignal wird in eine Sendespule 24 eingegeben, die einen Teil der im Zusammenhang mit Fig. 1 schon erwähnten

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Steuerspulen 12 bildet» Die Sendespule erzeugt ein elektromagnetisches Feld_r welches mit der gleichen Frequenz wirkt wie der Oszillator, nämlich bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel 100 kHz β

Aus Pig» 3 geht der tatsächliche Aufbau der Sende- und Empfangsspule ebenso wie der Gleismarkierungsschaltungsanordnung hervor„ Wie die Zeichnung zeigt, umfassen die Steuerspulen 12 der Lokomotive in Reihe gewickelte Windungen, die eine Sendespule 24 und eine Empfangsspule 34 bilden. Die Verbindungsstelle zwischen dem Sendespulenabschnitt und dem Empfangsspulenabschnitt ist geerdet. Die obere Klemme der Sendespule 24 ist an den Ausgang des Verstärkers 22 angeschlossen, welcher ein Sinuswellensignal an die Sendespule 24 liefert« Die untere Klemme der Empfangsspule 34 ist an eine Signalverarbeitungsschaltung angeschlossen, die unter Hinweis auf Figo 2 weiter unten näher erläutert wird. Typischerweise können die Spulen 24 und 34 jeweils einen Durchmesser von O|3O5 m (1 Fuß) haben, und während die Sendespule 24 insgesamt 22 Windungen hat, sind 40 für die Empfangsspule 34 vorgesehen» Wenn eine Lokomotive nicht in der Nähe einer Gleismarkierung längs einer Strecke fährt, erzeugt die Empfangsspule 34 aufgrund des über die Sendespule 24 anliegenden Signals ständig ein Signal. Wünschenswert ist es deshalb, die Wirkung des Sendesignals in der Empfangsspule 34 aufzuheben, und das erfolgt über einen weiter unten im einzelnen beschriebenen Amplituden- und Phaseneinstellschaltkreis.

Wenn die Lokomotive über eine Gleismarkierung 14 rollt, wird das Signal von der Sendespule 24 an die Spule 56 der Gleismarkierung gegeben, ddLe mit einem Kondensator 58 und einem Widerstand 60 zur Schaffung eines ResonanzSchaltkreises in Reihe geschaltet ist₀ Als Beispiel kann die Spule 56 einen Durchmesser von 0,305 m (1 Fuß) und 40 Windungen haben. Typischerweise liegt die Resonanzfrequenz der Gleis-

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markierung 14 bei 96,8 kHz„ Allerdings wird die Gleismarkierung H bei Oszillatorfrequenz, nämlich 100 kHz, also etwas über ihrer Resonanzfrequenz betrieben« Der Grund hierfür ergibt sich aus der unten folgenden Beschreibung der Signalunterscheidung. Wenn die Steuerspulen 12 der Lokomotive auf eine Gleismarkierung 14 treffen, wird ein Signal zur Empfangsspule 34 zurück reflektiert, die das empfangene Signal an die unter Hinweis auf Pig« 2 noch zu beschreibende Signalverarbeitungsschaltung weitergibt»

