DE3200811A1 - Device for determining the location of a track-bound vehicle - Google Patents
Device for determining the location of a track-bound vehicleInfo
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Abstract
Description
Einrichtung zur Bestimmung des Standortes eines spur-Device for determining the location of a lane
geführten Fahrzeugs Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung des Standortes eines spurgeführten Fahrzeugs längs einer von ihm befahrenen Bahn, die in vorgegebenen Abständen mit vom Fahrzeug lesbaren Markierungen versehen ist und bei der die Anzahl der seit dem Passieren einer ausgewählten Markierung gelesenen Markierungen fahrrichtungsabhängig in einen Zähler für die digitale Standortkennzeichnung ein- bzw. ausgezählt wird.guided vehicle The invention relates to a device to determine the location of a track-guided vehicle along one of them traversed lane, at predetermined intervals with markings that can be read by the vehicle and for which the number of times it has passed a selected mark read markings depending on the direction of travel into a counter for digital location marking is counted in or out.
Zum Bestimmen von Wegstrecken ist es bekannt (DE-PS 890 420), diese mit in regelmäßigem Abstand aufeinanderfolgenden Teilungen zu versehen, die an einer relativ zur Wegstrecke bewegbaren Ablesestelle Impulse erzeugen.To determine distances, it is known (DE-PS 890 420), this to be provided with regularly spaced successive divisions, which on a generate pulses that can be moved relative to the distance.
Diese Impulse sind ein Maß für die gegenseitige Verschiebung von Wegstrecke und Ablesestelle. Um eine gute.These impulses are a measure of the mutual displacement of the distance and reading point. To be good.
Auflösung der Wegstrecke zu erzielen, müssen die einzelnen Intervalle zwischen den Teilungen kleiner als die gewünschte bzw. zulässige Längentoleranz sein, d.h.To achieve resolution of the distance, the individual intervals must between the divisions smaller than the desired or permissible length tolerance be, i.e.
bei einer verlangten Auflösung von z.B. 1 cm muß der Abstand der Markierungen voneinander kleiner als 1 cm sein. Für eine hochgenaue Positionsbestimmung von spurgeführten Fahrzeugen wie es z.B. für die automatische Positionierung bestimmter Güterwagen an Verlade- und Entladestationen nötig sein kann, ist dieses bekannte Meßverfahren nicht ohne weiteres einzusetzen weil die damit erzielbare Streckenauflösung nicht immer der durch die Praxis verlangten Streckenauflösung entspricht. Bei der Steuerung von Krananlagen und bei der Feinpositionierung der Ausdrückwagen in Kokereianlagen z.B. wird eine Streckenauflösung in der Größenordnung von + 5 mm gefordert. Eine derartige Feinpositionierung würde eine Teilung der Strecke in der Größenordnung von ebenfalls etwa 5 mm erfordern. Ubertragungseinrichtungen, die auf im Abstand von etwa 5 mm voneinander angeordnete streckenseitige Markierungen ansprechen, sind nur bei einer hochgenauen Spurführung von Fahrzeugen denkbar; für die Verwendung in Anlagen, bei denen nur eine weniger genaue Spurführung möglich ist wie beispielsweise bei der Steuerung von Güterwagen ist ein Lesen von im Abstand von etwa 5 mm nebeneinander angeordneten Markierungen kaum möglich.with a required resolution of e.g. 1 cm, the distance between the markings be less than 1 cm from each other. For high-precision position determination of track-guided Vehicles like it e.g. for the automatic positioning of certain freight wagons may be necessary at loading and unloading stations, this is known measuring method not to be used without further ado because the distance resolution that can be achieved with it is not possible always corresponds to the distance resolution required by practice. In the control of crane systems and for the fine positioning of the push-out trolleys in coking plants e.g. will a distance resolution of the order of + 5 mm required. Such fine positioning would divide the route in the Also require a size of about 5 mm. Transmission facilities that on track-side markings at a distance of about 5 mm from one another respond are only conceivable with a highly precise track guidance of vehicles; for use in systems where only less precise track guidance is possible is like, for example, the control of freight wagons is a reading of at a distance of about 5 mm side by side markings are hardly possible.
