SE438993B - Kollisionsforhindrande anordning for en transportanleggning - Google Patents

Description

7808379-7 , 2 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att eliminera denna nackdel och åstadkomma en kollisionsförhindrande anordning, som tillåter en minskning av tidsintervallet mellan fordon till det minsta möjliga med hänsyn till nödbromsníngsegenskaperna och som gör det möjligt att undvara anordningar för detektering av passe- rande fordon.

Detta ernås medelst den kollisionsförhindrande anordningen enligt uppfinningen genom att varje bakre sektion av spåret är för- sedd med organ för mätning och beräkning av kontinuerliga signa- ler representerande läget (xz) och hastigheten (V2) av det på sek- tionen befintliga fordonet, att varje främre sektion är försedd med andra organ för mätning och beräkning av en kontinuerlig sig- nal representerande läget (x1) av det på den främre sektionen be- fintliga fordonet och att en behandlings- och signaleringsenhet är anordnad att mottaga nämnda signaler och är försedd med organ för indikering av det bakre fordonets längd (L) och nödbromsnings~ förmåga, vilken enhet är inrättad att avge en signal, i händelse av risk för en kollision då avståndet (x1-xz-L) mellan fordonen är mindre än eller lika med nödbromsningssträckan för det bakre fordo- net som rör sig med hastigheten (V2).

Föreliggande uppfinning är baserad på insikten om att det vid en anläggning med ett aktivt spår och passiva fordon är möj- ligt att på marken få kontinuerlig information avseende de olika fordonens läge utan att det är nödvändigt att överföra signaler mellan fordonen och marken eller från ett fordon till ett annat.

Anläggningen kan vara av den typ, där fordonen drages på transport- sträckor medelst linor och på stationerna medelst hjul, men även endast hjul eller endast draglinor eller analoga anordningar kan förefinnas, varvid skillnaderna i hastighet mellan fordonen beror på användandet av flera linor eller hjul utan någon mekanisk för- bindelse mellan dessa. Förbindelsen mellan fordonet och drivsyste- met, särskilt vad gäller linor eller hjul, måste givetvis vara per- manent. Den kollisionsförhindrande anordningen enligt uppfinning- en syftar närmare bestämt, men icke uteslutande, till att skydda vid en stations perrong väntande fordon genom övervakning av det efterföljande fordonets ankomst på sådant sätt att sistnämnda for- don alltid kan bromsas och eventuella hopstötningar undvikas. Den- na övervakning åstadkommes genom att man med varje framförvarande fordon exempelvis vid en perrong fiktivt associerar en gränshastig- hetskurva, som för varje bakomvarande fordon definierar den för detta maximalt tillåtna hastigheten, vilken hastighet fortfarande 78Û8379-7 3 tillåter nödbromsning utan kollision. Gränshastighetskurvan som skyddar det främre fordonet mot kollision åtföljer detta fordon, då detsamma startas, i och för åstadkommande av minsta möjliga in- tervall mellan fordon och således maximal transportkapacitet. Det är en fördel, då man definierar gränshastighetskurvan, att man inte tar hänsyn till det främre fordonets minimibromssträcka, eftersom ett plötsligt stopp kan äga rum i full hastighet av någon yttre an- ledning, särskilt en urspårning.

Genom att man betecknar det främre och det bakre fordonets position med X1 respektive X2 och deras längd med L, inses att av- ståndet mellan åe båda fordonen, dvs. X1 - L - X2, måste vara stör- re än nödbromssträckan, som är lika med å? /\2V22 + (1 + E) GXVQ +X1(2s/1 + 1), där fï är nödretardationen, 6 bromstillslagstiden, det bakre fordonets nominella hastighet, Ä en koefficient för tillåten överhastighet och yí det bakre fordonets acceleration.

Villkoret för utlösning av den kollisionsförhindrande anord- ningen är därför Ä2V2+(1+í-)6/\V2+ X19?(Ä-+1)+x2 i... 1 __ 21-1 2 p 2~p Termerna |W, ?\, 6, X/ och L är de variabler, som skall mätas, for- mas och inmatas i beräkningskretsarna. Variablerna X2, V2 och VQL beräknas med ledning av data, som uppsamlats från det bakre fram- drivningsorganet, exempelvis bromslinan, medan variabeln X1 inkre- _ menteras på basis av data, som uppsamlats från det främre framdriv- ningsorganet, exempelvis accelerationslinan.

