WO2006012662A1 - Verfahren und einrichtung zum messen des abstandes zwischen fahrzeugen - Google Patents

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WO2006012662A1
WO2006012662A1 PCT/AT2005/000312 AT2005000312W WO2006012662A1 WO 2006012662 A1 WO2006012662 A1 WO 2006012662A1 AT 2005000312 W AT2005000312 W AT 2005000312W WO 2006012662 A1 WO2006012662 A1 WO 2006012662A1
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vehicle
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measuring
voltage
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PCT/AT2005/000312
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Inventor
Jörg SCHWEIZER
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Lechner, Alexander
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/34—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for indicating the distance between vehicles or trains by the transmission of signals therebetween
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L21/00—Station blocking between signal boxes in one yard
    • B61L21/10—Arrangements for trains which are closely following one another

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for measuring the distance of means of transport, such as vehicles, in particular of vehicles, driving one behind the other on a route (road, rail) in one direction.
  • the invention relates to the field which concerns the regulation of means of transport (vehicles) in motion and relates to a device as well as a method for determining the distance between vehicles, in particular between any two consecutive vehicles of a vehicle body is in motion to measure.
  • Devices are known, e.g. Distance meters that work on the basis of laser or ultrasound and that allow to measure the distance from an obstacle.
  • these known devices often work incorrectly and are expensive and sensitive due to their complex structure.
  • Devices which are usually used to exchange digital data between two trains, with the aim of stopping the following train, if the connection has a certain time duration which is greater than a predetermined safety limit (for example 2 seconds). , is interrupted.
  • a predetermined safety limit for example 2 seconds
  • the object of the present invention is to provide a simple and reliable device (device) and a similar method for measuring (detecting) the distance between transport means (vehicles).
  • the means for measuring the distance (d n ) between any vehicle (V n ) comprises a plurality of vehicles (V) and the vehicle ahead of it (V n _ x ), wherein the vehicles along a route (rail, road or similar) and moving in one direction.
  • This device contains along the entire route laid a reference conductor (LG) and a measuring conductor (LD).
  • the measuring conductor (LD) consists of several consecutive mutually electrically separated sections (S m ), each of which has a certain length (1).
  • the segments (S m ) of the measuring conductor (LD) are electrically connected to the preceding with respect to the direction of travel segment (S ⁇ 1 ) by a diode (D).
  • a constant current generator (G n ) is provided in each vehicle that moves along the specific route and in the specific direction.
  • the contacts of the constant current generator (G n ), first contacts (P n ) and second contacts (Q n ) are respectively connected to a position of the vehicle (V n ) corresponding portion (SJ of the measuring conductor (LD) and the reference conductor (LG) electrically connected along this movable.
  • the second contact to the electrical connection (Q n ) is preferably by a corresponding third movable electrical connection (contact T n ) with a portion (S m ) subsequent section (S k ) of the measuring conductor (LD) behind the first electrical Ver ⁇ bond (P n ) is connected.
  • the contacts of the constant current generator (G n ) form, in particular an output (E n ), which provides a voltage signal with the distance (d n ) between the corresponding vehicle (V n ) the preceding vehicle (V n - I1 ) is correlated.
  • the invention can be used with particular advantage in transport systems with rail-bound transport vehicles, such as they are known from WO 02/04273 Al, are applied.
  • FIG. 1 shows a schematic view of vehicles traveling along a roadway and equipped with the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a partially schematized view of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows a partially schematic view of a part of FIG Device according to the invention at a point at which the carriageway bifurcates
  • Figs. 4 to 6 are diagrams showing the course of signals which occur in the device according to the invention
  • Fig. 7 schematically shows the electrical conditions when measuring the distance.
  • a device 1 for measuring the distance (d n ) between any two successive means of transport (V n ) and (V ⁇ 1 ), the vehicles such as vehicles (road HFGermane, rail-bound transport u. Like.) From a plurality of vehicles (V) are behind the other, eg in a column at any speed on a (vorbestimm ⁇ th) route 2 in a (certain) direction. It should be pointed out that the device according to the invention also works successfully for measuring the distance between any two vehicles when the vehicles are stationary.
  • the device 1 has components that are stationary and, for example, in the roadway (road, highway, tracks, rails, etc.) are integrated, and also has components that are provided on the vehicles.
  • the device 1 has a reference conductor (LG) and a Meßlei ⁇ ter (LD), which are laid along the roadway 2.
  • LG reference conductor
  • LD Meßlei ⁇ ter
  • the reference conductor (LG) is a bare conductor (conductor line) and may consist of rails or outdoor ropes.
  • the measuring conductor (LD) is also a bare line and consists of several successive separate sections (S m ), wherein each section (SJ has a certain length (1).
