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Beschreibung
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Anordnung zur Bestimmung des absoluten Standorts eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des absoluten Standorts eines
längs einer vorgegebenen Fahrstrecke beweglichen Fahrzeugs, die eine Serie erster,
längs der Fahrstrecke ortsfest angebrachter Positionsvorrichtungen sowie eine Serie
zweiter, ebenfalls längs der Fahrstrecke ortsfest angebrachter Positionsvorrichtungen
und einen beim Passieren der Positionsvorrichtungen durch das Fahrzeug betätigbaren
Zähler aufweist.
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Die Erfindung befaßt sich also allgemein mit dem Problem der Bestimmung
des Standorts auf dem Gebiet der Fördertechnik, so daß unter einem Fahrzeug jeder
bewegte Gegenstand verstanden werden soll, unabhängig davon, ob dieser Gegenstand
einen eigenen Antrieb besitzt oder durch externe Mittel bewegt wird.
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Üblicherweise werden entlang der Fahrstrecke mehrere Fahrzeugmeldevorrichtungen
ortsfest angebracht, insbesondere vor und hinter einer jeden Haltestelle des Fahrzeugs,
und von jeder dieser die augenblickliche Position des Fahrzeugs anzeigenden Vorrichtungen
läuft eine Meldeleitung zu einer Zentrale, so daß die in dieser eintreffenden Meldesignale
exakt den jeweiligen absoluten Standort des Fahrzeugs angeben. Diese Art der genauen
Standortbestimmung
erfordert bei größeren Fahrstrecken einen außerordentlichen
Installationsaufwand, sofern der Standort in nicht allzu großen Abständen genau
erfaßt werden soll, jedoch bietet sie andererseits den Vorteil, daß auch ein vorübergehender
Stromausfall eine anschließende Standortbestimmung zwischen den Enden der Fahrstrecke
nicht vereitelt.
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Auch wenn das Fahrzeug ein Meßband schleppt oder von einem solchen
gezogen wird, kann man auf ortsfeste Fahrzeugmeldevorrichtungen längs der Fahrstrecke
nicht verzichten, soll wenigstens in gewissen Abständen der augenblickliche Standort
des Fahrzeugs exakt bestimmbar sein, da sonst aufgrund eines Schlupfs oder von Zugspannungsschwankungen
im Meßband Ungenauigkeiten in der Standortbestimmung nicht vermieden werden können.
Es ist deshalb schon bekannt, am Fahrzeug einen Zähler anzubringen und diesen durch
längs der Fahrstrecke ortsfest angebrachte erste Positionsvorrichtungen zu beeinflussen,
so daß aus dem Zählerinhalt auf den momentanen Fahrzeugstandort geschlossen werden
kann. Bei diesen ersten Positionsvorrichtungen kann es sich um passive Glieder handeln,
z.B. um einfache Nocken oder dgl. Um aber auch im Falle einer vorübergehenden Störung,
z.B. eines kurzfristigen Stromausfalls, anschließend den absoluten Fahrzeugstandort
wieder bestimmen zu können, ehe das Fahrzeug eines der Enden der Fahrstrecke erreicht
hat, mußte man zusätzlich zweite Positionsvorrichtungen in Form aktiver Positionsgeber
längs der Fahrstrecke installieren, um den Zählerinhalt ggf.
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korrigieren zu können. Je größer nun die geforderte Genauigkeit für
die Bestimmung des absoluten Fahrzeugstandorts
auch nach eventuellen
Störungen sein soll, umso größer ist bei dieser bekannten Anordnung dann auch der
erforderliche Aufwand für die Installation und die Einstellarbeiten.
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Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Bestimmung
des absoluten Standorts eines Fahrzeugs zu schaffen, die bei verhältnismäßig hoher
Genauigkeit der Bestimmung des absoluten Fahrzeugstandorts auch nach Störungen einen
geringeren Installationsaufwand wie die bekannten Anordnungen erforderlich macht.
