DE3619009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von Fahrzeugen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Einrichtungen dienen zur Spurführung und/oder Ortserkennung von Fahrzeugen und sind beispielsweise durch die DE-OS 29 20 181 bekannt. Diese Druckschrift betrifft eine Mel­ destellen-Einrichtung zum Erkennen eines bestimmten Ortes für nichtschienengebundene Fahrzeuge, die automatisch mittels eines längs der zu fahrenden Strecke verlegten, mit Wechselstrom ge­ speisten Leitdrahtes, dessen magnetisches Feld in an den Fahr­ zeugen angebrachten Sensoren gemessen wird, geführt werden. Zur Ortserkennung sind Meldeblöcke in Form von unterschiedlichen Schleifenausbildungen entlang der Fahrbahn vorgesehen, wodurch die erzeugte Feldstärke stufenweise geändert wird, um eine ent­ sprechende Änderung der Amplitude der Sensorausgangssignale zu erzeugen. Nachteilig ist, daß aufgrund von Fahrbahn­ unebenheiten Amplitudensprünge in einer Größenordnung auftre­ ten können, die die vorgesehene Treppenausbildung erreichen oder sogar übersteigen, so daß die Gefahr einer Fehlinterpreta­ tion und damit einer falschen Ortserkennung besteht.

Bei der Einrichtung nach dieser Druckschrift hat der An­ wender nicht die gern gewählte Möglichkeit, die Stromstärke zu ändern, um das Fahrzeug zu steuern, weil zwischen der stufen­ weise ortsabhängigen Änderung und der gewollten Änderung zur Steuerung nicht oder nur schlecht unterschieden werden kann.

Durch die US-PS 30 18 368 ist eine Einrichtung zur Ge­ schwindigkeitsermittlung und Geschwindigkeitssteuerung eines Fahrzeuges bekannt. Hierzu befindet sich in der Fahrbahn eine Geschwindigkeitssteuerleitung sowie eine horizontal verlegte Paralleldrahtleitung mit Kreuzungsstellen zur Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Leitern und zur Erzeugung von Zo­ nen verminderter Feldstärke. Auf dem zu steuernden Fahrzeug be­ findet sich ein Sensor, der die durch die Magnetfeldänderungen erzeugten Amplitudenänderungen zur Ortserkennung erfaßt. Die Frequenz der hieraus abgeleiteten Signale wird mit der Frequenz eines in die Steuerleitung eingespeisten Signals verglichen, um Abweichungen des Fahrzeuges von der Soll-Geschwindigkeit zu er­ kennen. Die Frequenzdifferenz wird dann dazu verwendet, die Ge­ schwindigkeit des Fahrzeuges an die Soll-Geschwindigkeit anzu­ passen. Nachteilig ist auch hier, daß Fahrbahnunebenheiten zu Amplitudensprüngen führen können, die zu falschen Ergebnissen bei der Geschwindigkeitsermittlung führen können. Außerdem kön­ nen andere die Leitergestaltung verändernde Einflüsse Amplitu­ denänderungen mit den gleichen Nachteilen verursachen.

Bei einer durch die DE-OS 25 00 792 bekannten Einrichtung zur Spurführung von Fahrzeugen wird ein Rückleiter in der glei­ chen Nut in der Fahrbahn verlegt, in der auch (senkrecht über dem Rückleiter oder horizontal neben diesem) der Speiseleiter verlegt ist. Hierdurch wird die sonst noch bei älteren Einrich­ tungen vorgesehene zweite Nut eingespart. Der Leiter wird von einem Wechselstrom durchflossen, wodurch um den Leiter ein ma­ gnetisches Wechselfeld erzeugt wird. Die Frequenz liegt etwa zwischen 5 und 100 kHz, und der Strom liegt üblicherweise bei 100 mA. Für die Spurführung soll der Leiter ein möglichst kon­ stantes magnetisches Feld abstrahlen. Das wird dadurch er­ reicht, daß der Effektivwert des Wechselstromes durch den Lei­ ter und der Abstand zwischen Leiter und Sensoreinrichtung kon­ stant gehalten wird und daß der Einfluß von Unregelmäßigkeiten in der Fahrbahn gering gehalten oder kompensiert wird. Für die reine Spurführung wird in der Regel ein konstanter Abstand zwi­ schen Leiter und Sensoreinrichtung von weniger als 100 mm und ein Mindestabstand des Leiters zu größeren Metallgegenständen von 20 mm eingehalten. Die Sensoreinrichtung weist zwei Spulen auf, die horizontal rechts und links über dem Fahrbahn-Leiter angeordnet sind. In Mittelstellung über dem Leiter sind die Spannungen beider Spulen gleich groß.