Den Nachteil einer nur unzureichenden Wegauflösung vermeiden Wegmeßeinrichtungen, die sich ihre Markierungen selbst setzen. Eine solche bekannte Wegmeßeinrichtung (US-PS 2 669 669) kann z.B. aus einem etwa zahnradförmigen Gebilde bestehen, das von einer Fahrzeugachse angetrieben wird und dessen Zähne beim Vorbeibewegen an ortsfesten Leseeinrichtungen gezählt werden. Diese Leseeinrichtungen sind neben dem zahnradförmigen Gebilde auf einer Kreisbahn symmetrisch verteilt angeordnet.Distance measuring devices avoid the disadvantage of insufficient path resolution, who set their own marks. Such a known displacement measuring device (US-PS 2,669,669) can for example consist of an approximately gear-shaped structure which is driven by a vehicle axle and its teeth when moving past Fixed reading devices are counted. These reading devices are next to the gear-shaped structure arranged symmetrically distributed on a circular path.
Dadurch daß die Anzahl der Zähne nahezu unbeschränkt ist und dadurch daß mehrere Leseeinrichtungen vorgesehen sein können, lassen sich je Wegeinheit beliebig viele Zählimpulse ableiten; damit ist eine hohe Wegauflösung erreichbar. Eine so aufgebaute Wegmeßeinrichtung hat aber den großen Nachteil, daß sie beim Schleudern und Gleiten des das zahnradförmige Gebilde treibenden Fahrzeugrades falsche Meßergebnisse liefert; bei dem einen Vorgang wird eine zu hohe Impulsrate, bei dem anderen eine zu niedrige Impulsrate bestimmt und damit eine zu große bzw. zu kleine Wegstrecke angezeigt.Because the number of teeth is almost unlimited and because of that that several reading devices can be provided, can be per unit of distance derive any number of counting pulses; a high path resolution can thus be achieved. A position measuring device constructed in this way has the major disadvantage that it is when Skidding and sliding of the vehicle wheel driving the gear-shaped structure is wrong Delivers measurement results; in one process the pulse rate is too high others determine a pulse rate that is too low and therefore too high or too small Distance displayed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruthe3 t!a 1 auszugeben, die eine hochgenaue Weg- und damit Positionsbestimmung zuläßt, deren Auflösung feiner ist als die Auflösung, die sich aus dem Produkt der Anzahl der Leseeinrichtungen und der Anzahl der Markierungen an der Strecke ergibt und die darüber hinaus unabhängig ist von irgendwelchem Schlupf zwischen Fahrzeugrad und Fahrschiene.The object of the present invention is to provide a device according to the Generic term of the patent claim! A 1 output that a highly accurate Allows path and thus position determination, the resolution of which is finer than the resolution, resulting from the product of the number of reading devices and the number of markings on the track and which is also independent of any slip between the vehicle wheel and the running rail.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß auf dem Fahrzeug mindestens zwei ständig wirksame Leseeinrichtungen für die streckenseitigen Markierungen vorgesehen sind, daß diese Leseeinrichtungen in Fahrrichtung des Fahrzeugs hintereinander in einem Abstand k a = n k + x angeordnet sind, worin n eine beliebige ganze Zahl, k der Abstand der Markierungen voneinander und x die Anzahl der Leseeinrichtungen ist, daß die Markierungen eine Wirklänge aufweisen, die gleich dem halben Abstand der Markierungen voneinander ist und deren an das Fahrzeug übermitteltes Signal sowohl mit seiner Vorder- als auch seiner Rückflanke einen Zählimpuls auslöst und daß eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, welche das jeweils ermittelte Zählergebnis z nach Maßgabe der Beziehung w = z . k in einen Weg-2 x streckenwert w umsetzt.The invention solves this problem in that on the vehicle at least two permanently effective reading devices provided for the trackside markings are that these reading devices one behind the other in the direction of travel of the vehicle at a distance k a = n k + x, where n is any integer, k is the distance between the markings and x is the number of reading devices is that the markings have an effective length equal to half the distance of the markings from each other and their signal transmitted to the vehicle triggers a counting pulse with both its leading and trailing edge and that an evaluation device is provided which the counting result determined in each case z according to the relationship w = z. k converts it into a path-2 x distance value w.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail.