Ausgehend von der bekannten Anordnung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden
zweiten Positionsvorrichtungen eine längs der Fahrstrecke sich nicht wiederholende
Anzahl erster Positionsvorrichtungen angeordnet ist, daß die ersten Positionsvorrichtungen
durch den Zähler zählbar sind und der letztere durch die zweiten Positionsvorrichtungen
rückstellbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann also immer dann, wenn
das Fahrzeug die Strecke zwischen zwei zweiten Positionsvorrichtungen störungsfrei
durchlaufen hat, aufgrund des Zählerinhalts auf diejenige Stelle geschlossen werden,
an der sich die zuletzt passierte zweite Positionsvorrichtung befindet, und es liegt
auf der Hand, daß die erfindungsgemäße Anordnung ohne eine der Zahl der zweiten
Positionsvorrichtungen entsprechende Anzahl zu installierender Leitungen auskommt,
ja sie kann sogar so ausgebildet werden, daß sämtliche ersten und zweiten Positionsvorrichtungen
passive Elemente sind, so daß man mit einer Signalübermittlung vom Fahrzeug zu einer
Zentrale auskommt.
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Eine besonders einfache Zuordnung der Anzahl erster Positionsvorrichtungen
zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten Positionsvorrichtungen zu den Standorten
dieser zweiten Positionsvorrichtungen ergibt sich dann, wenn die Abstände zwischen
den ersten Positionsvorrichtungen längs der Fahrstrecke konstant sind und die Abstände
zwischen den zweiten Positionsvorrichtungen vom einen zum anderen Ende der Fahrstrecke
zunehmen; außerdem führt eine fortlaufende, störungsfreie Zählung der passierten
ersten Positionsvorrichtungen zu einer die zurückgelegte Strecke und damit den momentanen
Standort wiedergebenden Größe, so daß der absolute Standort bei störungsfreier Messung
laufend und nicht nur in größeren Abständen verhältnismäßig genau angezeigt werden
kann. Da sich jedoch im Störungsfalle die Abstände zwischen denjenigen Stellen,
an denen der absolute Fahrzeugstandort exakt angegeben werden kann, umsomehr vergrößern,
je näher das Fahrzeug dem einen Ende der Fahrstrecke kommt, kann es u.U. von Vorteil
sein, eine Serie weiterer Positionsvorrichtungen längs der Fahrstrecke ortsfest
anzubringen, die den zweiten Positionsvorrichtungen entsprechen, wobei sich jedoch
die Abstände zwischen diesen weiteren Positionsvorrichtungen in umgekehrter Richtung
wie bei den zweiten Positionsvorrichtungen vergrößern. Auch ist es möglich, bei
einer Fahrstrecke vorgegebener Länge den maximalen Abstand zwischen einander benachbarten
zweiten Positionsvorrichtungen durch eine feinere Teilung oder dadurch zu verringern,
daß zwischen jeweils ein Paar zweiter Positionsvorrichtungen Streckenabschnitte
eingeschaltet werden, die frei von Positionsvorrichtungen sind, wobei man sich natürlich
der Möglichkeit begibt, in diesen Bereichen eine Standortbestimmung vornehmen zu
können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
nehmen die Abstände zwischen den zweiten Positionsvorrichtungen gleichmäßig zu,
vorzugsweise jeweils um den Abstand zwischen den ersten Positionsvorrichtungen.
Wie im folgenden noch gezeigt werden wird, läßt sich dann ein die passierten ersten
Positionsvorrichtungen zählender Zähler, dessen Inhalt den jeweiligen Fahrzeugstandort
angibt, im Störungsfall durch eine besonders einfacheRechenoperation korrigieren.
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Um die ersten bzw. zweiten Positionsvorrichtungen schnell und einfach
und außerdem mit hoher Genauigkeit montieren zu können, empfiehlt es sich, die ersten
und/oder zweiten Positionsvorrichtungen auf einem Meßband, insbesondere auf einem
gemeinsamen Meßband anzuordnen, so daß lediglich zwei oder gar nur ein einziges
Meßband längs der Fahrstrecke angebracht werden müssen.
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Die Positionsvorrichtungen können die Form einer oder mehrerer öffnungen
im Meßband haben, so daß sie sich durch eine einfache, am Fahrzeug angebrachte Lichtschranke
od.dgl.
