DE2741883B2

DE2741883B2 - Einrichtung zur gesicherten Weg- und Geschwindigkeitsmessung bei spurgebundenen, insbesondere automatisch gesteuerten Verkehrsmitteln

Info

Publication number: DE2741883B2
Application number: DE19772741883
Authority: DE
Inventors: Horst-Heiner Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Mayer; Helmut Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Uebel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2741883A1; ES473351A1

Description

und für Gleisbauarbeiten hinderlichen Linienleiters mit sich bringt, durch den Einsatz zweier teurer radunabhängiger Wegmeßsysteme auf jedem Fahrzeug weitgehend zunichte gemacht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine sichere und zuverlässige Weg- und Geschwindigkeitsmessung mit nur einem radunabhängig arbeitenden Wegmeßsystem zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf dem Fahrzeug eine Korrektureinrichtung vorgesehen ist, die aus der Abweichung des Meßergebnisses eines radabhängipen Wegmeßsystems vom Meßergebnis eines radunabhängigen Wegmeßsystems einen Korrekturfaktor ermittelt und daß dieser bei der Auswertung nachfolgender Messungen des betreffenden radabhängigen Wegme3systems berücksichtigt wird.

Damit wird das radabhängige Wegmeßsystem fortlaufend oder in regelmäßigen Abständen durch das genaue radunabhängige Wegmeßsystem geeicht, so da3 seine Messung an Genauigkeit zunimmt. Vor allern die Änderung des Raddurchmessers Tiit der Betriebsdauer, die die größte Fehlerquelle bei der radabhängigen Wegmessung darstellt, wird damit ausgeschaltet. Da diese Änderung sehr langsam vor sich geht, kann sie durch wenige Eichungen in größeren Zeitabständen unwirksam gemacht werden. Außerdem kann sie bei Ausfall des radunabhängigen Wegmeßsystems für eine gewisse Zeit vernachlässigt werden, so daß eine Fortsetzung des Fahrbetriebes aufgrund der Messung des radabhängigen Wegmeßsystems auch bei großen Abständen der Ortungsbezugspunkte für längere Zeit möglich wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung im wesentlichen aus einer Divisionsschaltung, einer Multi- r> plikationsschaltung und einem Tiefpaß besteht, daß die Divisionsschaltung die Zahl von Wegimpulsen, die während einer bestimmten Zeitspanne von dem radunabhängigen Wegmeßsystem abgegeben werden, und von denen jsder eine bestimmte Wegstrecke, das Wegincrement repräsentiert, durch die Anzahl von Wegimpulsen dividiert, die das radabhängige Wegmeßsystem während der Zeit T abgibt, daß das Ergebnis der Division mit Hilfe des Tiefpasses geglättet und danach als Korrekturfaktor mit dem Wegincrement in der Multiplikationsschaltung multipliziert wird und daß das so gebildete Produkt anstatt des Wegincrementes mit der Anzahl der Wegiinpulse des radabhängigen Wegmeßsystems zur Ermittlung der während der Zeit T zurückgelegten Wegstrecke mul- w tipliziert wird. Dadurch wird eine fortlaufende Eichung des radabhängigen Wegmeßsystems erreicht.

Um Fehler durch Schlupf und Schleudern zu unterdrücken ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Beschleunigungsmesser B und ein Schwellwertschalter SW vorhanden sind sowie ein Speicher zur Speicherung des am Ausgang des Tiefpasses anstehenden Korrekturfaktors und daß der Speicher über Schaltmittel dann für eine bestimmte Zeit vom Ausgang des Tief- mi passes abgetrennt und anstatt der Divisionsschaltung mit dem Eingang des Tiefpasses verbunden wird, wenn die gemessene Beschleunigung eines bestimm- W ten positiven oder negativen Wert über- bzw. unter- WR schreitet. tv-, Z₁,

Da Beschleunigungsmesser auf automatisch ge- n steuerten Fahrzeugen in der Regel ohnehin vorhanden /j I sind, bedeutet es keinen nrößeren \iit\v;uul. eine sol ehe Abhängigkeit der Korrektur zu realisieren.

Weitere Ausgestaltungen der Einrichtung nach der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand einer Figur soll nun ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben und seine Funktion erklärt werden.

Die Figur zeigt schematisch zwei Wegmeßsysteme, ein radabhängiges Wegmeßsystem WR und ein radunabhängiges Wegmeßsystem W. Beide Systeme liefern Wegimpulse η an je einen Zähler Z₁, Z₂. Jeder Impuls repräsentiert ein Wegincrement S₀, S₁, das bei beiden Systemen anfangs gleich ist. Der Betrag des Anf angs-Wegincrements S₀ ist dem Fahrzeug bekannt und ändert sich beim radunabhängigen Wegmeßsystem nicht.

