-
Verfahren zur selbsttätigen Verkehrsregelung Zusatz zum Patent
660 5i8 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Änderung des
starren Signal-Wechselrhythmus einer Verkehrssignaleinrichtung mittels von den Verkehrsmitteln
gesteuerter Impulsgeber in Anpassung an die jeweils herrschenden Verkehrsverhältnisse
nach Patent 66o 5i8, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rhythmus der Signalumschaltung
verändert wird entsprechend dem jeweiligen Quotienten der innerhalb von Meßstrecken
auf den sich kreuzenden Fahrbahnen gezählten Fahrzeuge. Hierbei wird die Veränderung
des Rhythmus der Signalumschaltung dadurch bewirkt, daß man die Ablaufzeit der die
Umschaltung bewirkenden Einrichtungen durch Zu- oder Abschaltungen von Regelgliedern
beeinflußt, z. B, durch Bremsen, Vorschaltung von Widerständen bei motorischem Antrieb
u. dgl. Bei Verwendung einer Schaltwalze als Umschaltvorrichtung kann der Rhythmus
der Signalumschaltung auch verändert werden, ohne daß die Drehgeschwindigkeit der
Schaltwalze verändert wird, und zwar dadurch, daß man in bekannter Weise in axialer
Richtung über den Umfang der Walze verschieden lange Signalkontakte verteilt und
zum Zweck der Veränderung des Rhythmus die Schleifkontakte in axialer Richtung verschiebt.
-
Eine solche Schaltwalze kann in beliebiger Weise angetrieben werden,
vorzugsweise durch einen Elektromotor. Die Schaltwalze kann auch . mittels eines
elektromagnetischen Klinkwerkes angetrieben werden, welches seinerseits durch ein
in Selbstunterbrecherschaltung arbeitendes Relais betätigt wird. In diesem Fall
kann die Veränderung des Schaltrhythmus dadurch hervorgerufen werden, daß man der
Relaiswicklung als Regelglieder Kondensatoren parallel legt und diese zu- oder abschaltet,
oder indem man eine feste Schaltung zwischen dem Relais und einem Kondensator vorsieht
und zur Veränderung der Entladezeit dieses Kondensators Widerstände entweder ihm
vor- oder dem Relais nebenschaltet. Selbstverständlich kann die Schaltwalze nicht
nur für die Umschaltung von Signalen, sondern auch für andere durch die Art der
Anlage bedingte Schaltzwecke, z. B. für Umpolüng, b°nutzt werden, beispielsweise
um gleichzeitig oder gegebenenfalls phasenverschoben mit der Einschaltung des Zwischensignals,
z. B. des Gelblichtes, der den Rhythmus der Schaltung bestimmenden Vorrichtung ein
konstantes Regelglied, z. B. einen konstanten Widerstand, vorzuschalten. Dadurch
erreicht man, daß die Dauer des Zwischensignals unabhängig von der Länge der Hauptsignale
wird. Hierbei ist vorgesehen, daß die Größe dieses von
der Schaltvorrichtung
eingeschalteter. Regelgliedes auch von Hand verändert werden kann, so daß die Länge
des Zwischensigng,W beliebig eingestellt werden kann.
-
Die oben beschriebene Division der 7ah1 der auf beiden Fahrbahnen
verkehrenden Kraftfahrzeuge bzw. die Feststellung des Quotienten -wird erfindungsgemäß
mittels zweier Schrittschaltwerke erreicht, und zwar dadurch, daß mittels dieser
Schrittschaltwerke die den Rhythmus der Signalumschaltung bestimmenden Regelglieder
zu- oder abgeschaltet werden. Hierbei werden zweckmäßigerweise die Schrittschaltwerke
nicht ständig der gleichen Straße zugeordnet, sondern sie werden am besten, -wie
oben beschrieben, mit Hilfe der Schaltwalze vertauscht, so daß ein Schrittschaltwerk
ständig der jeweils gesperrten; das andere Schaltwerk ständig der jeweils freigegebenen
Straße zugeordnet bleibt. Die Schrittschaltwerke arbeiten nun derart, daß bei jedesmaligem
Passieren der Zählstelle durch ein Fahrzeug das zugehörige Schrittschaltwerk einen
Schritt vorspringt, wobei das der gesperrten Straße zugeordnete Schrittschaltwerk
pro Schritt mehr und mehr Regelglieder abschaltet, wodurch eine Beschleunigung der
Umschaltung erreicht wird, während das der freigegebenen Straße zugeordnete Schrittschaltwerk
pro Schritt mehr und mehr Regelglieder zuschaltet, wodurch die Signalumschaltung
hinausgeschoben wird.
