DE2740422B1 - Verfahren und Einrichtung zum Feststellen von seitlichen Abweichungen eines Fahrzeugs ueber einem passiven Leitmittel - Google Patents

Description

• Dieses Leitmittel 1 gegenüber ist am jeweiligen nur durch einen Radsatz 2 angedeuteten Fahrzeug (vorzugsweise je Lenkradsatz) eine Spulenanordnung vorgesehen, bei der eine von einem nicht dargestellten Generator mit konstanter Frequenz und konstanter Amplitude gespeiste Sendespule 3 ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt. Dieses Feld breitet sich aufgrund der gewählten in Fahrzeugquerrichtung gestreckten Spulenform und -anordnung zwangsläufig in Fahrzeugquerrichtung aus, was durch drei Feldlinien 4 beispielsweise verdeutlicht werden soll. Hierbei wird aufgrund der Anordnung der Sendespule 3 in Mittellage zur Fahrzeuglängsmittelebene L bzw. zum dargestellten Radsatz 2 bei Mittellage des Fahrzeuges bzw. Radsatzes über dem Leitmittel 1 der Feldlinienverlauf, bezogen auf das Leitmittel, praktisch symmetrisch sein. Sobald der Radsatz 2 und damit auch die Sendespule 3 eine seitliche Abweichung aus der Mittellage gegenüber dem Leitmittel 1 erfährt, kommt es wegen dessen Schirmwirkung zwangsläufig zu einer Verzerrung des elektromagnetischen Feldes mit der Folge einer Änderung der örtlichen Feldstärke. Beispielsweise wird sich bei einer Seitenabweichung nach rechts die in F i g. 1 dargestellte Einbuchtung 4.1 der Feldlinien 4 nach links verlagern.
• Die entsprechenden Feldstärkeänderungen am Ort der Induktionsspulen 5 sind die Basis für die Bestimmung der jeweiligen Seitenabweichung der Sendespule 3 und damit des zugeordneten Radsatzes 2 aus der Mittellage über dem Leitmittel 1. Hierzu braucht im einfachsten Fall nur an zwei zur Fahrzeuglängsmittelebene L symmetrischen Stellen im Feld gemessen zu werden, beispielsweise nur mittels der gemäß F i g. 1 zur Sendespule 3 achsparallelen, inneren Induktionsspulen 5.1. Diese liefern der jeweiligen Feldstärke analog Spannungen, welche einer üblichen Lenkregelung zugeführt werden können, d. h. beispielsweise jeweils über einen Verstärker mit nachgeschaltetem Gleichrichter zu einem Differenzverstärker, über welchen ein elektromechanisches Servoventil eines auf das nicht dargestellte Spurgestänge des (Lenk-)Radsatzes 2 einwirkenden hydraulischen Stellantriebes gesteuert wird.
• Zu der in F i g. 1 dargestellten hochkantigen Anordnung des Leitmittels 1 sei hervorgehoben, daß dies zur Verminderung des unerwünschten (Streu-)Flusses unterhalb des Leitmittels beiträgt. Diesbezüglich ist es selbstverständlich von Vorteil, das Leitmittel 1 breitbandig auszubilden, so daß es relativ tief in die Fahrspur hineinragen kann. Wie des weiteren in F i g. 1 ein Blech 6 andeutet, ist die Sendespule 3 dem Fahrzeug bzw.
• Radsatz 2 gegenüber in der Weise abgeschirmt, daß sich eine für den Anwendungsfall günstige Feldverteilung, nämlich im wesentlichen zwischen Sendespule 3 und Leitmittel 1 ergibt. Die resultierende höhere Feldliniendichte hat eine erwünschte Vergrößerung der von den Induktionsspulen 5 gelieferten Spannungen zur Folge.
• Diesbezüglich bringt die Anwendung einer durch die DT-OS 24 24 715 bekannten Spule mit eng anliegender Schirmhülle besondere Vorteile als Sendespule, aber auch aus baulichen Gründen. Im übrigen können sich die Induktionsspulen 5 auch auf gleicher Höhe neben der Sendespule 3 erstrecken. Die Zahl der Induktionsspulen 5 richtet sich nach der jeweils geforderten Querführungstoleranz (maximale Seitenabweichungen Die größtmögliche - für das Fahrzeug zulässige -Seitenabweichung ergibt sich bei Ausnutzung des gesamten Zwischenraumes zwischen den Rädern des jeweiligen (Lenk-)Radsatzes 2 für die Länge der Sendespule 3 und die Anbringung von Induktionsspulen 5. Schließlich ist in diesem Zusammenhang noch hervorzuheben, daß bei einer Bahnanlage mit Verzweigungen der Fahrspuren, sofern sogenannte starre Weichen angestrebt werden, je (Lenk-)Radsatz 2 