Er kann daher in einer Multiplikationsschaltung Af 1 mit der Zahl der in der Zeit T gezählten Impulse η, verknüpft werden. Das Produkt ergibt direkt den in der Zeit T zurückgelegten Weg S, der entweder als Geschwindigkeit angezeigt oder in einem weiteren in der Figur nicht dargestellten Wegzähler für Ortungszwecke aufsummiert werden kann. Beim radabhängigen Wegmeßsystem ändert sich das Wegincrement mit dem Raddurchmesser. Es darf also einer Multiplikationsschaltung Ml nicht das Anfangswegincrement S₀ zugeführt werden, sondern ein korrigiertes Wegincrement S₁. Dieses wird in einer Korrekturschaltung K dadurch gewonnen, daß das Anfangs-Wegincrement S₀ in einer dritten Multiplikationsschaltung Af3 mit einem Korrekturfaktur KF verknüpft wird. Als Korrekturfaktor dient das Verhältnis «j/«₂ der in der Zeit T gezählten Wegimpulse beider Wegmeßsysteme. Es wird in einer Divisionsschaltung D gewonnen und durch einen Tiefpaß geglättet.

Die in der Figur weiterhin dargestellten Schaltungsteile, ein Beschleunigungsmesser B, eine Schwellwertschaltung SW, ein Speicher SP und Schaltmittel SAi finden dann Verwendung, wenn der Korrekturfaktor um den Einfluß des Radschlupfes auszuschalten, nicht ständig neu, sondern nur während Phasen etwa gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden soll. Die Verbindungen zwischen Eingang des Tiefpasses I und Multiplizierschaltung Af3 sowie zwischen Ausgang des Tiefpasses / und Speicher SP werden dazu aufgetrennt und statt dessen der Eingang des Tiefpasses / mit dem Speicher SF verbunden. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers beaufschlagt dabei den Schwellwertschalter SW der bei Erreichen einer Grenzbeschleunigung die Schaltmittel SAi ansteuert. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei stärkerer Beschleunigung oder Abbremsung kein Korrekturfaktor ermittelt wird. Gleit- oder Schleudervorgänge, die ausschließlich während dieser Phasen auftreten, können somit die radabhängige Wegmessung nicht verfälschen.

Eine Ansteuerung der Schaltmittel (SAf) bei Ausfall des radunabhängigen Wegmeßsystems erfolgt parallel zur Führerstandsanzeige über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuerleitung.

Bezugszeichenliste

radunabhängiges Wegmeßsystem

radabhängiges Wegmeßsystem

Zähler

Wegimpulsc

Wegimpulse des radunabhängigen Weg-

mellsvsteim wahrend 7

	27 41	5	Hierzu 1 Blatt	883	6	Tiefpaß
	Wegimpulse des radabhängigen Wegmeß		Speicher
ril	systems während T	/	Beschleunigungsmesser
	Anfangs-Wegincrem ent	SP	Schwellwertschalter
*s_o*	Wegincrement des radabhängigen Weg	B	Korrekturfaktor
	meßsystems	SW	Korrektureinrichtung
	in der Zeit T zurückgelegter Weg	5 KF	Relaiswicklung
S		K	Relaiskontakte
A/1, Ml,	Multiplikationsschaltung	R	Schaltmittel
Λ/3	Divisionsschaltung
D	SM
	Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gesicherten Weg- und Geschwindigkeitsmessung bei spurgebundenen, insbesondere automatisch gesteuerten Verkehrsmitteln mit Hilfe mindestens eines radabhängigen und mindestens eines radunabhängigen Wegmeßsystems,dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fahrzeug eine Korrektureinrichtung (K) vorgese- "> hen ist, die aus der Abweichung des Meßergebnisses eines radabhängigen Wegmeßsystems vom Meßergebnis eines radunabhängigen Wegmeßsystems einen Korrekturfaktor (KF) ermittelt, und daß dieser bei der Auswertung nachfolgender >5 Messungendes betreffenden radabhängigen Wegmeßsystems berücksichtigt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung im wesentlichen aus einer Divisionsschaltung ( D), einer Multiplikationsschaltung (Λί3) und einem Tiefpaß (I) besteht, daß die Divisionsschaltung die Zahl von Wegimpulsen («1), die während einer bestimmten Zeitspanne (T) von dem radunabhängigen Wegmeßsystem abgegeben werden, und von denen jeder eine bestimmte Wegstrecke, das Wegincrement (So), repräsentiert, durch die Anzahl von Wegimpulsen (nl) dividiert, die das radabhängige Wegmeßsystem während der Zeit T abgibt, daß das Ergebnis der Division mit Hilfe des Tiefpasses (/) geglättet und danach als Korrekturfaktor (KF) mit dem Wegincrement (So)