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abtasten lassen. Das gleiche wird jedoch erreicht, wenn die Positionsvorrichtungen
jeweils aus einem oder mehreren Reflektoren bestehen; dann muss allerdings u.U.
der Nachteil einer Verschmutzungsgefahr in Kauf genommen werden. Eine besonders
einfache Abtastung der Positionsvorrichtungen ist auch möglich, wenn diese aus einem
oder mehreren Körpern aus magnetischem oder magnetisierbarem Material bestehen.
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Bei den vorstehend erläuterten Ausftibrungsformen muss das Fahrzeug
über eine Signalleitung mit einer Zentrale verbunden werden. Dies läßt sich vermeiden,
wenn die ersten und/oder zweiten Positionsvorrichtungen Jeweils aus einem aktiven
Geber bestehen und alle ersten bzw. zweiten Positionsvorrichtungen an eine gemeinsame
Signalleitung angeschlossen sind. Man kommt in diesem Fall mit insgesamt drei, längs
der Fahrstrecke verlaufenden Leitungen aus, nämlich mit einer den ersten und zweiten
Positionsvorrichtungen gemeinsamen Leitung, sowie zwei weiteren Leitungen, von denen
die eine den ersten und die andere den zweiten Positionsvorrichtungen zugeordnet
ist. Die aktiven Geber können aus einfachen Schaltern bestehen, die durch am Fahrzeug
angeordnete Nocken od.dgl. während des Passieren kurzfristig geschlossen werdene,ßkann
sich aber nattirlich auch um andere aktive Geber wie Lichtschranken, berhhrungslos
arbeitende Näherungsschalter und dgl. handeln.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den beigeittgten Ansprechen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung
und der ebenfalls beigefügten zeichnerischen Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen
der erfindungsgeflßen Anordnung; es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil
einer von einem Schienenstrang gebildeten Fahrstrecke für ein Fahrzeug, dessen Standort
mit der erfindungsgefäßen Anordnung ermittelt werden kann;
Fig.
2 einen Ausschnitt aus den bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 verwendeten Meßbändern
zusammen mit einem Prinzipschaltbild für die Auswertung der von den Meßbändern abgeleiteten
Signale, und Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die Figur 1 läßt einen Teil eines Schienenstrangs 10 erkennen, längs
dem zwei übereinander angeordnete und vorzugsweise zu einer Einheit zusammengefaßte
Meßbänder 12, 14 sowie drei Signalleitungen 16, 18 und 201zerlegt sind. Auf dem
Schienenstrang 10 ist ein Fahrzeug 22 verfahrbar, und zwar entweder mit Hilfe eines
nicht dargestellten eigenen Antriebs oder mit Hilfe ebenfalls nicht dargestellter
Fördermittel wie Zugseile. Auf der einen Seite des Fahrzeugs ist ein Träger 24 für
im einzelnen nicht dargestellte und den Signalleitungen 16 bis 20 zugeordnete Schleifer
befestigt, während an der anderen Seite ein Träger 26 befestigt ist, welcher zwei
übereinander angeordnete Lichtschranken 28, 30 für die Abtastung der beiden Meßbänder
12, 14 hält.
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Die Figur 2 läßt nun die einen Enden der Meßbänder 12 und 14 in der
Seitenansicht erkennen; das Meßband 12 ist mit in gleichen, verhältnismäßig kleinen
Abständen voneinander angeordneten Löchern 12a versehen, denen zur besseren Erläuterung
eine Zahlenreihe 1,2,3...n zugeordnet wurde.