Um das wegen der Nähe zur Sendespule 24 ständig in der Empfangp.spule 34 vorhandene Signal (Figo 3) aufzuheben oder zu annullieren ist, wie Pig, 2 zeigt, ein Phasen- und Amplitudeneinstellschaltkreis 26 vorgesehen, dessen Eingang 27 an die dem Punkt "D" in Figo 2 entsprechende Leitung angeschlossen ist_o Die Amplitude des Signals am Eingang wird eingestellt und um 180° phasenverschoben. Das resultierende Signal wird dann mit dem stationären Signal von der Empfangsspule 34 summiert, so daß die Störung von Seiten der Sendespule aufgehoben werden kann« Das wird durch einen Summierverstärker 30 erreicht, dessen Eingang 28 an den Ausgang des Phasen- und Amplitudeneinstellschaltkreises 26 angeschlossen ist. Ein zweiter Eingang 32 des Summierverstärkers 30 ist mit der Empfangsspule 34 verbunden. Wenn die Lokomotive selbst entfernt von einer Gleismarkierung fährt, hebt der Summierverstärker 30 das Störsignal auf« Wenn die Empfangsspule also tatsächlich eine Gleismarkierung 14 erfaßt, wird das dieser Gleismarkierung zuzuschreibende Signal durch den Summierverstärker 30 geleitet. Der Rest der noch im Zusammenhang mit Fig« 2 zu beschreibenden Schaltungsanordnung wird zum Unterscheiden zwischen einem Signal von einer Gleismarkierung H im Gegensatz zu Signalen von anderen längs der Strecke befindlichen Gegenständen oder von Störsignalen verwendet« Am Punkt "F", dem Ausgang des Summierverstärkers 30 ist ein Sinuswellen-

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signal vorhanden, wenn die Lokomotive auf eine Gleismarkierung 14 trifft₀ Sollte keine Gleismarkierung 14 vorhanden sein, so gibt es auch kein Signal am Punkt "P". Aber selbst wenn ein Signal am Punkt "P" vorhanden ist, kann es

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sich dabei doch auch um schwaches Störsignal handeln«, Um diesen Zustand unterscheiden zu können, ist ein Detektor 36 mit Nulldurchgang an den Ausgang des Summierverstärkers 30 angeschlossen, um festzustellen, ob das vom Verstärker empfangene Signal einen Mindestwert einer Spitze-Spitze-Spannung, typischerweise 1,2 V hat·« Wenn nicht, erzeugt der Detektor 36 kein Ausgangssignal»

Wenn ein Mindestwert einer Spitze-Spitze-Spannung gegeben ist, wird eine Phasenprüfung vorgenommen. Der Detektor 36 erzeugt ein Rechteckwellensignal am Punkt ¹¹G", welches einer Vereinzelungsschaltung 38 zugeführt wird, die dazu dient, die Dauer von Impulsen vom Detektor 36 zu verkürzen. Der Ausgang der Vereinzelungsschaltung 38 ist als Punkt "I" angezeigt und stellt Daten dar, die in den ersten Eingang einer herkömmlichen Halteschaltung 42 eingegeben werden. Am zweiten Eingang 44 der Halteschaltung 42 liegt ein Taktimpulssignal vom Punkt "H" an« Das Signal an diesem Punkt "H" wird erhalten durch die Eingabe eines auf der Leitung 25 geführten Sinuswellensignals in den Eingang 45 eines Detektors 46 mit Nulldurchlauf, der das Sinuswellensignal in ein Rechteckwellensignal umwandelt, wie am Punkt "E" angezeigt» Die Breite jedes Impulses am Punkt "E" wird auf ein verstellbares Intervall gestreckt, welches von einer Impulsverzögerungsschaltung 48 bestimmt ist» Der Ausgang der Impulsverzögerungsschaltung 48 ist der Punkt "H", von dem das Taktimpulssignal für die Halteschaltung abgeleitet wird» Wenn das Signal am Eingang 40 in die Halteschaltung positiv ist, wenn am Eingang 44 ein Taktimpuls anliegt, wird die Halteschaltung 42 verklinkt, was das Signal am Punkt "J"

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am Ausgang 50 der Halteschaltung anzeigt. Aufgabe der Halteschaltung 42 ist es, diejenigen Signale zu unterscheiden, die nicht von der Gleismarkierung 14 verursacht sind. Wenn also nicht eine vorherbestimmte Phasenbeziehung zwischen dem Taktimpuls am Punkt ¹¹H" und dem Signal am Punkt "I" besteht, wird die Halteschaltung nicht betätigt oder verklinkt.

