DE3844616C2 - Neigungsmeßeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Neigungsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die erfindungsgemäße Neigungsmeßeinrichtung gibt hin­ reichend genau die Neigung eines Fahrzeuges wieder, wenn dessen Neigung gemessen werden soll. Da aber die Neigung des Fahrzeuges der Bahn entspricht, welche das Fahrzeug gerade durchfährt, bei Schienenfahrzeugen ent­ spricht die Bahn dem Fahrgleis, wird auch deren Neigung vermessen.

Neigungsmessungen dieser Art lassen sich bislang nur mit einer Masse durchführen, welche gegenüber der von dem Fahr­ zeug gebildeten Vergleichsmasse beweglich ist. Dabei kann es sich um eine feste oder eine flüssige Masse handeln, wie sie in einem mechanischen oder einem elektrischen bzw. elektronischen Pendel Verwendung findet.

Solche Neigungsmesser sind allerdings dann problema­ tisch, wenn die Vergleichsmasse ihrerseits beschleunigt wird. Das ist beispielsweise bei Fahrzeugen die Regel und zwar bereits dann, wenn diese aus dem Stand bewegt werden, erst recht aber, wenn die Fahrzeuge eine vorge­ gebene Bahn mit wechselnder Neigung durchfahren. In diesen Fällen stellt sich nämlich die Masse nicht mehr auf den Erdschwerpunkt ein, solange die Beschleunigung andauert, wodurch Meßfehler entstehen. Diese können so erhebliche Größenordnungen annehmen, daß ein verwertbares Neigungssignal nicht mehr zustandekommt.

JP 60 - 233514 offenbart ein beschleunigungsunempfindliches Neigungsmeßgerät für Automobile, bei dem ein beschleuni­ gungsproportionales Signal aus der elektrischen Diffe­ rentiation des vom Geschwindigkeitssensor abgeleiteten Ge­ schwindigkeitssignais bestimmt und dazu benutzt wird, den Pegel des Ausgangssignals des Neigungssensors derart zu verändern, daß der Einfluß einer äußeren Beschleunigung auf den Neigungssensor kompensiert wird.

US-PS 3,047,962 betrifft eine Einrichtung zur Korrektur des Signals eines elektromechanischen Pendels, das einer äußeren Beschleunigung ausgesetzt ist. Dabei wird diese äußere Beschleunigung aus der in einem bestimmten Zeitrhythmus gemessenen Geschwindigkeitsänderung ermittelt.

Eine rechnergestützte Korrektur von Neigungsmeßgeräten in Bezug auf Fehler, die durch die Bahnbeschleunigung und durch die Zentrifugalbeschleunigung von Motorrädern hervorgerufen werden, wird in JP 60-22618 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Neigungs­ meßeinrichtung zu schaffen, welche auch unter äußeren Umständen, die einem Neigungsmesser nicht günstig sind, ein Ausgangssignal liefert, das die jeweilige Neigung des Fahrzeuges d. h. seiner Standebene oder seiner Bewe­ gungsbahn hinreichend genau wiedergibt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Gemäß der Erfindung wird das von der jeweiligen Aus­ lenkung der Masse, die die Neigung abbildet, gelieferte Neigungssignal nicht als Ausgangssignal benutzt. Der neue Neigungsmesser korrigiert das Signal vielmehr um die jeweilige Beschleunigung der Vergleichsmasse, bevor er ein Ausgangssignal abgibt. Diese Korrektur ge­ schieht vorzeichenrichtig. Wird also das Fahrzeug ab­ gebremst und dadurch die Masse aufgrund ihrer Trägheit aus einer durch die Neigung gegebenen Winkellage ausge­ lenkt, so ist das Ausgangssignal je nach Vorzeichen der Neigung (steigend oder fallend) um eben diese zusätzli­ che Auslenkung vermindert oder vergrößert. Die Neigungs­ meßeinrichtung liefert deswegen ein um die Funktion der Beschleunigung zeitgleich korrigiertes Ausgangs­ signal.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß man beispielsweise für den Untertagebetrieb besonders geeignete, relativ grobe Neigungsmesser verwenden kann, ohne daß die solchen Geräten eigene Ungenauigkeiten bei auftretenden Beschleunigungen unberücksichtigt bleiben.

Die Erfindung funktioniert auch bei Neigungsmessern, welche durch Erschütterungen der Vergleichsmasse ein verfälschtes Ausgangssignal liefern, wobei solche Er­ schütterungen sich als Beschleunigung der Ver­ gleichsmasse darstellen, wenn sie hinreichende Größenordnungen annehmen. Es geht dann nicht um die Feststellung der Größenordnung der Erschütterungen, sondern um die Korrektur ihres Einflusses auf die Messung der Neigung der Vergleichsmasse. Das kann z. B. bei Neigungsmeßwagen für Bahnanlagen oder bei Diebstahlsicherungen von Fahr­ zeugen notwendig werden, die unberechtigt abgeschleppt oder aufgeladen werden.