Die Zeichnung zeigt in Figur 1 schematisch eine Strecke mit einer Vielzahl von Markierungen sowie ein diese Strecke befahrendes Fahrzeug, Figur 2 zeigt die Ausgangssignale der Leseeinrichtungen des Fahrzeugs beim Passieren der Strecke und Figur 3 zeigt drei verschiedene Ausführungsformen für die Ausbildung) der streckenseitigen Markierungen.The drawing shows in Figure 1 schematically a route with a A large number of markings and a vehicle driving this route, FIG. 2 shows the output signals of the reading devices of the vehicle when passing the Route and figure 3 shows three different embodiments for training) the trackside markings.
In Figur 1 ist schematisch eine Strecke S dargestellt, die von einem Fahrzeug F befahren wird. Entlang der Strecke sind auf einer gesonderten Bahn B in immer gleichen Abständen k Zarkierungen M angebracht, die von dem Fahrzeug F beim Vorüberlaufen als solche erkannt werden können. Hierzu ist das Fahrzeug mit beispielsweise drei Leseeinrichtungen El, E2, E3 versehen, die z.B. unterhalb des Fahrzeugs angeordnet und auf die Markierungen ausgerichtet sind. Die Leseeinrichtungen sind in einem bestimmten Abstand a hintereinander angebracht und dieser Abstand berechnet sich nach der Gek setzmäßigkeit a = n k + x . Hierin sind n eine beliebige ganze Zahl, k der Abstand der Markierungen voneinander und x die Anzahl der Leseeinrichtungen. Die in der Zeichnung unter dem Boden des Fahrzeugs verteilt angeordneten Leseeinrichtungen können bei der technischen Realisierung der Erfindung im Abstand von nur wenigen mm hintereinander angebracht und beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.In Figure 1, a route S is shown schematically, from a Vehicle F is driven on. Along the route are on a separate track B at the same intervals k markings M affixed by the vehicle F can be recognized as such when passing by. For this, the vehicle is with for example, three reading devices E1, E2, E3 are provided, e.g. Vehicle arranged and aligned with the markings. The reading devices are attached one behind the other at a certain distance a and this distance is calculated according to the law a = n k + x. Here n are any integer, k is the distance between the markings and x is the number of reading devices. The reading devices distributed under the floor of the vehicle in the drawing can in the technical implementation of the invention at a distance of only a few mm mounted one behind the other and, for example, housed in a common housing be.
Eine solche dichte Anordnung der Leseeinrichtungen hat den Vorteil, daß die fahrzeugseitige Einrichtung zur Positionsbestimmung beim Einfahren in einen Meßbereich quasi sofort betriebsbereit ist. Dies hat seinen Grund darin, daß alle Leseeinrichtungen auf das Passieren der ersten Markierung reagiert haben und damit an ihrem Ausgang verwertbare Signale führen bevor sie in den Bereich der zweiten oder einer folgenden Markierung gelangen. Jede Leseeinrichtung reagiert für die Dauer der Beeinflussung auf das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein einer Markierung in ihrem Einflußbereich mit einem entsprechenden Ausgangssignal. Diese Ausgangssignale sind in Figur 2 dargestellt; sie tragen eine der zugehörigen Leseeinrichtung El bis E3 entsprechende Bezeichnung el bis e3.Such a dense arrangement of the reading devices has the advantage that the vehicle-side device for determining position when entering a Measuring range is ready for operation almost immediately. This is because all Readers have reacted to the passage of the first marking and thus at their output usable signals lead before they enter the range of the second or one of the following markings. Each reader responds for the Duration of influencing the presence or absence of a marking in their area of influence with a corresponding output signal. These output signals are shown in Figure 2; they carry one of the associated reading device El to E3 corresponding designation el to e3.