-
Würde man hierbei durch die einzelnen aufeinanderfolgenden Schritte
der SchrittschaItwerke Regelglieder gleicher Größe zu-oder abschalten lassen, so
erhielte man auch hier wieder lediglich wie beim Gegenstand des Hauptpatents eine
additiv wirkende Anordnung, d. h. man würde nicht das Verhältnis der in beiden Richtungen
herrschenden Verkehrsdichten zueinander erfassen, sondern nur die einzelnen Fahrzeuge.
Sind z. B. im ersten Falle in der einen Richtung zwei Fahrzeuge, in der anderen
vier gezählt worden, so muß die Regelwirkung dieselbe werden wie bei sechs bnv.
zwölf Fahrzeugen; gleiche Verhältnisse der Verkehrsdichten- zueinander müssen auch
dieselben Regelwirkungen ergeben. Um dieses zu erreichen, sieht die Erfindung vor,
die den einzelnen aufeinanderfolgenden Schritten der Schrittschaltwerke zugeordneten
Werte der Regelglieder derartig; z. B. logarithmisch abzustufen, daß sich als regelnder
Faktor ein Quotient und nicht eine Differenz der gezählten Fahrzeuge ergibt. Es
handelt sich hierbei um einen Vorgang, der am besten mit dem Rechenvorgang auf einem
Rechenschieber, der auf logarithmischer Grundlage beruht, vergleichbar ist.
-
Würde man nun den entsprechenden Schritten der beiden Schrittschaltwerke
für die (' Freifahrt- und Gesperrtrichtung gleich große h=l#agarithmische Werte
der Regelglieder zut#N en, so würde man die auf der Freifahrt-:tung gezählten, zwischen
der Zählstelle '- cirid - der Kreuzung befindlichen Fahrzeuge '-gleich bewerten
mit den in der Gesperrtrichtung vor der Kreuzung angehaltenen Fahrzeugen. Das würde
aber den praktischen Verhältnissen nicht gerecht werden, da hierdurch eine zu geringe
Bewertung des Verkehrs auf der freigegebenen Straße eintreten würde. Die Erfindung
sieht deswegen vor, die Werte der den entsprechenden Schritten der beiden Schrittschaltwerke
zugeordneten Regelglieder sich verhalten zu lassen; wie, unter Annahme eines bestimmten
gleich starken und gleichmäßig verteilten Verkehrs auf beiden Fahrbahnen, die Zahl
der sich gleichzeitig in der Meßstrecke der freigegebenen Straße befindlichen Fahrzeuge
zu dem arithmetischen Mittel aus den zu Beginn und am Ende der Sperrung in der Meßstrecke
der gesperrten Straße befindlichen Fahrzeuge. Nimmt man beispielsweise an, daß auf
jeder der beiden Fahrbahnen pro Minute 6o Wagen verkehren und daß dieselben mit
einer Geschwindigkeit von io m pro Sekunde fahren, die Meßstrecke ioo m lang ist
und die normale, bei gleichmäßiger Belastung beider Straßen eingestellte Dauer des
Hauptsignals 25 Sekunden beträgt, so befinden sich auf der freigegebenen Straße
ständig io Fahrzeuge innerhalb der Meßstrecke, während sich auf der gesperrten Straße
zu Anfang der Sperrung io, zu Ende der Sperrung 35 Wagen, also im Mittel
22,5 Wagen befinden würden. Es muß demnach laut diesem Beispiel das einem
Schritt der freigegebenen Straße zugeordnete Regelglied 2,25 rnai so groß bemessen
werden wie das entsprechende Regelglied des Schrittschaltwerkes der Sperrstraße.