Um weiter zu gewährleisten, daß Störungen oder Signale von Fremdobjekten längs einer Strecke keine fehlerhafte Erfassung einer Marke auslösen, wird eine weitere Vorsichtsmaßnahme getroffen, die einen Teil des Unterscheidungsverfahrens für die in Pig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung bildet. Diese weitere Unterscheidung wird dadurch ausgeführt, daß eine gewisse Zeitspanne gezählt wird, während der das Signal am Punkt ¹¹J" steht· Typischerweise muß dies Signal während acht Taktimpulsen bestehen bleiben, ehe am Ausgang 53, deaPunkt "K",ein Signal erzeugt wird, welches anzeigt, daß eine Gleismarkierung erfaßt wurde. Ein solches Erfassungssignal wird am Ausgang 53 eines Zählers 52 erzeugt, dessen erster Eingang mit dem Ausgang 50 der Hälteschaltung und dessen zweiter Eingang mit der Impuleverzögerungsschaltung 48 verbunden ist, von der die Taktimpulse abgeleitet werden. Das Erfassungssignal einer Gleismarkierung am Punkt "K" wM an eine Ereignisaufzeichnungseinrichtung 54 gegeben, die an Bord der Lokomotive vorgesehen ist und dazu dient, das Ereignis der Erfassung einer Gleismarkierung aufzuzeichnen. Die Ausnutzung der Daten des Ereignisschreibers ist wichtig für ein Aufzeichnungssystem einer Lokomotive, wie es in der bereits genannten US-Patentschrift 3 864 731 offenbart ist.

Pig. 7 ist ein Fließschema, welches die verschiedenen Schritte zeigt, die beim erfindungsgemäßen System vorgenommen werden, um das Erfassen einer Gleismarkierung zu unterscheiden. Auf den anfänglichen START-Schritt folgt

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ein Sntscheidungsschritt, um festzustellen, ob der Ausgang des Verstärkers 30 eine bestimmte Spitze-Spitze-Spannung, z.B. 1,2 V übersteigt« Wenn nicht, schaltet der Schaltkreis das System auf die START-Bedingung zurück» Wenn aber der Wert überschritten wird, wird der nachfolgende Entscheidungsschritt ausgeführt, bei dem das Signal am Punkt "I" zu Beginn eines Taktimpulses abgefragt oder abgetastet wird» Das erfolgt an der Halteschaltung 42. Im bejahenden Fall wird der Zähler 52 weitergeschaltet, während im verneinenden Fall der Zähler 52 auf Null zurückgestellt und das System wieder in die START-Bedingung gebracht wird.

Hiermit ist eine Überprüfung der Spitze-Spitze-Spannung erfolgt, um festzustellen, daß ein Signal von ausreichender Amplitude anliegt, wodurch schwache Sibrungssignale ausgeschaltet werden. Die weitere Überprüfung mittels der Halteschaltung 42 ist ein Phasentest, mit dem weiter Störsignale und solche Signale eliminiert werden, die durch Wahrnehmung metallischer Objekte längs einer Strecke ausgelöst werden, bei denen es sich nicht um eine Gleismarkierung handelt, z.B. Weichen,

In einem anschließenden Schritt, bei dem über die Weiterschaltung des Zählers entschieden wird, wird der obengenannte Unterscheidungsvorgang vorgenommen, der sicherstellt, daß ein Signal mit vorherbestimmtem Amplituden- und Phasenverhältnis während einer vorherbestimmten Dauer besteht. Der Zähler 52 beginnt also Taktimpulse zu zählen, solange die Halteschaltung 42 angibt, daß ein Signal festgestellt worden ist, welches den vorgeschriebenen Bedingungen hinsichtlich Amplitude und Phase entspricht« In einem anschließenden Entscheidungsschritt wird die Zählung festgestellt und dementsprechend das System in die Start-Bedingung zurückversetzt, bei der der Zähler weiterschalten kann, wenn Perioden festgestellt werden, die nicht der als Beispiel gewählten