in der Multiplikationsschaltung (M3) multipliziert wird und daß das so gebildete Produkt (51) vnit der Anzahl der Wegimpulse (nl) des radabhängi- J5 gen Wegmeßsystems zur Ermittlung der während der Zeit Γ zurückgelegten Wegstrecke (5) multipliziert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Beschleunigungsmesser B und ein Schwellwertschalter SW vorhanden sind, sowie ein Speicher (5P) zur Speicherung des am Ausgang des Tiefpasses (/) anstehenden Korrekturfaktors (KF) und daß der Speicher (5P) über Schaltmittel (SM) dann für eine 4-, bestimmte Zeit vom Ausgang des Tiefpasses abgetrennt und anstatt der Divisionsschaltung (D) mit dem Eingang des Tiefpasses verbunden ward, wenn die gemessene Beschleunigung einen bestimmten positiven oder negativen Wert über- ^r>n bzw. unterschreitet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (SP) durch die Schaltmittel (SM) auch dann vom Ausgang des Tiefpasses (/) abgetrennt und anstatt der Divi- w sionsschaltung (D) mit dem Eingang des Tiefpasses verbunden wird, wenn ein Ausfall des radunabhängig arbeitenden Wegmeßsystems ( W) festgestellt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da- ho durch gekennzeichnet, daß die Schaltungsteile iler Korrektureinrichtung ganz oder teilweise durch frei programmierbare Bauelemente ersetzt si id.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Einrichtungen finden beispielsweise in Schienenfahrzeugen Anwendung, welche von einer Zentrale aus über zwischen den Schienen verlegte, in regelmäßigen Abständen gekreuzte Linienleiter gesteuert werden. Hier wird neben einem die Radumdrehungen auswertenden Wegmeßsystem ein zweites Wegmeßsystem benutzt, welches die Kreuzungsstellen des Linienleiters zählt und damit unabhängig von der fehlerbehafteten radabhängigen Wegmessung eine zweite Ortungsmöglichkeit schafft (DE-PS 1248091). Die Verwendung zweier Wegmeßsysteme erhöht zudem die Sicherheit der Ortung und gestattet unter bestimmten Bedingungen die Fortsetzung des Fahrbetriebes, wenn ein System ausfällt.

Die Verwendung eines radabhängigen Wegmeßsystems zusammen mit einem radunabhängigen Wegmeßsystem ist auch zur Feststellung von Gleit- und Schleudervorgängen bei Schienenfahrzeugen bekannt. So ist z. B. aus der Schweizer Patentschrift 573 102 eine Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung bekannt, welche zur radunabhängigen Wegmessung den Dopplereffekt eines Ultraschallsignals in einem Schienenstück vorgegebener Länge auswertet. Die radunabhängige Wegmessung braucht hier nicht sehr genau zu sein, da bei Gleitvorgängen immer deutliche Unterschiede zwischen den Ergebnissen der Wegmessungen der beiden Systeme auftreten.

Soll bei den zuerst genannten bekannten Einrichtungen der Linienleiter eingespart und die Fahrzeugsteuerung beispielsweise über Funk durchgeführt werden, so entfällt die Ortungsmöglichkeit über die Kreuzungsstellen des Linienleiters.

Es muß deshalb, wenn weiterhin zwei Wegmeßsysteme zur Verfügung stehen sollen, ein Erstzwegmeßsystem installiert werden, das eine Fahrzeugortung mit mindestens derselben Genauigkeit zuläßt, wie das an den Linienleiter gebundene Ortungssystem.

Als ein solches Ersatzwegmeßsystem kann z. B. eine Reihe von punktförmigen Übertragungseinrichtungen dienen. Dies ist jedoch nur dann wirtschaftlich, wenn die Abstände zwischen den einzelnen Übertragungseinnchtungen wesentlich größer gemacht werden als die Kreuzstellenabstände bei Linienleitern. Damit verschlechtert sich aber die Genauigkeit der Wegmessung und der Fahrzeugortung soweit, daß ein sicherer Fahrbetrieb nicht mehr gewährleistet ist.

Um den Genauigkeitsverlust auszugleichen, besteht die Möglichkeit, das infolge Radabnutzung, Schlupf oder Schleudern der Räder, recht ungenaue radabhängige Wegmeßsystem durch ein sehr genaues System, z. B. eines, das nach einem optischen Korrelationsverfahren oder auf Basis des Dopplerradars arbeitet zu ersetzen. Diese Kombination eines genauen Wegmeßsystems mit wenigen punktförmigen Übertragungseinrichtungen als Ortungsbezugspunkten würde einen Fahrbetrieb so lange ermöglichen, wie das genaue Wegmeßsystem nicht ausfällt. Ein solcher Ausfall, z. B. wegen Verschmutzung der Optik bei einem optisch arbeitenden System oder wegen eines Bauelementausfalles, ist aber nicht ganz auszuschließen und es ist aus Gründen der Betriebszuverlässigkeit in diesem Falle notwendig, ein zweites genaues Wegmeßsystem einzusetzen.

Da genau arbeitende Wegmeßsysteme der obengenannten Art verhält η ismä füg teuer sind, wird der wirischaftlichc Vorteil, den tier Weiifnll dt> empfindliche!·