De elektroniska kretsarna för beräkningen av elementärvariab- lerna, övriga beräkningskretsar samt jämförelsekretsen är företrä- desvis dubblerade och resultatens giltighet bekräftas med hjälp av komparatorer i och för att praktiskt taget eliminera varje felrisk.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning, på vilken fig. 1 är ett hastighets- och lägesdia- gram vid en station, varvid retardations- och accelerationskurvor- na representeras av heldragna linjer, medan skyddskurvorna repre- 78083 79-7 H senteras av streckade linjer, fig. 2 visar ett blockschema över has- tighetsdataberäkningskretsarna, fig. 3 visar ett hlockschema över hastighetsdatakvadreringskretsarna, fig. Ä visar ett blockschema över lägesdataberäkningskretsarna, fig. 5 visar ett principiellt kopplingsschema över räknekretsen, fig. 6 visar ett blockschema över jämförelsekretsen och fig. 7 är en planvy över en station i anläggningen.

I fig. 1 visas de efter varandra följande lägena av fordonen på en station som abskissor på linjen x, varvid punkten O motsvarar början av ett fordons retardation, medan punkterna A och C motsva- rar stoppunkten respektive slutet av accelerationen för ett fordon.

Hastigheterna visas som ordinator, varvid kurvan 2 illustrerar den normala retardationen av ett fordon vid färd på retardationssektio- nen, medan kurvan 1 illustrerar accelerationen av ett fordon vid färd pä acceleratíonssektionen. De båda kurvorna 1 och 2 möts vid stoppunkten A, som representerar exempelvis läget av ett stoppat fordons front. En punktstreckad linje 1' visar accelerationskur- van för det främre fordonets bakparti, vilken kurva härledes ur kurvan 1 genom den omräkning av en sträcka L motsvarande fordonens längd. Det inses lätt att det bakomvarande fordonet riskerar att träffa det främre fordonet inom den zon där kurvorna 2 och 1' skär varandra. Denna risk elimineras så snart som det främre fordonet passerat punkten B med abskissan A + L, där fordonets bakparti re- dan passerat stoppunkten A. Denna risk föreligger icke heller så länge som det bakomvarande fordonet befinner sig på ett avstånd, som är tillräckligt för nödbromsning,.från en punkt A' motsvarande ett stoppat fordons bakparti. Om man betecknar fordonens hastig- het vid inträdet på retardationssektionen och vid utträdet från accelerationssektionen med V och en överhastighetskoefficient med ï\, blir fordonets maximihastighet lika med )\V, varvid gränsöver- hastighetskurvan SVA representerar nödretardationen av ett vid maximihastigheten WN'framfört fordon för att stoppa detta vid punkten A'. Ett i punkten A stoppat fordon skyddas således mot en eventuell kollision så länge som det efterföljande fordonet, som befinner sig på retardationssektionen, förblir inom de grän- ser, som definieras av överhastighetskurvan SVA. Då det skyddade fordonet startar och när exempelvis abskissan X1, åtföljer gräns- överhastíghetskurvan sistnämnda fordon under dess färd, vilken kur- va motsvaras av kurvan SV¿1 i fig. 1. Gränsöverhastighetskurvan SVÉ motsvarar abskissan B.

Den kollisionsförbindrande anordningen kontrollerar perma- 7808379-7 5 nent att det efterföljande fordonet hålles inom skyddskurvorna.

Av särskilt fig. 7 framgår det att anläggningen innefattar en kontinuerligt med transporthastigheten V löpande huvudlina, till vilken fordonen kopplas på transportsektionerna av ett spår 92.