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Periode von. actt Taktimpulsen entsprechen_o Wenn die endgültige Zählung von acht Taktimpulsen erreicht ist, ist der Unterscheidungsprozess vollständig, und am Ausgang 53» dem Punkt "K" des Zählers 52 wird ein "MARKIERUNG"-Signal erzeugt. Anschließend wird das System zum weiteren Betrieb in eine START-Bedingung zurückversetzt» Es ergibt sich also aus dem Fließschema gemäß Figo 7, daß drei Unterscheidungsprüfungen vorgenommen werden, nämlich hinsichtlich der Amplitude, des Phasenverhältnisses und der Erfüllung einer vorherbestimmten Zählung«

Pig, 4 ist ein Schema, das den Unterscheidungsteil des Systems zeigt, der als Blockdiagramm bereits in Fig_e 2 dargestellt ist. Im einzelnen zeigt Pig. 4 die Schaltkreisanordnung im Anschluß an den zweiten Verstärker 22 (Figo 2). Ferner sind die Signalpunkte "A"-"K" an den entsprechenden »Punkten sowohl in Fig. 2 als auch in Fig_o 4 gezeigt.

Das verstärkte Sinuswellensignal von der Leitung liegt am Eingang 27 des Phasen- und Amplitudeneinstellschaltkreises 26 an« Dieser Schaltkreis umfaßt einen Widerstand 62, der mit einem Potentiometer 64 verbunden ist. Aufgabe des Widerstandes 62 und des Potentiometers 64 ist es, die Amplitude des am Eingang 27 anliegenden Signals zu ändern. Das in der Amplitude eingestellte Sinuswellensignal wird mittels eines Gleichstrom-Koppelkondensators 66 über einen Koppelwiderstand 68 und eine Leitung 70 an den Eingang 28 des Summierverstärkers 30 angelegt, bei dem es sich um einen üblichen Betriebsverstärker in Plättchenform handeln kann, der beispielsweise von der Firma National Semiconductor Corporation als LM 381-Plättchen im Handel ist. Die Phaseneinstellung des am Eingang 27 anliegenden Signals erfolgt über die parallele RC-Anordnung mit einem Kondensator 72 und einem Potentiometer 76. Das phasenabgeglichene Signal wird auch an den Eingang 28 des Summierverstärkers 30

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angelegt, und zwar über einen Gleichstrom-Koppelkondensator 78 und einen Koppelwiderstand 80, die zwischen dem Potentiometer 76 und dem Eingang 28 in Reihe geschaltet sind. Ein zweiter Eingang des Summierverstärkers 30 ist über einen geerdeten Kondensator 84 zur Erde zurückgeführt.

An die Empfangsspule (siehe Pig. 3) ist eine Leitung 86 angeschlossen, und RC-Elemente 88 legen das empfangene Signal an den Eingang 28 des Summierverstärkers 30 an. Daraufhin summiert der Summierverstärker 30 das hinsichtlich der Amplitude und der Phase abgeglichene Signal vom Schaltkreis 26 mit dem von der Empfangsspule erhaltenen Signale Wie bereits erwähnt, gehört zum Phasenabgleich eine Phasenverschiebung um 180° in dem am Eingang 27 anliegenden Signal. Die Amplitudeneinstellung erfolgt so, daß ein auf der Leitung 70 liegendes Signal die gleiche Amplitude hat wie das von der Empfangsspule eingeschleuste Störsignal aufgrund des von der Sendespule an die Empfangsspule gegebenen Signals.

Pig. 5 zeigt die Signalpunkte "A"-"E". Diese Signale bleiben während des ganzen Betriebs des Systems gleich. Aber das am Punkt ¹¹P" angedeutete Signal ist nur dann sinusförmig, wenn die Lokomotive auf eine Gleismarkierung trifft« Sonst wäre das Signal am Punkt "P" nicht vorhanden.