Bei Zugrundelegung einer höheren Fahrgeschwindigkeit i als der beispielsweise angenommenen
müßte das Größenverhältnis, d. h. die Ausgleichsziffer, zugunsten der relativ wenigen
Fahrzeuge der Freistraße entsprechend größer werden, da in diesem Fall trotz gleichbleibender
Verkehrsfrequenz die Zahl der innerhalb der Meßstrecke der Freistraße befindlichen
Fahrzeuge kleiner würde. Ein gleiches würde selbstverständlich bei einer Verkleinerung
der Länge der Meßstrecle, d: h. der Strecke vom Punkt der Zählung bis zur Kreuzung,
eintreten.
-
Es ist selbstverständlich auch möglich, den Grad der Empfindlichkeit
der Anlage beliebig einzustellen, d. h. -die maximalen Schaltzeiten durch mehr oder
minder große Quotienten erreichen zu lassen. Erfindungsgemäß geschieht
dies,
indem man das Verhältnis der Größe des einem Schritt zugeordneten Regelgliedes zur
Gesamtgröße aller Regelglieder verändert. Die Erfindung sieht deshalb vor; pro Schrittschaltwerk
mehrere in der Größen einteilung verschiedene Folgen von Regergliedern vorzusehen,
von denen eine Folge wahlweise von Hand einzuschalten ist.
-
Die Erfindung sieht weiter vor, außer den von den Schrittschaltwerken
ein- oder ausgeschalteten Regelgliedern ein von Hand wahlweise einstellbares Regelglied
vorzusehen, einen konstanten Widerstand, Kondensatoren o. dgl., durch welches die
maximal zulässige Dauer der Hauptsignale bestimmt wird.
-
Da gemäß vorliegender Erfindung eine fließende Regelung des Verkehrs
erreicht werden soll, dürfen Fahrzeuge, die auf der freigegebenen Straße die Kreuzung
bereits passiert .haben, ihren Einfluß nicht mehr geltend machen, d. h. daß diejenigen
Fahrzeuge, die die Zählstelle passiert und das Schrittschaltwerk einen Schritt vorgestellt
haben, beim Passieren der Kreuzung zurückgezählt werden müssen. Das kann entweder
bewirkt werden, indem man an der Kreuzung eine zweite Zählstelle anbringt, welche
die Rückzählung bewirkt, .oder erfindungsgemäß bedeutend einfacher, indem man durch
automatische Mittel das Fahrzeug nur für die Zeitdauer in der Zählung beläßt, die
durchschnittlich zum Durchfahren des Weges von der Zählstelle bis zur Kreuzung erforderlich
ist. Hierbei muß ganz allgemein erwähnt werden, daß selbstverständlich der Abstand
der Zählstelle von der Kreuzung so bemessen werden muß, daß sämtliche bei de? Sperrung
der Straße ankommenden Fahrzeuge die Zählstelle passieren können und erst zwischen
Zählstelle und Kreuzung zum Halten kommen.
-
Laut vorliegender Erfindung kann die Rückschaltung des Schrittschaltwerkes
dadurch erzielt werden, daß der Impuls für die Rückschaltung von dem die Zählstelle
passierenden Fahrzeug vorbereitet wird, wobei jedoch die Auslösung bzw. Übertragung
des Impulses auf das Schrittschaltwerk mittels einer Verzögerungseinrichtung erst
nach Ablauf der durchschnittlichen Fahrzeit zwischen Zählstelle und Kreuzung erfolgt.