Fordonet bortkopplas från huvudlinan 90 vid infarten till en sta- tion och kopplas till en bromslina 12 för att stoppa fordonet i punkten A, där ett nytt kabelbyte genomföres i och för att koppla fordonet till en accelerationslina QH, som bringar fordonet till hastigheten V vid utfarten från stationen. Alla försiktighetsmått vidtages för att hindra kopplingsgriporganen från att glida på kab- larna 12 och 9N och fordonen från att ändra rörelseriktning. Broms- linan 12 löper över linskivor 96 och 98, av vilka åtminstone den ena är driven. Skivans 96 axel driver en givare 10', medan skivans 98 axel driver en givare 10, som mäter kabelns 12 förflyttning.

Den kollisionsförhindrande anordningen utlöses på ovan beskri- vet sätt, då följande villkor är uppfyllt: 2 å-'å-Äzvgg + (1 +-;y=,-1-)e7\v2 +)(19í(%,í+ 1) + X2 -xl + Lzo.

Det främre fordonets hastighet V1 uppträder icke i ovanstående ut- tryck, eftersom det accepteras att detta fordon kan stoppas momen- tant. Detta antagande tillför normalt en säkerhetsmarginal.

Variablerna X2, Vä och V22 svarar mot det på retardationssek- tionen befintliga fordonet och härledes ur fordonets framdrivnings- organ, särskilt bromslinan 12. Variabeln xl tillhör det främre for- donet på acoelerationslinan och härledes ur accelerationslinans 9H rörelse.

Fig. 2 visar ett blockschema över kretsarna för beräkning av hastigheten V2. Givaren 10 mäter kabelns 12 förflyttning, som mot- svarar förflyttningen av det till kabeln kopplade fordonet. Giva- ren 10 är av pulstyp och matar ett första behandlingssystem med en helvågslikriktarkrets lä och en formningskrets 16, som åstadkommer fyrkantssignaler, vilka tillföres en frekvens-spänningsomvandlare 18, som avger en analog signal representerande hastigheten V2. Det- ta första behandlingssystem är icke helt säkert i sig självt. För att begränsa felriskerna är systemet duplicerat, varvid den andra givaren 10' mäter kabelns 12 förflyttning och matar ett med det första behandlíngssystemet identiskt, andra behandlingssystem.

De data som avges av de båda systemen tillföras och jämförrr I en komparator 20. Denna påverkar ett relä 22, vars kontakter 2H ingår i en icke visad, allmän övervakningskrets. Komparatorn 20 àscszve-7 6 kontrollerar likheten hos de båda systemens utsignaler och beordrar, vid olikhet, brytning av kontakterna 24 som tecken på ett fel. An- vändandet av två identiska, oberoende system för beräkning av samma data gör det mycket osannolikt att en driftstörning skulle kunna uppträda, vilken vid samma tidpunkt ger upphov till identiska utsig- naler från de båda systemen.

Om sannolikheten härför fortfarande är alltför hög, är det möjligt att öka antalet parallellkopplade, identiska system, vilka parvis kontrolleras medelst komparatorer. Givarna 10 och 10' är monterade på av varandra oberoende axlar i och för att signalera ett fel till följd av brott på någon av dessa axlar. Sannolikheten är låg för ett samtidigt brott på båda axlarna.

Fig. 3 visar ett blockschema över kretsarna för beräkning av kvadraten av hastigheten V2. Blockschemats allmänna uppbyggnad år av samma typ som för föregående funktion, dvs. två identiska system 26 och 26' övervakas medelst en komparator 28, som styr ett kontroll- relä 30, vars kontakter 32 hålles slutna så länge som de av systemen 26 och 26' avgivna signalerna är identiska. Kontakterna 32 ingår i övervakningskretsen. Vart och ett av systemen 26 och 26' innefat- tar två kretsar, nämligen en analog, elektronisk multiplikator 3ü respektive 3Ä. som utför funktionen (XY)/10, och en operationsför- stärkare 36 respektive 36' med förstärkningen 10. En total nog- grannhet av storleksordningen 1% kan för tillfället erhållas med denna typ av krets, vilken noggrannhet är tillräcklig för denna tillämpning. Det är V2, dvs. den av komparatorn 20 godkända utsig- nalen, som användes som insignal för denna krets och påtryckes mul- tiplikatorernas 3Ä och 34' ingångar X och Y.