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Das Meßband 14 weist Löcher 14a,14b,14c,... auf, deren
Abstände
voneinander sich längs des Meßbands 14 vergrößern, und zwar wenn man von dem in
Fig.2 dargestellten Meßbandende zum anderen Meßbandende fortschreitet. Das Loch
14a befindet sich auf derselben Hohe wie das erste Loch des Meßbands 12, das Loch
14b ist positionsgleich mit dem dritten Loch des Meßbands 12, das Loch 14c ist positionsgleich
mit dem sechsten Loch des Meßbands 12 usw., d.h. die Abstände zwischen den Löchern
des Meßbands 14 sind durch den Abstand zwischen den Löchern 12a des Meßbands 12
teilbar und wie folgt bemessen: Der Abstand zwischen den Löchern 14a und 14b beträgt
das Zweifache des Lochabstands im Meßband 12, der Abstand zwischen den Löchern 14b
und 14c beträgt das Dreifache des Lochabstands im Meßband 12, der Abstand zwischen
den Löchern 14c und 14d das Vierfache usf. Deshalb wurde den Löchern des Meßbands
14 eine Zahlenreihe zugeordnet, welche die sich vergrößernden Abstände verdeutlichen
sollen.
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Wie die Figur 2 erkennen läßt, soll die Lichtschranke 28 das Meßband
12 und die Lichtschranke 30 das Meßband 14 abtasten. Von der Lichtschranke 28 führt
eine Positionssignalleitung 31 zum Zähleingang eines Zählers 32, der dazu dient,
die Impulse aufzusummieren, welche die Lichtschranke 28 beim Passieren der Löcher
12a des Meßbands 12 erzeugt. Wenn das Fahrzeug 22 an demjenigen Ende des Schienenstrangs
10 losfährt,welches dein Fig. 2 dargestellten Enden der Meßbänder 12 und 14 entspricht,
so ist im Normalfall der Inhalt des Zählers 32 also stets identisch mit derjenigen
Zahl der neben dem Meßband 12 dargestellten Zahlenreihe, die dem gerade abgetasteten
Loch 12a zugeordnet ist. Der Inhalt des Zählers 32 gibt also jederzeit den
absoluten
Standort des Fahrzeugs 22 an.
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Die Lichtschranke 30 dient nun dazu, den Inhalt des Zählers 32 zu
korrigieren, wenn auf der Strecke eine Störung auftrat, z.B. ein kurzzeitiger Stromausfall.
Von der Lichtschranke 30 führt eine Korrektursignalleitung 34 über ein Verzögerungsglied
36 zum Rücksetzeingang eines Zählers 38, dessen Zähleingang mit der Positionssignalleitung
31 verbunden ist.
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Der Ausgang des Zählers 38 ist über eine Leitung 40 mit einem festprogrammierten
Rechner 42 verbunden, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines UND-Gatters 44
verbunden ist.
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Am anderen Eingang des UND-Gatters liegt die Korrektursignalleitung
34. Schließlich ist der Ausgang des UND-Gatters 44 mit einem Setzeingang des Zählers
32 verbunden.
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Der Rechner 42 ist nun für die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung so programmiert, daß er mit dem Inhalt "k" des Zählers 38 die Rechenoperation
k (k+l) 2 durchführt.
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Das Verzögerungsglied 36, die Zähler 32 und 38, der Rechner 40 und
das UND-Gatter 44 können im Fahrzeug 22 untergebracht sein, was durch das in Fig.2
strichpunktiert dargestellte und mit dem Bezugszeichen 22 versehene Rechteck angedeutet
wurde. Der Zählerstand des den absoluten Standort angebenden Zählers 32 kann über
seinen Ausgang 48 zu einer Zentrale wenn man auf die Signalleitungen 16-20 verzichten
will -übermittelt
werden, und zwar beispw. durch ein vom Fahrzeug
22 geschlepptes Kabel 50, welches in Fig.2 ebenfalls strichpunktiert angedeutet
wurde.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung ist nun die folgende:
Wie bereits erwähnt, zählt der Zähler 32 die von der Lichtschranke 28 erzeugten
Impulse, so daß im störungsfreien Fall allein durch diese Aufsummierung der Zählerinhalt
"s" des Zählers 32 stets den absoluten Standort des Fahrzeugs wieder gibt.
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Die von der Lichtschranke 28 erzeugten Impulse werden aber auch vom
Zähler 38 aufsummiert, allerdings wird dieser Zähler immer wieder auf Null rückgesetzt,
wenn die Lichtschranke 30 eines der Löcher des Meßbands 14 passiert hat.