mindestens vier Induktionsspulen 5, also die weiteren äußeren Induktionsspulen 5.2 gemäß F i g. 1 erforderlich werden. Zur Richtungssteuerung beim Spurwechsel des Fahrzeuges in der Verzweigung braucht gemäß F i g. 2b fahrspurseitig das Leitmittel 1.1 für die abzweigende Fahrspur lediglich einen zum Leitmittel 1 der durchgehenden Fahrspur parallelen und mit solchem Seitenabstand angeordneten sogenannten Fangbereich aufzuweisen, daß beide Leitmittel meßtechnisch unterscheidbar sind. Die Überführung auf das Leitmittel 1.1 der abzuzweigenden Fahrspur kann dann folgendermaßen geschehen: Fahrzeugseitig wird dem vorgenannten Differenzverstärker zusätzlich eine Signalverteilerstufe vorgeschaltet, welcher die Spannungen aller vier Induktionsspulen 5 verstärkt und gleichgerichtet zugeführt werden. Die Signalverteilung für Geradeausfahrt, Rechts- und Linksabbiegen ist hier zweckmäßig vorprogrammiert und wird von einer der Signalverteilerstufe zugeordneten Kontrollstufe gesteuert. Die Kontrollstufe kann z. B. beim Erreichen einer Verzweigung fahrwegseitig ein Signal über die zu nehmende Fahrtrichtung erhalten oder von einem Fahrzeugführer entsprechend bedient werden. Beim Erreichen der Verzweigung ergibt sich beispielsweise die in F i g. 2a dargestellte Verteilung der Feldlinien 4. In diesem Fall muß z. B. für das Abbiegen mittels des abzweigenden Leitmittels 1.1 die Signalverteilerstufe die Spannung der rechten äußeren Induktionsspule 5.2 für die Bildung des Ausgangssignals des Differenzverstärkers kurzzeitig unterdrücken. Damit simuliert die Signalverteilerstufe eine Seitenabweichung des Radsatzes 2 nach rechts mit der zwangsläufigen Folge einer Lenkung des Radsatzes in entgegengesetzter Richtung, also in Richtung des abzweigenden Leitmittels 1.1. Der Radsatz 2 nimmt dann eine Lage ein, bei der sich die Fahrzeuglängsmittelebene L in der Mittellage über dem abzweigenden Leitmittel 1.1 befindet. Am Ende der Verzweigung kann wieder die Spurführung entweder nur mittels der beiden inneren Induktionsspulen 5.1 oder auch mittels aller vier Induktionsspulen 5 erfolgen. Letzteres hat den Vorteil der größeren Querführungstoleranz, d. h. die vom Querführungssystem ausregelbare Seitenabweichung des Fahrzeugs wird verdoppelt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Feststellen der jeweiligen seitlichen Abweichung eines Fahrzeugs aus der Mittellage über einem längs seiner Fahrspur in Spurmitte sich erstreckenden passiven Leitmittel aus elektrisch leitendem Material, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem als Abschirmung für elektromagnetische Wechselfelder ausgebildeten Leitmittel (1) gegenüber fahrzeugseitig in Mittellage zur Fahrzeuglängsmittelebene (L) ein in Fahrzeugquerrichtung sich ausbreitendes, hochfrequentes, elektromagnetisches Feld erzeugt und an mindestens zwei zur Fahrzeuglängsmittelebene symmetrischen Stellen im Feld die Feldstärke gemessen wird.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus elektrisch gutleitendem Material bestehenden Leitmittel (1) gegenüber fahrzeugseitig wenigstens eine ein hochfrequentes, elektromagnetisches Feld erzeugende Sendespule (3) in Fahrzeugquerrrichtung gestreckt und in Mittellage zur Fahrzeuglängsmittelebene (L) angeordnet ist und daß im Feld der Sendespule achsparallel zu ihr mindestens zwei Induktionsspulen (5) in symmetrischer Anordnung zur Fahrzeuglängsmittelebene als Meßgeber von der - durch die jeweilige seitliche Abweichung der Sendespule aus der Mittellage über dem Leitmittel veränderten - Feldstärke analogen Spannungen angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Feld der Sendespule (3) dem Fahrzeug (Radsatz 2) gegenüber abgeschirmt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Leitmittel (1) in Form eines Bandes hochkant angeordnet ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine entsprechende Einrichtung, insbesondere für die automatische Spurführung von Fahrzeugen.