Die Summe beider Spannungen gilt als Referenzsignal. Die Differenz beider Spannungen zeigt die Abweichung des Fahrzeuges aus der mittigen Lage vom Leiter an. Dabei ist zu beachten, welche Phase das Differenzsignal zum Summensignal hat. Die Ab­ weichungen des Fahrzeuges vom Kurs betragen bei praktischen Ausführungen nur wenige Millimeter. Die Zuführung des Wechsel­ stromes zum Leiter erfolgt über rechtwinklig zur Fahrbahn ange­ brachte Zuleitungen, so daß die Sensorspulen an diesen Stellen die induktive Komponente des magnetischen Feldes nicht oder nur zum Teil aufnehmen. Eine Ortserkennung ist mit der bekannten Einrichtung nicht möglich.

Ferner ist eine Einrichtung zum Lenken eines frei bewegli­ chen Fahrzeuges durch die DE-OS 19 02 039 bekannt, bei der zwei parallele Linienleiter mit Wechselströmen unterschiedlicher Frequenz versorgt und mittels eines Umschalters so geschaltet werden, daß lediglich einer davon mit Strom versorgt wird. Hierdurch soll ein Fahrzeug von einer Haupt- auf eine Neben­ strecke geleitet werden.

Durch die US-PS 35 12 601 und 30 39 554 sind Führungsvor­ richtungen bekanntgeworden, bei denen die Fahrtstrecke ledig­ lich einen Leiter aufweist. An einer Abzweigstelle ist ein Schaltglied vorgesehen, um wahlweise oder abwechselnd Strom von der Hauptstrecke in die Nebenstrecke zu führen. Bei der aus der US-PS 30 39 554 be­ kannten Führungsvorrichtung ist eine Ortserkennung durch zusätzliche Spulen auf der Fahrtstrecke und dem Fahrzeug möglich.

Daneben sind noch Einrichtungen zur Ortserkennung allge­ mein bekannt, beispielsweise Lichtschranken, im Boden angeord­ nete Magnete und sogenannte Barcodeleser. Durch die DE- OS 32 42 551 sind Einrichtungen zur Identifizierung von Objek­ ten bekanntgeworden. Mit diesen Einrichtungen ist allerdings keine Spurführung möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit geringerem Aufwand eine Ortserkennung sicherer und von äußeren Einflüssen unabhängiger erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Aufgabenlösung sieht eine Erfassung von Phasenänderungen an vorbestimmten Orten entlang der Fahr­ strecke vor. Die Messungen solcher Phasenänderungen sind wei­ testgehend unabhängig von äußeren Einflüssen, insbesondere von Fahrbahnunebenheiten, so daß die Ortserkennung sicherer und eindeutiger durchführbar ist. Änderungen der Stromstärke, bei­ spielsweise zu Steuerungszwecken, haben keinen Einfluß auf die Phasenerkennung und damit auf die Ortserkennung.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer Einrichtung zur Spurführung von Fahrzeugen,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Steuerung von Fahrzeugen mit Ortserkennung und

Fig. 3 und 4 Prinzipschaltbilder bei der Einrichtung nach Fig. 2 eingesetzter erster Sensoranordnungen.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 der Zeichnung ist ein Leiter 1 zur Erzeugung eines magnetischen Differenzfeldes vorgesehen. Das unge­ störte magnetische Feld ist durch die Feldlinien 5 angedeutet. Der Leiter ist eine Paralleldrahtleitung mit senkrecht überein­ ander angeordneten Hin- und Rückleiter und ist in einer Nut 4 der Fahrbahn verlegt. Das Magnetfeld wird von Sensoren 3 einer Sensoreinrichtung 2 erfaßt und ist abhängig vom Abstand 6 zwi­ schen dem Leiter 1 und der Sensoreinrichtung.

Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, bei der zusätzlich zu den Sensoren 3, die die erste Sensoranordnung bilden, ein wei­ terer Sensor 20 als zweite Sensoranordnung vorgesehen ist. Der Hin- und Rückleiter der Paralleldrahtleitung 15, 16 ist an vorgebba­ ren Orten entlang der Fahrbahn zur Bildung von Leiterkreuzungen um 180° verdreht ausgebildet. Hierdurch wird die Phase des magnetischen Differenzfeldes an diesen Orten ge­ ändert. Durch die zweite Sensoranordnung 20 kann der Phasenwechsel der Paralleldrahtleitung beim Überfahren der Kreuzungs­ stellen erkannt werden. Der Sensor 20 ist in Fahrtrichtung vor oder hinter den beiden Sensoren 3 angebracht. Der senkrechte Abstand 6 aller Sensoren zum Leiter ist etwa gleich. Die Lage des oberen und unteren Leiters 15 und 16 (Hin- und Rückleiter) kehrt sich an den Kreuzungsstellen um. Mit der Änderung der Lage ist auch ein Phasenwechsel verbunden, der durch die Phase des Signals der zweiten Sensoranordnung in bezug auf die Phase des Summensignals der ersten Sensoranordnung (vgl. Beschreibung zu den Fig. 3 und 4) eindeutig erkannt wird. Dabei wird vorausgesetzt, daß der Sensor 20 etwa 30 mm oder mehr von den Sensoren 3 entfernt ist. Die Paralleldrahtleitung kann bei­ spielsweise eine symmetrische HF-Leitung sein, die beim Verle­ gen in der Nut der Fahrbahn nur an den vorgesehenen Stellen um­ gedreht werden muß, um so eine "Wegmarke" zu erzeugen. Am Streckenende werden die beiden Leiter 15, 16 direkt miteinander oder über einen Widerstand oder Kondensator (gestrichelt einge­ zeichnet) miteinander verbunden. Die Ausgangssignale der Sensor­ anordnungen werden einer nicht dargestellten Auswerteeinrich­ tung für die Ortserkennung und Spurführung zugeführt.