Blockschemat över lägesdataberäkningskretsen för beräkning av X1 eller X2 visas i fig. U. Kretsen består av två identiska system 38 och 38', vilka jämföres med varandra med hjälp av en komparator H0, som utför samma funktioner som i föregående fall och påverkar ett relä 42 med kontakter H4 i övervakningskretsen.

Varje system 38 respektive 38' har på sin ingång en förflyttnings- givare av pulstyp, vilka givare kan utgöras av givarna 10 respekti- ve 10' i fig. 2 för X2.

Utgången från respektive givare 10 och 10' är ansluten till en stokastisk omvandlare H6 respektive H6', vars utgång avger Läges- datainformationen. Den krets som är förbunden med accelerations- linan 12 avger X1 och den som är förbunden med bromslinan 9Ä X2.

Omvandlaren H6 respektive Ä6' innefattar en klocka H8, som påver- kar en räknare 50, vars utsignal jämföres i en komparator 52 med ?eoss79~7 7 utsignalen från en huvudräknare BR, som räknar de av givaren 10 respektive 10' avgivna pulserna. Utsignalen från komparatorn 52 integreras i en integrator 56, som avger en analog signal i motsva- righet till läget X1 eller X2. Denna krets utgöres av en konventio- nell digital-analogomvandlare.

De beräknade, grundläggande signalerna, vilka uppträder över ovannämnda kretsars utgångar, dvs. X1, X2, V2 och V22, påtryckes en i fig. 5 visad räknekrets, som beräknar uttrycket x1-x2-(1+-fií .e/\v2-å-A2Vo2 Även denna krets innefattar tvâ identiska system 58 respektive 58', vilkas utsignaler jämföres i en komparator 60, som påverkar ett relä 62 med i övervakningskretsen ingående kontakter 6Ä. Vart och ett av systemen 58 och 58' innefattar förstärkare med inställbar förstärk- ning. Förstärkaren 66, som mottager signalen X1, har förstärknings- faktorn 1. Förstärkaren 68, som mottager signalen xâ, har förstärk- níngsfaktorn -1, förstärkaren 70, som mottager signalen V2, har för- stärkningsfaktorn - (1 + 7¶í)7\9 och förstägkaren 72, som mottager signalen V2“, har förstärkningsfaktorn - É--.

Förstärkarnas 66-72 utgångar är anslutna till en summerings- krets 7ü, vars utsignal E motsvarar ovannämnda uttryck och påtryc- kes en i blockform i fig. 6 visad jämförelsekrets. Den analoga sig- nalen E omvandlas medelst en omvandlare 76 till en serie kalibrerade pulser, vilkas period representerar värdet av signalen E. Dessa pulser jämföres i en enhet 78 med en fast tidbas, vars period be- stämmes av värdet av 62 Yi L+ Y1~2-.<--+1>, f' vilken period utgör en tröskelperiod. Så länge som pulsernas E pe- riod är större än denna fasta baströskel, påverkar enheten 78 ett relä 80 i och för att hålla dess kontakter 82 slutna. Enhetens 78 periodtröskel övervakas medelst en säkerhetsperiodväljare Sü, som arbetar tillsammans med en säkerhetstidkrets. Jämförelsekretsen är företrädesvis så konstruerad att ett eventuellt fel resulterar i att reläet 80 slår ifrån med åtföljande, ofarlig nödbromsning.

Kretsen kan givetvis dubbleras pä ovan beskrivet sätt.

Det synes onödigt att beskriva komponenterna i de olika kret- sarna, vilka är i och för sig välkända, liksom den kollisionsför- hindrande anordningens funktion, som torde vara uppenbar från det ovan anförda.