-
Die Erfindung sieht weiter vor, der nach Aufhebung des Gesperrtsignals
in einer Verkehrsrichtung einsetzenden Freifahrtperiode eine Mindestdauer zu geben,
die abhängig ist von der Anzahl der Fahrzeuge, welche sich während der Gesperrtperiode
vor der Kreuzung angesammelt haben, und die ausreicht, daß sämtliche angesammelten
Fahrzeuge die Kreuzung passieren können. Diese Mindestzeit wird dadurch erzielt,
daß ein Kondensator eine von der Zahl der angesammelten Fährzeuge abhängige Ladung
erhält und daß dieser Kondensator im Augenblick der Umschaltung auf Grün für die
Dauer seiner Entlädezeit über ein Relais ein gegebenenfalls auch von Hand einstellbares
konstantes Regelglied einschaltet, so daß die eigentliche, vom Quotienten der Fahrzeugmengen
beeinflußte Regelung erst nach Ablauf dieser Zeit einsetzt. Hierbei kann die Aufladung
des Kondensators dadurch bewirkt werden, daß das von der Gesperrtstraße her verstellte
Schrittschaltwerk einen zweiten Arm besitzt,.der eine der Stellung des Schrittschaltwerkes
und damit der Wagenzahl entsprechende Spannung einschaltet.
-
Fig. r zeigt eine beispielsweise Schaltungsanordnung der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Signale durch eine elektromagnetisch angetriebene
Schaltwalze geschaltet, deren Schaltrhythmus durch Vorschaltung von Widerständen
verändert wird. Aus dein Schaltbild ist ersichtlich, wie die einzelnen Steuerorgane
voneinander abhängen. Damit die Darstellung nicht an Übersicht verliert, ist die
Schaltwalze selbst nicht eingezeichnet und die von ihr betätigten Kontakte sind
auseinandergezogen und in die entsprechenden Stromkreise eingezeichnet worden. Zur
besseren Kenntlichmachung tragen die Kennbuchstaben dieser Kontakte einen waagerechten
Strich. Weiter sind die Relaiswicklungen mit großen Buchstaben, die dazugehörigen
Kontakte mit denselben kleinen Buchstaben bezeichnet worden.
-
Die in Fig. r durch eine strichpunktierte Linie verbundenen Schaltarme
sind mechanisch miteinander starr verbunden und werden von denselben Drehmagneten
angetrieben.
-
In Fig. a ist in einem besonderen Diagramm die Aufeinanderfolge der
von der Schaltwalze bewirkten Schaltungen bzw. deren Abhängigkeit von der Winkelstellung
der Schaltwalze angegeben. Hierbei sind von oben nach der Mitte die für eine Fahrtrichtung
notwendigen Schaltungen und von unten nach der Mitte die für die andere Fahrtrichtung
notwendigen Schaltungen angegeben.
-
Jeder Fahrtrichtung ist im gewissen Abstand vor der Kreuzung auf jeder
Fahrbahn j e eine Kontaktschwelle zugeordnet. Alle Kontaktschwellen einer Richtung
sind parallel geschaltet und wirken auf ein gemeinsames Impulsrelais IRA bzw. IRB.
Dabei soll das Relais IRB den Kontaktschwellen der Nord-Süd-Richtung, IRA der Ost-West-Richtung
zugeordnet sein.
-
Ein sich in der Nord-Süd-Richtung bewegendes Fahrzeug soll sich bei
grünem Licht der Kreuzung nähern. Beim Überfahren
einer Kontaktschwelle
wird das Relais IRB stoßweise erregt und schließt den Kontakt ir$. Über d n St_oinkreis:
Erde, irB, uF" DF,., Plus wird der Drehmagnet DF, bet"tigt und dreht seine Kontaktarme
Fr, und Fr2 um einen Schritt weiter. Die in derselben Periode in der Ost-West-,
der zur Zeit gesperrten Richtung ankommenden Fahrzeuge verstellen über Erde, rA,
uF,, uS1, Dsp, Plus die drei Arme des Schrittschaltwerkes Sp. Die zu irA bzw. irB
parallel liegende Widerstandkondensatorkombination dient zur F unkenlöschung. Dabei
schaltet Sp beim Vorwärtsschreiten Teile eines im Ampelmotorstromkreise liegenden
Widerstandes RSp, ab und Fr Teile eines Widerstandes RF", in den Ampelmotorstromkreis
zu. Die Größe der schrittweise eingeschalteten Widerstände entspricht hierbei den
oben gemachten Angaben; sie sind logarithmisch abgestuft und die von Fr, eingeschalteten
Schritte sind 2,25mal größer als die von Spl eingeschalteten. Die Drehzahl des Ampelschaltmotors
wird somit entsprechend dem Ouotienten aus den tatsächlichen Verkehrszahlen geregelt.
