DE3039265C2

DE3039265C2 - Multiplikator für eine Einrichtung zur Wegmessung auf Fahrzeugen

Info

Publication number: DE3039265C2
Application number: DE19803039265
Authority: DE
Inventors: Lutz Ing.(grad.) 3340 Wolfenbüttel Gäbel; Burckhard Ing.(grad.) 3154 Stederdorf Krieg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3039265A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Wegmessung auf Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen, bei welcher in Abhängigkeit von den Umdrehungen eines Fahrzeugrades ein Wegimpulsgeber betätigt wird, wobei die Folgefrequcn/ der von der Bauart des Wegimpulsgebers und von der Geschwindigkeit abhängigen Wegimpulse mit Hilfe eines Multiplikators erhöht wird und diese Impulse eine Auswerfeinrichtung steuern.

Zur genauen Wegmessung auf Schienenfahrzeugen können beispielsweise rein mechanisch arbeitende Hinrichtungen vorgesehen werden, die über biegsame Wellen mit einer Fahrzeugachse in Kontakt stehen. Es ist aber auch möglich, zur Ermittlung des jeweils zurückgelegten Weges und zur Lösung regelungsicchnischer Aufgaben, bei welchen die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Schienenfahrzeuge eine Rolle spielt, unter Verzicht auf rein mechanische Einrichtungen eine digitale Drehzahlmessung durchzuführen. Derartige Einrichtungen sind beschrieben in der Fachzeitschrift »Neue Technik« 1967. Seiten 298 bis 303. Dabei ist ein Wegimpulsgeber beispielsweise mil einem niehl gebremsten und angetriebenen Fahrzeugrad mechanisch verbunden, so daß beispielsweise auf induktivem oder fotoelektrischem Wege Impulse abgeleitet werden können, wenn sich das Fahrzeugrad bewegt. Nach entsprechender Verstärkung und Formung der Impulse kann schließlich ein elektronisches Zählwerk oder eine andere Auswertecinrichtung gesteuert werden.

Die bekannte Einrichtung sieht noch vor. daß die vom Wegimpulsgebcr abgegebenen Wegimpulse einen Multiplikator und nachfolgend eine Untersetzerschaltung durchlaufen, derart, daß eine Raddurchmesserkorrektur durchgeführt werden kann. Grundsätzlich hat eine Erhöhung der Folgefrequenz der vom Wegimpulsgeber abgegebenen Wegimpulse den Vorteil, daß der zurückgelegte Weg besser digital dargestellt werden kann, so daß eine Geschwindigkeitsermittlung mit einer verringerten Meßzeit auskommt- Auch für regelungstechnischc Aui'gaben auf dem Fahrzeug sind höhere Impulsfolgefrequenzen der Wegimpulse erwünscht, um Meß- und Verzögerungszeiten klein zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erhöhung der Impulszahl, also zur Erhöhung der Impulsfolgefrequenz der Wegimpulse, für eine Einrichtung der

;■> eingangs angegebenen Gattung einen vorteilhaften Multiplikator anzugeben, der mit handelsüblichen Bauteilen aufgebaut werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein während jeder Periode der Wegimpulse die um einen Faktor η in der Folgefrequenz herabgesetzten Impulse eines Taktgencrators erneut aufnehmender erster Zähier vorgesehen ist sowie ein Speicher für das jeweils dabei erreichte Zählergebnis zum Voreinstellen eines bezüglich seines Zählvolumens programmierbaren, durch die Impulse des Taktgenerators unmittelbar fortschaltbarcn zweiten Zählers, dessen Ausgang mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist

In vorteilhafter Weise steht am Ausgang des zweiten Zählers eine Impulsfolgefrequenz zur Verfugung, die

ω gegenüber der Folgefrequenz der vom Wegimpulsgeber abgegebenes Wegimpulse um den Faktor η höher ist.

Grundsätzlich ist es möglich, einen Taktgenerator mit fest vorgegebener Folgefrequenz seiner Impulse vorzusehen, die im übrigen höher ist als die maximale Folgefrcqucn/. der vom Wegimpulsgeber abgegebenen Wegimpuhc. Das Zählvolumen der beiden Zähler sowie die Speicherkapazität des Speichers können jedoch in vorteilhafter Weise verringert werden, wenn ein besondercr Taktgenerator vorgesehen wird.

Nach einer bevorzugten Weilerbildung der Erfindung wird als Taktgenerator ein Spannungsfrequenzumsetzer vorgesehen, dessen Stcucrspannung in einem proportionalen Verhältnis zur Folgefrequenz der Wegim-

pulse steht. Hierdurch wird erreicht, daß bei sehr geringer Fahrgeschwindigkeit, also sehr geringer Folgefrequcn/ der Wegimpulse des Wegimpulsgebers, auch die Folgefrcqucn/. der vom Taktgenerator ausgegebenen Impulse erheblich reduziert ist. Hierdurch wird gewähr-

¹So leistet, daß bei vorgegebenen Zählvolumen des ersten Zahlers ein ordnungsgerechtes Zählergebnis in den Speicher eingegeben wird, besonders bei geringen

Fahrgeschwindigkeiten.