Der Ausgang des Summierverstärkers 30 wird an einen bekannten Detektor 36 mit Nulldurchgang angelegt, und zwar gemeinsam mit einer Gleichstrom-Bezugsspannung, die von einem Spannungsteiler 96 abgegriffen ist. Die Bezugsspannung wird dem Detektor 36 über eine Leitung 94 zugeführt. Der Detektor 36 kann in Plättchenform ausgeführt sein. Geeignet ist das Modell Nr. LM 339 der Pirma National Semiconductor Corporation.

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Am Ausgang des Detektors 36 mit Nulldurchgang steht das Signal am Punkt "G" zur Verfügung, welches eine Impulsreihe darstellt, wie sie in Figo 5 gezeigt ist« Es sei darauf hingewiesen, daß die Signalkuryen an den Punkten "(!"-"K" in Figo 5 so gezeigt sind, wie sie bestehen, wenn die Lokomotive auf eine Gleismarkierung trifft« Das gegenseitige Verhältnis zwischen diesen Signalen bei anderen Bedingungen geht aus Figo 6 hervor·

Der Ausgang des Detektors 36 wird an die Vereinzelungsschaltung 38 weitergegeben, an der eine neue Impulsreihe gebildet wird, die eine kürzere Impulsbreite hat, wie das Signal am Punkt "I" in Figo 5 zeigt. Die Impulsbreite wird von einem Lastwiderstand 100 festgelegt« Eine typische Vereinzelungsschaltung ist in Plättchenform ausgeführt und als Modell SN 7412N der Firma National Semiconductor Corporation im Handel erhältlich« Der Ausgang der Vereinzelungsschaltung 38 wird an die Halteschaltung 42 angelegt, um an deren Ausgang 50 ein Signal zu erzeugen, das durch den Punkt "J" dargestellt ist. Die Halteschaltung 42 steht in Plättchenform zur Verfugung z.B. als Modell Nr. 7474 der Firma National Semiconductor Corporation. Die Halteschaltung hat einen zweiten Eingang 44, der von der Impulsverzögerungsschaltung 48 versorgt wird, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnt. Die Impulsverzögerungsschaltung 48 ist gleichfalls eine Vereinzelungsschaltung und kann der bereits beschriebenen Vereinzelungsschaltung 38 entsprechen. Die Impulsbreite der Impulsverzögerungsschaltung 48 wird durch die Einstellung eines Spannungsteilers 98 bestimmt. Der Ausgang der Impulsverzögerungsschaltung 48 trägt das am Punkt "H" zur Verfugung stehende Signal. Der Eingang zur Impulsverzöge rungs schal tung 48 ist das Signal am Punkt "E", welches vom Detektor 46 mit Nulldurchgang erzeugt wird. Dieser kann dem bereits erwähnten Detektor 36 mit Nulldurchgang entsprechen. Der Eingang 45 des Detektors 46 ist über einen

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Spannungsteiler 90 und einen Koppelkondensator 92 mit der Leitung 25 verbundene Es sei noch einmal erwähnt, daß die Zeitgebersignale an den Punkten "E" und "H" unabhängig von Objekten, auf die das System möglicherweise trifft, gleich bleiben.