-
Aus dem Diagramm Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Kontakt rü während
dieser Periode geschlossen ist. Beim jedesmaligen Ansprechen von IRB_ wird auch
das Relais C erregt: Erde, irB, uF,, rü, C, Plus. Der Kontakt-c dieses Relais liegt
am Kontaktarm L eines Schrittschaltwerkes SR. Dieser Arm gleitet über eine Anzahl
Kontakte, an denen je ein Kondensator liegt. Beim jedesmaligen Ansprechen von C
wird also der Kondensator aufgeladen, auf dessen Kontakt sich der Schaltarm gerade
befindet. Das Schrittschaltwerk SR wird durch eine später beschriebene Anordnung
dauernd angetrieben und läuft während der zur Zeit besprochenen Signalperiode mit
konstanter Geschwindigkeit um: Ein zweiter Kontaktarm dieses Schrittschaltwerkes
ist gegenüber dem ersten um einen bestimmten Winkel versetzt angeordnet. Dabei entspricht
die Zeit; die das Schrittschaltwerk für die Drehung um diesen Winkel benötigt, der
mittleren Überquerungsdauer der Kreuzung. Dieser zweite Arm liegt am Gitter einer
Verstärkerröhre h2. Diese Röhre ist im Ruhezustand über den Widerstand W2 verriegelt.
Erreicht nun der Kontaktarm den Kontakt des eben aufgeladenen Kondensators, so wird
das Gitter vorübergehend positiv, und es fließt von Plus, zoo über RZ, h2 Minus
ein Anodenstrom, der das Relais RZ zum Ansprechen bringt. Der Kontakt r, -dieses
Relais schließt den 'Stromkreis : Erde, rz, Il, RD, Plus, und der Rückdrehmagnet
RD dreht die Kontaktarme des Schrittschalt Werkes Fr um einen Schritt zurück.
Das Schrittschaltwerk SR wird von dem Drehmagneten DsR gedreht: DSR liegt über den
Kontakt I eines Relais ADSR am Plus. ADSR liegt im Stromkreis Erde; S2, 2, ADSR,
Plus, es liegt also, da Schalter S2 geschlossen ist, über seinen Kontakt 2 in Selbstunterbrecherschaltung,
dreht also SR im selben Rhythmus. Parallel zur Wicklung von ADSR liegt über den
in der besprochenen Signalperiode geschlossenen Schaltwalzenkontakt II ein Kondensator.
Da bei jedesmaligem Abfallen des Kontaktes 2 dieser Kondensator erst aufgeladen
werden muß, bevor ADSR ansprechen kann, wird die Umlaufgeschwindigkeit von SR verzögert.
-
Nach einer gewissen Drehung schaltet die Ampelschaltwalze auf Gelb
um und legt dabei den Kontakt g an 2. Der Motor läuft daher während dieser Periode
mit konstanter Drehzahl, die durch den Widerstand Rgelb bestimmt ist (Stromkreis:
Netz b, Rgelb, 92, 11T, S1, Netz a). Gleichzeitig schalten die -Kontakte
us und up um. irA liegt jetzt über uF, an DF, und irB über us" an Dsp. Kurzzeitig
schließt auch der Kontakt e. Dieser liegt einerseits: am dritten Arm des Schrittschaltwerkes
Sp: Dieser Arm gleitet über Kontakte, die an einem Spannungsteiler Rsn? liegen.