Es empfiehlt sich allerdings, bei der Verwirklichung der Erfindung auch von den Merkmalen des Anspruches 2 Gebrauch zu machen, weil hierdurch die Genauigkeit des Ausgangssignals von den Fehlern unabhängig wird, die durch den Tachogenerator in die Neigungsmessung gelangen. Dadurch ist man weitgehend von der Art des Tachometers unabhängig.

Es ist ferner sinnvoll, die neue Neigungsmeßeinrichtung so einzurichten, daß sie sich nach Bedarf justieren läßt, ohne daß in die eigentlichen Meßgeräte eingegrif­ fen zu werden braucht.

Im allgemeinen verlangt die Verwertung des korrekten Ausgangssignals für die Steuerung einer von dem Signal abhängigen Einrichtung eine Signalstärke, welche nicht ohne weiteres von dem Summierverstärker erreicht werden kann. Es kommt hinzu, daß man abgesehen von der Zeitsynchronisierung auch einen Abgleich des Ausgangssignals benötigt, welcher einen bestimmten Nullwert der Ausgangssignalfunktion fest­ legt, der natürlich in der Regel mit der Horizontalen übereinstimmt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus­ führungsbeispieles näher erläutert, welches in der Zeichnung wiedergegeben ist. Sie zeigt ein Schema einer Schaltung, welche zur Erfassung einer beschleunigungs­ kompensierten Fahrschienenneigung gemäß der Erfindung dient.

Gemäß der Zeichnung wird dem bei Beschleunigung eines Fahrzeuges abfallenden bzw. zunehmenden Meßsignal eines Neigungsmessers eine Umkehrfunktion überlagert. Diese Umkehrfunktion verhält sich hinsichtlich ihrer Steigung genau entgegengesetzt zu dem abfallenden Meßsignal des Neigungsmessers. Die Umkehrfunktion wird von einem Tachogenerator geliefert, dessen Signal mit V bezeichnet ist. Das Signal und die Umkehrfunktion liefern zusammen ein stabiles Ausgangssignal.

Das V-Signal wird zu diesen Zwecken, nachdem es einen Filter passiert hat und auf einen Vorverstärker gelangt ist, von dem mit D bezeichneten Differenzierer mit Vor­ zeichen versehen und kann daher als Signal zur beschleunigungs- bzw. verzögerungsabhängigen Auslösung einer Notbremse benutzt werden. Primär dient das mit a bezeichnete Korrektursignal zur Bereinigung des Ein­ flusses der Geschwindigkeitsänderungen in Schienenlängs­ richtung auf dem Neigungsmesser.

Das Signal des Neigungsmessers wird über einen Filter dem Summierverstärker S zugeführt, dem auch das a-Signal anliegt.

Die Filter nach dem Neigungsmesser und dem Tachogenera­ tor sind auf gleiche Fasenlagen der beiden Signale abzu­ gleichen, wobei die passende Amplitude durch die Ver­ stärkung von V1 eingestellt wird.

Bei optimalem Abgleich steht am Ausgang des Summier­ verstärkers S ein weitgehend stabiles Neigungssignal zur Verfügung. Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiel wird dieses Signal über einen Filter auf einen Ausgangsverstärker V2 geschickt, an dem auch ein Nullabgleich, wie dargestellt, vorgenommen werden kann.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Messung der Neigung von Fahrzeugen in Rich­ tung der Bahnbewegung, insbesondere von Schienenfahrzeugen, die eine elektronische Schaltung zur Korrektur von Fehlern des von einem Neigungssensor abgeleiteten Neigungssignals, welche aufgrund der Beschleunigung des Fahrzeugs entstehen, durch zeitsynchrone Überlagerung mit einem beschleunigungs­ proportionalen Signal, welches durch zeitliche Differentia­ tion des vom Geschwindigkeitssensor abgenommenen Geschwindigkeitssignals gewonnen wird, enthält, gekennzeich­ net durch zwei Filter und einen Vorverstärker (V1), mit denen die Phasenlage und der Pegel der Signale vom Geschwindig­ keitssensor und vom Neigungssensor aneinander angepaßt wer­ den, und durch einen Summierverstärker (S) zur Verstärkung der sich additiv überlagernden Signale des Neigungssensors und des beschleunigungsproportionalen Ausgangssignals des Differentiationselements.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Filter, einen Ausgangsverstärker (V2) und eine Schaltung zum Nullabgleich, die dem Summierverstärker nachgeschaltet sind.