Claims (6)

7908379-7 8 Såsom exempel kan för de ovannämnda kretsarna lämpliga kompo- nenter liksom deras beteckning och tillverkare nämnas: KOMPONENT BETECKNING TILLVERKARE frekvens-spännings- spännings-frekvens- Burr-Brown omvandlare 18 och och frekvens-spän- spännings-frekvens- ningsomvandlare omvandlare 76 VFC 32 multiplikator EH multiplikator AD 532 Analog Devices förstärkare 36 operationsförstärkare Analog Devices AD 7H1 K klocka H8 ) 10 bitars digital- General Instrument, tilflkkende fiflcære 50 ) -analogomvandlare Europe komparator 52 ) AY-6-5053 huvudräknare 54 binärräknare Motorola MC-1H020 B integrator 56 operationsförstärkare Analog Devices AD 7Hí K förstärkare 66, 68, operationsförstärkare Analog Devices 70, 72 A AD 7Ä1 K Det bör observeras att anordningen enligt uppfinningen utför en permanent övervakning och träder i funktion vid uppträdandet av en kritisk situation i och för att utlösa nödbromsning av det bak- re fordonet medelst något lämpligt manöverorgan särskilt bromsar på eller utanför fordonet. Den kollisionsförhindrande anordnlngen kan insättas i ett konventionellt säkerhetssystem med över varandra liggande fasta sektioner under beaktande av ytterligare faktorer. Uppfinningen kan tillämpas vid anläggningar med överlappande sektio- ner eller sektioner, vilka icke mötas vid en stoppunkt. P a t e n t k r â'v

1. Kollisionsförhindrande anordning för en transportanläggning med passiva fordon, vilka löper på ett spår med organ för framdrivning av fordonen på spåret, vilket är indelat i sektioner, vilka är för- sedda med var sitt framdrivningsorgan, som styr ett på respektive sektion befintligt fordons färd, varvid en bakre sektion efterföljes av en främre sektion, där bakre och främre definieras med avseende på fordonens rörelseriktning, k ä n n e t e c k n a d a v att varje bakre sektion av spåret är försedd med organ för mätning och beräkning av kontinuerliga signaler representerande läget (xz) och hastigheten (V2) av det på sektionen befintliga fordonet, att varje främre sek- tion är försedd med andra organ för mätning och beräkning av en kon- tinuerlig signal representerande läget (x1) av det på den främre sek- tionen befintliga fordonet och att en behandlings- och signalerings- 7808379~7 9 enhet är anordnad att mottaga nämnda signaler (X2, V2, x1) cch är försedd med organ för indikering av det bakre fordonets längd (L) och nödbromsningsförmåga, vilken enhet är inrättad att avge en signal i händelse av risk för en kollision då avståndet (X1 - X2 - L) mellan fordonen är mindre än eller lika med nödbromsningssträckan för det bakre fordonet som rör sig med hastigheten (V2).

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ för mätning och beräkning av signaler samt nämnda behand- lings- och signaleringsenhet är anordnade att signalera att risk för kollision föreligger så snart som olikheten T' därefter icke längre är uppfylld, där V2 och xz betecknar det bakre fordonets hastighet respektive läge, x1 det främre fordonets läge, L längden av ett fordon, K , Ä., 6 och f' parametrar motsvarande det bakre fordonets acceleration, en koefficient för maximal överhastig~ het, bromstillslagstiden respektive ett fordons hromsförmåga. 2 1a Åzvzz + (1+ lå) eÃvz + ¥1e-2-(-XF1~+1)+:<2 - x1+ L ;o

3. Anordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en till framdrivningscrganet kopplad pulsgivare för avgivande av digital data avseende förflyttningens storlek samt ett system för mottagande av denna data och beräkning av analog fordons- hastighetsdata.

4. Anordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en förflyttningsgivare, som är kopplad till framdriv- ningsorganet i en sektion och avger pulser samt ett system, som mot- tager dessa pulser och innefattar en räknare och en klocka för beräk- ning av en analog signal representerande fordonets förflyttning.

5. Anordning enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d a v att den vidare innefattar förstärkare med inställbar förstärkning, till vilka representativ data avseende det bakre och det främre fordonets lägen samt det bakre fordonets hastighet matas och en summeringskrets, i vilken förstärkarnas utsignaler summeras.

6. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda givare, system och/eller behandlingskretsar är dubblerade och innefattar komparatorer, vilka kontrollerar likheten mellan hopparade signaler i och för avgivande av en felsignal vid olikhet.