Die Markierungen wei n yine Wirklänge 1 auf, die gleich dem halben Abstarld k der Marki -tunen voneinander ist.The markings have an effective length 1 that is equal to half that The markings are spaced apart from one another.
Dadurch, daß die Markierungen eine gewisse Wirklänge aufweisen, kann auf c:'m Fahrzeug deutlich zwischen der Vorder- und der FückSlanke bzw. dem Vorhandensein und dem Nichtvorhandensein des übermittelten Signals unterschieden werden und dadurch, daß die Wirklänge der Markierungen gleich dem halben Abstand der Markierungen voneinander ist, werden durch jede Markierung zwei Impulse ausgelöst, die um 1 = k gegeneinander 2 versetzt sind und damit eine Wegauflösung möglich machen, die doppelt so groß ist wie die durch den Abstand der Markierungen gegebene Streckenauflösung.The fact that the markings can have a certain effective length on c: 'm vehicle clearly between the front and the foot slank or the presence and the absence of the transmitted signal can be distinguished and thereby, that the effective length of the markings is equal to half the distance between the markings is, two pulses are triggered by each marking, which are 1 = k against each other 2 are offset and thus make a path resolution possible that is twice as large is like the distance resolution given by the distance between the markings.
Auf dem Fahrzeug oder in einer nicht dargestellten Steuerstelle ist eine ebenfalls nicht dargestellte Auswerteeinrichtung angeordnet, welche die von den einzelnen Leseeinrichtungen gelieferten Ausgangssignale als Zählimpulse einem Zähler zuführt und welche das ab Registrierung einer ausgewählten Markierung jeweils ermittelte Zählergebnis z nach Maßgabe der Beziehung z k w = 2 . x in einen Wegstreckenwert w umsetzt. Aus der Anordnung der Markierungen im Abstand k und der Anordnung der Leseeinrichtungen im Abstand a ergibt sich für die fahrzeugseitige Auswerteeinrichtung eine Auflösung der Strecke mit einer Toleranz, die einem Sechstel des Abstandes k der Markierungen voneinander entspricht.Is on the vehicle or in a control station, not shown arranged an evaluation device, also not shown, which the of the output signals supplied to the individual reading devices as counting pulses Counter feeds and which that from the registration of a selected mark in each case Determined counting result z according to the relationship z k w = 2. x into a distance value w implements. From the arrangement of the markings at a distance k and the arrangement of the Reading devices at a distance a result for the evaluation device on the vehicle a resolution of the distance with a tolerance equal to one sixth of the distance k of the marks correspond to each other.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist daher in der Lage, eine sehr genaue Standortbestimmung des Fahrzeugs auf einer Strecke herbeizuführen ohne daß es erforderlich ist, an der Strecke eine dem geforderten Auflösevermögen entsprechende Anzahl von Markierungen anzubringen.The device according to the invention is therefore able to provide a very bring about precise location of the vehicle on a route without it is necessary to have a resolution corresponding to the required resolution along the route Number of markings to be applied.
Für die Beeinflussung des Fahrzeugs ist entlang der Bahn eine mit Ausnehmungen im Abstand der Markierungen versehene Schiene B angeordnet. Wie diese Schiene vorteilhaft auszubilden ist, ist in Figur 3 darg-?stellt.There is a with along the path to influence the vehicle Rail B provided with recesses at a distance from the markings is arranged. Like these Rail is to be designed advantageously, is shown in FIG.
In F.lgllr 3a ist dis Schiene B1 als Z2hnschie.- ausge- bildet, wobei die Leseeinrichtungen beispielsweise auf jeden Zahn mit einem entsprechenden Ausgangssignal und auf jede Zahnlücke mit dem Verschwinden dieses Ausgangssignales reagieren. n Figur 3b ist die Schiene B2 als Lochschiene ausgebildet, wobei die Leseeinrichtungen wiederum unterschiedlich auf das Vorhandensein der Löcher und der Stege in ihrem Einflußbereich reagieren.In F.lgllr 3a, the rail B1 is designed as a Z2hnschie. forms, the reading devices, for example, on each tooth with a corresponding one Output signal and on each tooth gap with the disappearance of this output signal react. In Figure 3b, the rail B2 is designed as a perforated rail, the Readers, in turn, differentiate between the presence of the holes and the webs react in their area of influence.