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Diese Löschung des Zählers 38 erfolgt wegen des Verzögerungsglieds
36 mit einer geringfügigen Verzdgerung, die jedoch kleiner sein muss als die kürzeste
Laufzeit der Lichtschranke 28 zwischen zwei Löchern 12a. Der Inhalt "k" des Zählers
38 entspricht also den Zahlen der neben dem Meßband 14 dargestellten Zahlenreihe.
Es läßt sich nun leicht verifizieren, daß sich die Zahlen der dem Meßband 12 zugeordneten
Zahlenreihe aus denjenigen Zahlen der dem Meßband 14 zugeordneten Zahlenreihe errechnen
lassen, die den Löchern 14a, 14b,...
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zugeordnet sind. FUr das Loch 14f ergibt sich z.B. folgendes:
6
x 7 x 0,5 = 21 Diese Rechenoperation führt der Rechner 42 aus und gibt das Ergebnis
dank des UND-Gatters 44 immer dann an den Zähler 32 weiter, wenn die Lichtschranke
30 eines der Löcher des Meßbands 14 passiert.
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Auf diese Weise wird erreicht, das der Inhalt des Zählers 32 auch
nach Störungen immer dann wieder die richtige Position des Fahrzeugs angibt, wenn
eine Strecke zwischen.zwei aufeinanderfolgenden Löchern im Meßband 14 störungsfrei
durchlaufen worden ist.
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Obwohl sich die Abstände der Löcher des Meßbands 14 in Richtung auf
das andere Meßbandende ständig vergrößert, kann die Standortanzeige (Inhalt des
Zählers 32) auch an dem nicht dargestellten Meßbandende leicht mit hinreichender
Genauigkeit korrigiert werden, wie folgendes Beispiel zeigt: Lochabstand im Meßband
12: 4mm; Länge der Fahrstrecke: 200m; maximale Korrekturfahrstrecke: 1,26 m.
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Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel treten an die
Stelle der Löcher 12a äquidistant angeordnete Schalter 12a' und an die Stelle der
Löcher 14a, 14b, 14c, in sich vergrößernden Abständen angeordnete Schalter 14a',
14b', 14c',..., von denen lediglich die Schalter 14b' bis 14f' dargestellt wurden.
Allen Schaltern gemeinsam ist eine Zuleitung 60', und den Schaltern 12a' ist eine
Positionssignalleitung 31 zugeordnet, während den Schaltern 14a',
14b',
... eine Korrektursignalleitung 34 gemeinsam ist.
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Das Fahrzeug 22' besitzt nun anstelle der Lichtschranken 28, 30 zwei
Nocken 28' und 30' und betätigt mit dem Nocken 28' die Schalter 12a', während der
Nocken 30' der Betätigung der Schalter 14a', 14b', ... dient.
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Dank der Anordnung der Schalter 14a', 14b', 14c', ... in Abständen,
die sich in derselben Weise vergrößern wie die Abstände der Löcher 14a, 14b ...
des Meßbands 14 (s.Fig.2) werden auf den Leitungen 3l' und 34' wieder dieselben
Signale erzeugt wie auf den Leitungen 31 und 34 der Ausführungsform nach den Figuren
1 und 2, so daß es sich erübrigt, für das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 eine Auswertschaltung
zu beschreiben, da in einer Zentrale, zu der die Leitungen 31', 34' und 60' führen,
die Signale in derselben Weise ausgewertet werden können, wie dies anhand der Fig.2
erläutert worden ist.
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Selbstverständlich müssen die zweiten Positionsvorrichtungen (Löcher
14a, 14b ... bzw. Schalter 14a', 14b' ...) nicht exakt auf gleicher Höhe wie eine
der ersten Positionsvorrichtungen (Löcher 12a, Schalter 12a') liegen, da es ja nur
auf die Anzahl erster Positionsvorrichtungen zwischen jeweils zwei zweiten Positionsvorrichtungen
ankommt. So könnte z.B. auf das Verzögerungsglied 36 der Schaltung gemäß Fig. 2
verzichtet werden, wenn die Löcher 14a, 14b ...
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geringfügig hinter den benachbarten Löchern 12a liegen würden.