Wenn das Signal am Punkt "I" bei Beginn eines Taktimpulses vom Signal am Punkt ¹¹H" positiv ist, wird an der Halteschaltung 42 eine Gleismarkierung erfaßt. Das ist in Pig β 6 durch einen Ablaufdiagrammabschnitt gezeigt, der als "Markierung festgestellt" gekennzeichnet ist. Wenn aber an der führenden Kante eines Taktimpulses vom Signal am Punkt "H" das Signal am Punkt "I" nicht positiv ist, wird die Halteschaltung 42 nicht verklinkt, und das bedeutet, daß Metall, z.B. eine Weiche festgestellt wurde statt einer Gleismarkierung. Die möglichen Phasenunterschiede des Signals am Punkt "I" gegenüber dem Signal am Punkt ¹¹H" beruhen auf der Tatsache, daß die Gleismarkierung mit einer Frequenz betrieben wird, die oberhalb der Resonanzfrequenz liegt, so daß die beschriebenen Phasenverhältnisse auftreten, wenn die Lokomotive auf eine Gleismarkierung trifft. Andererseits ruft die Wahrnehmung eines passiven Metallgegenstandes auf einem Gleisbett nicht die gleiche Phasenbedingung in der Empfangsspule hervor. Sollte gar nichts wahrgenommen werden, so besteht am Punkt "I" überhaupt kein Signal, und die Halteschaltung wird infolgedessen nicht betätigt. Wird die Halteschaltung eingeschaltet, was anzeigt, daß eine Gleismarkierung erfaßt wurde, so wird am Ausgang 50 der Halteschaltung 42 das Signal erzeugt, das dem Signal am Punkt "J" entspricht. Mit diesem Signal wird der Zähler 52 angetrieben. Als Zähler ist ein Zähler-Vergleicher Modell Nr. 7490A der Firma National Semiconductor Corporation, der im Handel erhältlich ist, geeignet. Der Zähler 52 zählt die Taktimpulse, die auftreten, solange die Halteschaltung eingeschaltet bleibt. Sobald eine Zählung von acht erreicht ist, entsteht am

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Ausgang 53 ein Signal, das dem Signal am Punkt "Kⁿ entspricht. Wenn sich das Signal am Punkt "J" während der Zählung ändert, wird der Zähler erneut zurückgestellt und beginnt von vorn. Auch nach einer erfolgreichen Zählung von acht und dem Erzeugen eines Markierungserfassungssignals am Punkt "K^M wird der Zähler ebenso wie die Halteschaltung in den früheren Zustand zurückversetzt, um den Erfassungsvorgang beim Weiterfahren der Lokomotive fortzusetzen.

Wie schon erwähnt, wird das Signal vom Ausgang des Zählers 52, welches dem Signal im Punkt ¹¹K" entspricht, in eine Ereignisaufzeichnungseinrichtung 54 eingespeist (Fig. 2), so daß das Auftreten dieses Ereignisses festgehalten werden kann, um von einem Lokomotivenaufzeichnungssystem weiter ausgewertet zu werden, wie es in der bereits erwähnten US-Patentschrift 3 864 731 offenbart ist.

Sie Erfindung ist hier zwar nur im Zusammenhang mit einer Lokomotive für Eisenbahnen beschrieben worden; aber es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es sich hierbei nur um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt. Das System gemäß der Erfindung ist völlig anpassungsfähig und soll auch für andere Arten von Fahrzeugen gelten.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1/ Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugposition, dadurch gekennzeichnet _s daß mittels einer Einrichtung ein üchwingungssignal erzeugt wird, daß eine Bendespule (24) am Fahrzeug angeüracht und mit dem Ausgang der Signalerzeugereinrichtung so verbunden ist, daß ein elektromagnetisches Signal von der Frequenz des Schwingungssignals erzeugt wird, daß am Fahrzeug in der Nähe der Sendespule eine Empfangsspule (34) angebracht ist, daß mit der Empfangsspule eine Einrichtung zum Aufheben von Störsignalen verbunden ist, die wegen der Nähe der Empfangsspule zur Sendespule in der Empfangsspule erzeugt werden, daß mit dem Ausgang der Störsignal-Aufhebeeinrichtung eine Einrichtung zum Wahrnehmen eines eine vorherbestimmte Amplitude übersteigenden Positionsanzeigesignals verbunden ist, daß in den gleichen Schaltkreis mit dem Ausgang der Wahrnehmeinrichtung eine Einrichtung zum Abfragen des Ausgangs an vorherbestimmten Taktintervallen verbunden ist, die die Phasenbeziehung zv/ischen einem erfaßten Signal und einem Taktsignal von der gleichen Frequenz wie die Signalerzeugereinrichtung feststellt, wobei die Abfrageeinrichtung in eingeschaltetem Zustand verklinkt wird, wenn eine vorherbestimmte Phasenbeziehung besteht, und daß eine Zählereinrichtung, die auf das Verklinken der Abfrageeinrichtung für eine vorherbestimmte Zählung anspricht, ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß eine vorherbestimmte Position erfaßt wurde»

2« Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet

daß an einer vorher—

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bestimmten Stelle längs der Bahn des Fahrzeugweges eine Markierung angeordnet ist, daß die Markierung eine andere Resonanzfrequenz hat, als die Frequenz der Signalerzeugereinrichtung, und daß die Markierung das Positionsanzeigesignal in die Empfangsspule einspeist«

3β Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den Ausgang der Zählereinrichtung eine Aufzeichnungseinrichtung angeschlossen ist, die das Auftreten des eine vorherbestimmte Position anzeigenden Signals speicherte

4ο Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Störsignal-Aufhebeeinrichtung eine Einrichtung auf v/eist, die mit dem Ausgang der Signalerzeugereinrichtung zum Einstellender Amplitude des von der Signalerzeugereinrichtung abgeleiteten Signals zur Anpassung an das Störsignal verbunden ist, sowie eine mit dem Ausgang der Signalerzeugereinrichtung verbundene Einrichtung zum Einstellen der Phase des von der Signalerzeugereinrichtung abgeleiteten Signals um 180 , sowie eine Einrichtung, die die in Phase und Amplitude eingestellten Signale zu einem zusammengesetzten Signal verbindet, dessen Amplitude gleich der des Störsignals jedoch von entgegengesetzter Polarität ist, und eine Summiereinrichtung, an deren Eingang das zusammengesetzte Signal anliegt und deren Ausgang zum Hindurchleiten eines Signals, welches kein Störsignal ist, mit der Empfangsspule verbunden ist«

5 β Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wahrnehmeinrichtung einen Detektor mit Nulldurchgang umfaßte

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6 β Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Taktimpulsgenerator vorgesehen ist, der einen Detektor mit Nulldurchgang, dessen Eingang mit der Signalerzeugereinrichtung zum Umwandeln eines Sinuswellen-Schwingungssignals in ein Impulssignal verbunden ist, und eine Einrichtung aufweist, deren Eingang mit dem Dete ktor mit Nulldurchgang zum Einstellen der Impulsbreite jedes Impulses des Impulssignals verbunden ist„

7. Einrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet , daß die Abfrageeinrichtung eine Halteschaltung (42) ist, die einen ersten Eingang (40) hat, der mit dem Ausgang der Wahrnehmeinrichtung für die vorherbestimmte Amplitude in einen Kreis geschaltet ist, sowie einen zweiten Eingang (44), der mit dem Taktimpulsgenerator in einen Kreis geschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet , daß die Zählereinrichtung ein Zähler (52) ist, der vom Taktimpulsgenerator weitergeschaltet wird, wenn sich die Abfrageeinrichtung in eingeschaltetem Zustand befindet»

9. Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugposition, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schwingungssignal mittels einer Einrichtung erzeugt wird, daß am Fahrzeug (10) eine Sendespule (24) angebracht ist, die mit dem Ausgang der Signalerzeugereinrichtung zur Abgabe eines elektromagnetischen Signals von der Frequenz des Schwingungssignals verbunden ist, daß am Fahrzeug (10) in der Nähe der Sendespule eine Empfangsspule (34) angebracht ist, daß mit der Empfangsspule eine Einrichtung