   Bei einer derartigen Einrichtung gemäß der DE-OS 1908 294 sind am Fahrzeug über dem auf der Fahrspur als Blechstreifen ausgelegten Leitmittel zwei magnetische Sensoren angeordnet, die in einem gegenseitigen Abstand mindestens von der Breite des Blechstreifens mit ihm jeweils einen magnetischen Kreis bilden. Hierzu sind je Sensor zwei in der Vertikalen gestreckte Spulen vorgesehen, die einerseits über ein Joch zwischen ihren Kernen und andererseits (fahrspurseitig) über das Leitmittel miteinander magnetisch gekoppelt sind. Bei diesem Magnetkreis mit dem Leitmittel als fahrspurseitigem magnetischen Rückschluß der Spulenanordnung wird durch ein mittels der einen Spule erzeugtes elektromagnetisches Wechselfeld, das sich in einer zur Fahrzeuglängsmittelebene parallelen Ebene ausbreitet, in der anderen Spule eine sogenannte Steuerspannung induziert Die mit dem Luftspalt zwischen Leitmittel und jeweiligem Sensor, d. h. mit dem magnetischen Widerstand des jeweiligen Magnetkreises sich ändernden Steuerspannungen werden dann zur Bildung von Lenksignalen ausgenutzt.

   Für die automatische Spurführung von Automobilen ist eine derartige Einrichtung mit paarweise beidseitig des Leitmittels angeordneten Spulen wegen des erforderlichen geringen Seiten- (und auch Höhen-)Abstandes dieser Sensoren zu den Seitenrändern des Leitmittels ungeeignet. So müssen beispielsweise für Busse bei Kurvenfahrt seitliche Abweichungen von mehr als + 25 cm gegenüber dem Leitmittel bzw.

   seinem jeweiligen Seitenrand möglich sein. Das würde aber bei der bekannten Einrichtung zu einer Unterbrechung der magnetischen Kreise mit der Folge einer Destabilisierung der Lenkregelung des Fahrzeuges führen. Im übrigen muß das Leitmittel eine relativ große Breite aufweisen, damit überhaupt die Seitenränder für den jeweils zugeordneten Sensor eindeutig erkennbar sind. Bei großer Breite des Leitmittels können aber seitliche Abweichungen zu Totzonen mit unzulässigem Lenkspiel führen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber einwandfreies und insbesondere bei größeren seitlichen Abweichungen, also in einem Meßbereich größer als + 25 cm auch noch anwendbares Verfahren der eingangs genannten Art nebst einer entsprechenden Einrichtung aufzuzeigen.

   Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 bzw. Patentanspruches 2 gelöst Demnach wird nicht wie bei der vorbeschriebenen bekannten Einrichtung das Leitmittel als ein magnetische Kreise schließendes Mittel verwendet, sondern das Leitmittel soll gemäß der Erfindung die örtliche Feldlinienverteilung bzw. Feldstärke durch Verzerrung des elektromagnetischen Feldes (der Sendespule) bei Seitenabweichungen des Fahrzeugs gegenüber dem Leitmittel beeinflussen. Die hierdurch ermöglichte Erzeugung von Steuerspannungen zur Bildung von Lenksignalen auf der Basis von Feldstärkeänderungen gestattet eine praktisch kontinuierliche Bestimmung der Fahrzeugspurmitte bezogen auf das Leitmittel über einen großen Meßbereich (größer als + 25 cm), wobei zudem größere Höhenabstände der Sensoren bzw.

   Spulen zum Leitmittel, beispielsweise größer als 10 cm, ohne weiteres möglich sind. Somit wird die Grundvoraussetzung für ein stabiles Lenkregelsystem geschaffen.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 im Querschnitt ein in der Mitte einer Fahrspur eingelassenes Leitmittel und darüber eine zugeordnete Spulenanordnung an einem nur schematisch angedeuteten Radsatz eines Fahrzeugs, F i g. 2a den Radsatz gemäß F i g. 1 in einer Verzweiging und F i g. 2b diese Verzweigung in der Draufsicht.

   Bei einer Bahnanlage mit Selbstlenkung der Fahrzeuge erfolgt deren Spurführung gemäß F i g. 1 längs eines in Spurmitte sich erstreckenden passiven Leitmittels 1 in Form eines hochkant angeordneten Bandes aus derart elektrisch gutleitendem Material, daß das Leitmittel wie eine Abschirmung für hochfrequente elektromagnetische Felder wirkt, d. h. praktisch keinen magnetischen Fluß hindurchtreten läßt. Um diese Schirmwirkung zu verstärken, kann als Material des Leitmittels 1 auch eines mit zusätzlich ferromagnetischen Eigenschaften gewählt werden, beispielsweise Eisen.