Der Kontaktarm SA, der vorher durch die von der Sperrstraße herrührenden Impulse
um einen bestimmten Betrag vorwärts gedreht worden ist, greift an diesem Spannungsteiler
eine bestimmte Spannung ab und legt sie über f an den Kondensator K1. Kontakt
L
öffnet nach kurzer Drehung der Schaltwalze wieder. Kurz darauf schließt
die Schaltwalze die Kontakte h, und hF und legen Erde an die Kontaktbänke der Schaltarme
Sp., bzw. Fr.. Stehen diese Arme nicht in der Anfangsstellung, so wird folgender
Stromkreis geschlossen: Erde, h$, Kontaktbank Spe, dsp, Dsp, Plus bzw. Erde; hp,
Kontaktbank Frz, dF" DF" Plus. Die Kontakte dsp bzw: drr werden bei jeder Erregung
von Dsp bzw. DF, geöffnet, sie stellen also Selbstunterbrecherkontakte dar. Die
Drehmagnete drehen ihre Schaltarme bis in die Anfangs- 1 stellung. In dieser haben
die Schaltarme Spe bzw. Fr, die Kontaktbänke verlassen, sie stehen auf einem Nullkontakt
und haben somit den oben beschriebenen Antriebsstromkreis aufgetrennt.
-
Da das Rüclidrehen der -Schrittschaltwerke sehr schnell vor sich geht,
schließt die Schaltwalze die Kontakte hs und hp nur kurzzeitig. Nach dem Offnen
dieser Kontakte wird II geöffnet und I in die Stellung 2 umgelegt. TI schaltet den
Kondensator ab; ADSR kann
nun unverzögert ansprechen und dreht über
DSR das Schrittschaltwerk SR schnell durch. Die auf den Kondensatoren KSR noch vorhandenen
Ladungen rühren von den Fahrzeugen her, die sich bei der Umschaltung auf Gelb zwischen
Kontaktschwelle und Kreuzung befinden und nun vor der Kreuzung warten. Um diese
Fahrzeuge bei der Regelung der kommenden Gesperrtzeit zu berücksichtigen, veranlassen
die Kondensatorladungen in der vorher für RD besprochenen Weise eine ihrer
Menge entsprechende Anzahl Schritte des Schrittschaltwerkes Sp der Sperrstraße.
Stromkreis: Erde, yz, 72, Ds", Plus. Bei der Weiterdrehung schließt
die Schaltwalze den Kontakt TI wieder und legt I _nach i. Bei der Umschaltung auf
Rot wird g wieder in Stellung 1: gebracht und rü geschlossen. Durch e wird das Gitter
der Röhre T% 1 an den Kondensator K1 gelegt, das Gitter wird positiv, und die im
Ruhezustand über LV, verriegelte Röhre läßt einen Strom durch, der das im Anodenkreis
liegende Relais VR zum Ansprechen bringt. Da die Kondensatorladung über W1 abfließt,
kommt das Relais VR nach einer gewissen Zeit wieder zum Abfallen. Diese Zeit entspricht
der vorher durch Spg an Rs"" abgegriffenen Spannung, stellt also eine Funktion der
Anzahl der vorher auf der Sperrstraße angekommenen Fahrzeuge dar. Während dieser
Zeit legt VR durch seinen Kontakt vr einen Zusatzwiderstand R,,.ü,t in den Stromkreis
des Schaltwalzenantriebsmotors. Die Umlaufgeschwindigkeit der Schaltwalze wird dadurch
verringert, so daß die vorher bei Rot angekommenen Fahrzeuge die Kreuzung mit Sicherheit
passieren können. Der Kontakt bleibt bis kurz vor der neuen Umschaltung auf Gelb
geschlossen. Alle übrigen Kontakte befinden sich in derselben Stellung, wie sie
vorher bei Grün besprochen wurden, nur daß irA jetzt über ur2 am Schrittschaltwerk
Fi# der Freistraße und iyB über zcs; am Schrittschaltwerk Sp der Gesperrtstraße
liegt. Entsprechend verlaufen auch die weiteren Vorgänge unter Umtausch der Richtungen
analog wie dort besprochen.