Die Fig. 3 zeigt eine mögliche Schaltung der Sensoren 3 und zugehörige Verstärker zur Differenzbildung in einem Diffe­ renzierer 7 und Summenbildung in einem Summierer 8. Die Summe ist wichtig, um einen Phasenbezug zur Differenzspannung zu er­ halten. Durch die Phasenlage der Differenz wird erkannt, ob das Fahrzeug rechts oder links vom Leiter, d. h. vom Fahrkurs, ab­ gewichen ist. Die Amplitude der Differenz ist ein Maß für die Größe der Abweichung.

Die Summenspannung kann auch durch einen gesonderten Sen­ sor 9 in der Sensoreinrichtung gewonnen werden, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Der mittig angeordnete Sensor 9 ist re­ lativ unabhängig von kleinen Kursänderungen. Die Feldänderungen werden über die Summenspannung festgestellt, da die Differenz­ spannung bei genauer Spurführung null ist. Die Differenzspan­ nung wird direkt erzeugt durch einen einzelnen, senkrecht ange­ brachten Sensor 37. Den Sensoren 9 und 37 sind jeweils Verstär­ ker 36 bzw. 38 nachgeschaltet.

Als Sensoren werden vorzugsweise Sensorspulen eingesetzt.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Steuerung von Fahrzeugen mit einer fahrbahn­ gekoppelten Einrichtung zur Abgabe von elektromagnetischen Si­ gnalen über wenigstens einen entlang der Fahrbahn verlegten, von Wechselstrom durchflossenen Leiter, mit entlang der Fahr­ bahn sich ändernder Leitergestaltung, wobei die Signale von ei­ ner auf dem Fahrzeug angeordneten Sensoreinrichtung erfaßbar sind, die zwei eine erste Sensoranordnung bildende Sensoren aufweist, deren elektrische, von Magnetfeldänderungen abhängige Signale einer Auswerteeinrichtung zur Ortserkennung und zur Er­ zeugung von Steuersignalen für die Spurführung des Fahrzeuges zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Leiter eine Paralleldrahtleitung (15, 16) mit etwa senkrecht übereinander angeordnetem Hin- und Rückleiter ist zur Erzeugung eines magnetischen Differenzfeldes,
• b) die Paralleldrahtleitung (15, 16) an vorgebbaren Orten entlang der Fahrbahn zur Bildung von Leiterkreuzungen um 180° verdreht ausgebildet ist zum Wechsel der Phase des magnetischen Differenzfeldes an diesen Orten,
• c) die Sensoreinrichtung (2) zusätzlich zu den beiden Sensoren (3; 9, 37) der ersten Sensoranordnung einen weiteren in Fahrtrichtung gesehen beabstandet vor oder hinter diesen beiden Sensoren angeordneten Sensor (20) als zweite Sensoranordnung aufweist und
• d) die elektrischen, von den magnetischen Differenzfeldern abhängigen Signale der beiden in Fahrtrichtung beabstandeten Sensoranordnungen (3, 9, 37; 20) der Auswerteeinrichtung zugeführt werden, die für die Ortserkennung die durch die Leiterkreuzungen bewirkten Phasenwechsel der elektrischen Signale der zweiten Sensoranordnung (28) gegenüber den Signalen der ersten (3; 9, 37) ermittelt und für die Spurführung die durch die seitliche Entfernung vom Leiter (15, 16) bewirkten Signaländerungen der ersten Sensoranordnung (3; 9, 37) ermittelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sensoranordnung (3; 9, 37) aus zwei seitlich neben der Paralleldrahtleitung (15, 16) angeordneten jeweils die horizontale Komponente des magnetischen Differenzfeldes erfassenden Sensoren (3) oder aus einem die horizontale und einem die vertikale Komponente des magnetischen Differenzfeldes erfassenden, jeweils im wesentli­ chen über der Paralleldrahtleitung angeordneten Sensor (9 bzw. 37) besteht und daß die zweite Sensoranordnung jeweils aus einem über der Parallel­ drahtleitung angeordneten die horizontale Komponente des magnetischen Differenzfeldes erfassenden Sensor (20) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine oder mehrere von den ortsabhängigen elek­ trischen Signalen gesteuerte Zeitmeßeinrichtung zur Mes­ sung der Zeit zwischen dem Auftreten zweier oder mehrerer die­ ser Signale vorgesehen sind, deren Meßsignale der Auswerteein­ richtung zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt werden.