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zum Abfragen von Störsignalen verbunden ist, die infolge der Nähe zur Sendespule in der Empfangsspule erzeugt werden, und daß diese Abfrageeinrichtung eine Einrichtung aufweist, die an den Ausgang der Signalerzeugereinrichtung zum Einstellen der Amplitude des von der Signalerzeugereinrichtung abgeleiteten Signals zur Anpassung an die des Störsignals angeschlossen ist, und eine Einrichtung, die mit dem Ausgang der Signalerzeugereinrichtung zum Einstellen der Phase des von der Signalerzeugereinrichtung abgeleiteten Signals um 180° verbunden ist, und eine Einrichtung, die die in Phase und Amplitude eingestellten Signale zu einem zusammengesetzten Signal verbindet, dessen Amplitude der des Störsignals entspricht jedoch entgegengesetzte Polarität hat, und eine Summiereinrichtung, die eingangsseitig an das zusammengesetzte Signal und an den Ausgang der Empfangsspule zum Hindurchleiten eines Signals durch dieselbe, welches kein Störsignal ist, angeschlossen ist, und daß an den Ausgang der Storsignal-Aufhebeeinrichtung eine Einrichtung angeschlossen ist, die ein eine vorherbestimmte Amplitude übersteigendes Positionsanzeigesignal wahrnimmt, daß mit dem Ausgang der Wahrnehmeinrichtung eine Einrichtung in den gleichen Kreis geschaltet ist, die den Ausgang an vorherbestimmten Taktintervallen abfragt und die Phasenbeziehung zwischen einem erfaßten Signal und einem Taktsignal von der gleichen Frequenz wie die Signalerzeugereinrichtung bestimmt, daß die Abfrageeinrichtung in eingeschaltetem Zustand verklinkt wird, wenn eine vorherbestimmte Phasenbeziehung besteht, daß die Abfrageeinrichtung eine Halteschaltung ist, deren erster Eingang mit dem Ausgang der Wahrnehmeinrichtung für die vorherbestimmte Amplitude in den gleichen Kreis geschaltet ist und deren zweiter Eingang mit dem Taktimpulsgenerator in einen Kreis geschaltet ist, daß eine Zählereinrichtung, die auf das Verklinken der Abfrageeinrichtung für eine vorherbestimmte Zählung anspricht, ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß

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eine vorherbestimmte Position erfaßt wurde, und daß an einer vorherbestimmten Stelle längs der Bahn der Fahrzeugbewegung eine Markierung angeordnet ist, deren Resonanzfrequenz sich von der Frequenz der Signalerzeugereinrichtung unterscheidet, und daß die Markierung das Positionsanzeigesignal in die Empfangsspule einspeist»

10. Verfahren zum Erfassen des Überfahrens einer längs der Bewegungsbahn eines Fahrzeugs angeordneten Markierung durch das Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet , daß ein Signal von vorherbestimmter Frequenz gesendet wird, wenn das Fahrzeug sich längs der Bahn bewegt, wodurch eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, daß ein über die Bahn gekoppeltes Signal empfangen wird, welches von Objekten abhängt, die längs der Bahn angetroffen werden, daß in einem empfangenen Signal das durch die Übertragung verursachte Störsignal aufgehoben wird, daß das empfangene Signal gemessen wird, um zu bestimmen, ob es einer vorherbestimmten Mindestamplitude entspricht, daß das Phasenverhältnis zwischen gesendeten und empfangenen Signalen nur bei Erfüllung der Mindest— amplitude gemessen wird, um festzustellen, ob eine vorherbestimmte Phasenbeziehung besteht, daß Intervalle für das empfangene Signal nur dann gezählt werden, wenn die vorherbestimmten Bedingungen hinsichtlich Amplitude und Phase erfüllt sind, und daß ein Wahrnehmsignal erzeugt wird, wenn eine vorherbestimmte Intervallzählung erreicht wird.

11 β Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein längs der Bahn angeordneter Schaltkreis mit dem gesendeten Signal auf einer etwas oberhalb der Resonanzfrequenz des Schaltkreises liegenden Frequenz angetrieben wird, wodurch bewirkt wird, daß ein bestimmtes Phasenverhältnis zwischen den gesendeten und den empfangenen Signalen auftritt«

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