Figur 3c zeigt eine Ausführungsform, bei der die Schiene B3 mit im Abstand angebrachten Reflektoren R versehen sind. In allen Fällen sind die fahrzeugseitigen Leseeinrichtungen die aktiven Elemente, die eine elektromagnetische Strahlung abgeben und diese Strahlung wird durch die passiven Markierungen beeinflußt. Es ist aber auch möglich, an der Strecke aktive Markierungen vorzusehen, beispielsweise mit elektrischen Markierungen versehene Sendekabel oder lichtemittierende Einrichtungen.Figure 3c shows an embodiment in which the rail B3 with im Spaced reflectors R are provided. In all cases, these are on-board Reading devices the active elements that emit electromagnetic radiation and this radiation is affected by the passive markings. But it is also possible to provide active markings on the route, for example with Transmission cables with electrical markings or light-emitting devices.
Die Anordnung der Markierungen entlang der Strecke ist vorteilhaft auf diejenigen Streckenabschnitte begrenzt, an denen eine hochgenaue Positionserfassung überhaupt erforderlich ist, also beispielsweise im Bereich der Entladeeinrichtungen von Güterwagen oder Behältern.The arrangement of the markings along the route is advantageous limited to those sections of the route where high-precision position detection is necessary at all, for example in the area of the unloading facilities of freight wagons or containers.
Als ausgewählte Markierung zur Kennzeichnung eines Meßstreckenbeginns kann beispielsweise eine am Anfang der Meßstrecke angeordnete punktförmig wirkende Übertragungseinrichtung vorgesehen sein. Lassen sich mit dieser Übertragungseinrichtung neben dem ausgewählten Signal weitere Daten übermitteln, so kann dem Fahrzeug beim Einfahren'in die Meßstrecke zusätzlich ein absolutes Ortskennzeichen übermittelt werden, das auf dem Fahrzeug beim Vorrücken in der Meßstrecke fortgeschrieben wird. Es ist aber auch möglich, auf gesonderte Übertragungseinrichtungen zu verzichten und stattdessen die ausgewählte Markierung für das Fahr- zeug durch das aufeinanderfolgende Ansprechen aller seiner Leseeinrichtungen zu definieren. Durch Auswerten der Ausgangssignale der Leseeinrichtungen in ihrer Phasenlage zueinander läßt sich auf dem Fahrzeug die jeweilige Fahrrichtung erkennen, so daß auch bei Fahrrichtungsumkehr innerhalb der Meßstrecke eine exakte Positionsbestimmung möglich ist.As a selected marking to identify the start of the measuring section can, for example, have a point-like effect arranged at the beginning of the measuring section Transmission device be provided. Can be done with this transmission device transmit further data in addition to the selected signal, the vehicle at Einfahrt'in the test section also transmitted an absolute location identifier that is updated on the vehicle when advancing in the test section. But it is also possible to do without separate transmission devices and instead the selected marking for the driving stuff through to define the successive response of all of its reading devices. By evaluating the output signals of the reading devices in their phase relation to one another the respective direction of travel can be recognized on the vehicle, so that also with If the direction of travel is reversed within the measuring section, an exact position determination is possible is.
Die Auswertung der von den Leseeinrichtungen abgegebenen Signale muß nicht zwangsweise auf dem Fahrzeug vorgenommen werden; sie kann auch an einer fernen Bewertungsstelle, beispielsweise einer Fernsteuerstation, stattfinden.The evaluation of the signals emitted by the reading devices must not compulsorily carried out on the vehicle; it can also be at a distant place Evaluation point, for example a remote control station, take place.
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