Zwei Atisführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. F.s zeigt

Fig. I das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Wegmessung unter Verwendung eines besonderen Multiplikators und

W) Fig. 2 niihcre Einzelheiten eines bevorzugten Taktgenerator* für den Multiplikator.

Das Blockschaltbild nach F i g. I zeigt eine Einrichtung zur Wegmessung auf Fahrzeugen, vorzugsweise Eisenbahnfahrzeugen. Ein Fahrzeugrad FD betätigt ei-

h5 nen Wegimpulsgeber WR nach einem beliebigen physikalischen Prinzip dcrarl. daß bei jeder Umdrehung des Fahr/cugriicles FD eine vorgegebene Anzahl von Wegimpulscn über die Leitung /. 1 abgegeben wird. Die FoI-

gefrequenz dieser Wegimpulse hängt demnach von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Bauart des Wegimpulsgebers WR ab. Dieser ist ferner so gcstnUci. dall beispielsweise rechteckförmige Wcgimpulsc mit einem Tastverhältnis von 1 :1 ausgelöst werden, die sich besonders gut in speichernden und verknüpfenden Schaltgliedern der Digitaltechnik verarbeiten lassen. Normalerweise steuern die Ober die Leiiung L 1 abgegebenen Wegimpulse unmittelbar eine Auswerteeinrichtung AG, beispielsweise zur Ermittlung des jeweils vom Fahrzeug zurückgelegten Weges für eine Zielbremsung des Fahrzeuges.

Da es für regelungstechnische Aufgaben, insbesondere Für eine Geschwindigkeitsermittlung, auf dem Schienenfahrzeug wünschenswert isi, die vom Wegimpulsgeber WR abgegebene Impulszahl mit einem vorgegebenen Faktor η anzuheben, also die Folgcfrequcn/. der Wegimpulse zu erhöhen, werden diese einer Multiplikatorschaltung zugeführt. Diese besteht aus einem UND-Glied UD, welches einen rücksetzbaren Zähler Z I steuert- Über seinen zweiten Eingang erhält das UND-Glied UD über eine Frcquenztciierschaltung FG impulse eines Taktgenerators G. mit einer im Verhältnis 1 : /.'herabgesetzten Folgefrequenz. Die Folgefrequenz des Taktgenerators G ist so festgelegt, daß sie unter Berücksichtigung der höchstmöglichen Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges höher liegt als die Folgefrequenz der Wegimpulse des Wegimpulsgebers WJ?. Der Zähler Z1 weist einen Rücksetzeingang R auf. der mittelbar über ein Verzögerungsglied VG mit dem Ausgang des Wegimpulsgebers WR verbunden ist. Ferner ist im Schaltungszusammenhang mit dem rücksetzbaren Zähler Ti ein Speicher SR vorgesehen, der die Aufgabe hat, ein während jeder Periode der Wegimpulse durch den Zähler Ti ermitteltes Zählergebnis zwischcn/.uspeichern. Zur Übernahme dieser Zählergebnisse ist ein Setzeingang S ebenfalls mit dem Ausgang des Wegimpulsgebers WR verbunden. Schließlich ist noch ein bezüglich seines Zählvolumens programmierbarer Zähler Z2 vorgesehen, welcher derart mit dem Speicher SR verbunden ist. oaß das jeweils zwischengespeicherte Zählergebnis Einfluß nehmen kann auf die gewünschte Programmierung des Zählvolumcns. Fortgeschaltet wird der programmierbare Zähler Z2 durch die vom Taktgenerator G abgegebenen Impulse in der ursprünglichen Folgefrcqiienz. Ausgangsseilig ist an dem programmierbaren Zähler Z2 schließlich die Auswerteeinrichtung AG angeschlossen, welche mindestens die Aufgabe hat. den vom Schienenfahrzeug zurückgelegten Weg zu ermitteln. Die vom Zähler Z2 an die Auswerteeinrichtung AG abgegebenen Impulse haben eine Folgefrequenz (2, die um das n-fache höher liegt als die Folgefrequenz der Wegimpulse des Wegimpulsgebers WR. Dieses Ergebnis der Multiplikatorschaltung wird durch nachstehenden Formelzusammenhang näher erläutert:
Der Zählerstand Zdes Zählers Z 1 ist:

Die Folgefrequenz /"2 jst demnach

/1
Z

■5 Hieraus folgt durch Ersetzen des Wertes Z:

η = η ■ r ■ 2

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß zum Zeitpunkt der Betrachtung eine weitere Pulsperiode eines vom Wegimpulsgeber WR abgegebenen Signals beginnt, also das Signal von L auf H wechselt. Dieser Schaltzustand macht das UND-Glied IJD für die von der Frequenzteilerschaltung FG abgegebenen Impulse durchlässig, so daß diese vom rücksetzbaren Zähler Z 1 gezählt werden. Sobald das vom Wegimpulsgeber WR abgegebene Signal mit fallender Flanke von H auf L wechselt, ist das UND-Glied UD wieder gesperrt, so daß der rücksetzbare Zähler Z1 nicht mehr fortgeschaltet wird. Bei der genannten fallenden Flanke wird durch Ansteuern des Setzeingange· S des Speichers SR das vom rücksetzbaren Zähler Z1 ermittelte Zählergebnis übernommen. Nach der durch aas Verzögerungsglied VG vorgegebenen Verzögerungszeit wird anschließend über den Rücksetzeingang R des Zählers Z i dieser wieder gelöscht. Das im Speicher SR vorliegende Zählergebnis programmiert den Zähler Z 2 hinsichtlich seines Zählvolumens für die vom Taktgenerator G abgegebenen, zu zählenden Impulse. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit bleibt die Programmierung des Zählers Z 2 bestehen. Bei geänderter Geschwindigkeit dagegen erfolgt bei jeder Periode der Wegimpulse eine Korrektur, da in diesen Fällen mit zunehmender Geschwindigkeit das Zählcrgebnis im rücksetzbaren Zähler Z1 geringer und bei verminderter Geschwindigkeit das Zählcrgebnis höher ist.

Für eine besonders zweckmäßige Dimensionierung der Zähler ZX und Z 2 sowie des Speichers SÄ ist es vorteilhaft, an Stelle von Impulsen mit festen vorgeg?- bener Folgefrequenz wie vom Taktgenerator G solche zu verwenden, deren Folgefrequenz in einem proportionalen Verhältnis der Folgefrequenz der Wegimpulse steht. So zeigt das Tcilblockschaltbild gemäß F i g. 2 an Stelle des Taktgenerators G (Fig. 1) eine Einrichtung,

v, die aus einem an dem Wcgimpulsgebcr WR angeschlossenen Frequenzspannungsumsetzer FSR besteht, der wiederum einen Spannungsfrequenzumsetzer SfY? steuert. Die mit den Bezugs/eichen L 1 und L 2 versehenen Leitungen sind wie im Blockschaltbild nach Fig. 1 mit den übrigen Schaltungsteilen verbunden. Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 hat den Vorteil, daß die der Frequcn/tcilerschaltung FG(Fig. 1) und dem Zähler Z2 zur Verfügung stehenden Impulse in ihrer Folgefrequrnz '.Jets an diejenige der Wegimpulse angepaßt ist. Dies ist besonders von Vorteil bei sehr geringen Fahrzcugeschwindigkci:en.

T_

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Hierzu ! Blatt Zeichnungen

wobei Tdie Periodendauer der Wegimpulsc und f\ die Folgefrequenz der Impulse des Taktgenerators G sind. Mit

r.±

wird Z

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Claims

Patentansprüche:

1. Multiplikator für eine Einrichtung zur Wegmessung suf Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen, bei weicher in Abhängigkeit von den Umdrehungen eines Fahrzeugrades ein Wegimpulsgeber betätigt wird, der die Folgefrequenz der von der Bauart des Wegimpulsgebers sowie von der Geschwindigkeit abhängigen und eine Auswerteeinrichtung steuernden Wegimpulse erhöhl, dadurch gekennzeichnet, daß ein während jeder Periode der Wegimpulse die um einen Faktor η in der Folgefrequenz herabgesetzten Impulse eines Taktgenerators (G) erneut aufnehmender erster Zähler (Zi) vorgesehen ist sowie ein Speicher (SR) für das jeweils dabei erreichte Zählergebnis zum Voreinstellen eines bezüglich seines Zählvolumens programmierbaren, durch die Impulse des Taktgenerators (G) unmittelbar fortschalibarcn zweiten Zählers (Z.2), dessen Ausgang mit der Auswerfeinrichtung (AG) verbunden ist.

2. Multiplikator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Taktgenerator ein Spannungsfrequenzumsetzer (SFR) vorgesehen ist, dessen Steuerspannung in einen) proportionalen Verhältnis zur Folgefrequenz der Wegirapulse steht (Fig. 2).

3. Multiplikator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Steuerspannung dem Spannungsfrequenzumsetzer (SFR) ein durch den Wegimpulsgeber (WR) gespeister Frequenzspafi ".ungsumsetzer (FSR) vorgeschaltet ist (F ig· 2).