  • the sections (S m ) of the measuring conductor (LD) are arranged in a row on the carriageway parallel to the reference conductor (LG), their adjacent ends being electrically isolated from one another by interruptions or insulating spacers.
  • Such Ab ⁇ spacers may consist of plastic or ceramic and have a length which is less than a third, preferably less than one-hundredth of the length (1) of the sections (SJ is.
  • Each section (SJ is electrically connected to the preceding section (S 1 ⁇ 1 ) by a diode (D), wherein the passage direction of the diode (D) coincides with the predetermined direction of travel of the vehicles on the road 2.
  • each portion (SJ of the sense conductor (LD) is electrically connected to the reference conductor (LG) through resistors (R) having a resistance of 50K ohms.
  • the components of the device 1 according to the invention provided on vehicles (V n ) are movable electrical connections (contacts), eg sliding contacts, skids or brushes, first connections (contacts P n ) and second connections (contacts QJ and third connections (contacts T n ) are provided.
  • Further components of the device 1 according to the invention which are arranged on vehicles (V n ), are electrical generators, of which a constant current (G n ) and a variable voltage (W n ), eg voltages with a sinusoidal course, are emitted.
  • G n constant current
  • W n variable voltage
  • the first electrical movable contact (P n ) connects the first contact of the constant current generator (G n ) with a portion (SJ of the measuring conductor (LD) corresponding to the position of the vehicle (VJ).
  • the second movable contact (Q n ) connects the second contact of the constant current generator (GJ and the first contact of the variable voltage generator (W n ) with the reference conductor (LG).
  • the third movable electrical contact (T n ) connects the second contact of the variable voltage generator (W n ) with the portion (S k ) of the measuring conductor (LD), this portion (S k ) with respect to the direction of travel of the vehicle behind the section (S m ) is located.
  • variable voltage generator (W n ) is replaced by a simple direct electrical connection between the second movable contact (Q n ) and the third electrically movable contact (T n ).
  • the contacts of the constant current generator (G n ) represent a two-pole output, which provides voltage signals which are correlated with the distance (d n ) between the relevant vehicle (V n ) and the preceding vehicle (V n-1 ) ,
  • FIG. 3 an embodiment of the device according to the invention in the area of a (road) fork, or a (road) branch is shown.
  • the first three consecutive sections (SJ of one branch 2 of the road are connected by connecting conductors 4 to the corresponding sections (S 1n ) of the other branch 3 of the road.
  • Successive connecting conductors 4 are connected to each other by a diode (D) and are alternately connected via resistors (R) to the reference conductor (LG) of one branch 2 and that of the other branch 3, respectively.
  • the device according to the invention comprises in one embodiment for each vehicle (V n ) a device for estimating the distance (d n ), which can operate analog or digital and has A / D interface, which is connected to the output (E n ) and in the standard de is to calculate the estimate of the distance (d n ).
  • the operation of the method according to the invention provides, the distance (d n ) in the vehicle (V n ) by means of the voltage (u n ) between the two contacts of the power source (G n ), the qualitatively in Fig. 4 as a function of distance ( d n ) is evaluated.
  • a short-time average (U n ) of (u n (t) ) is calculated to estimate the distance (d n ).
  • the mean value (U n ) must be recalculated every time the distance (d n ) is changed.
  • (U n ) is a monotonically increasing function of the spacing (d n ), as shown in FIG. 4.
  • the voltage (U D ) is the voltage difference between the terminals of each of the diodes (D), each of which is traversed by the same current (I).
  • FIG 7 illustrates once again the electrical conditions and the procedure of carriage (V n ), which measures its distance to the preceding vehicle (V n-1 ).
  • the power source of car (V n ) impresses the measuring current (I n ) in the measuring rail (LD), which flows to the left due to the selected polarity of the diode chain. If there is no carriage in the measuring range, the voltage will be at the measuring point (E n )
  • the accuracy of the distance measurement can be increased by additionally increasing the height of the steps, i. the für ⁇ flow voltage of the diodes are measured. This is mainly dependent on the temperature.
  • the measuring current I determines the range of the measurement. It must be dimensioned for a measurement in the linear range so that the current through the voltage source (i Q ) is significantly greater than the current through the resistors (i R ). If this condition is fulfilled, (u n (t)) will be almost independent of the measuring current (I). Carriage (V n ) can check this by resizing the measuring current (I) and checking the effect on the measured value (u n (t)).
  • the direction of the measurement can be reversed by reversing the measuring current (I). This makes it possible to use the distance measuring method according to the invention for both directions of travel of the carriages.
  • a break in the reference conductor (LD) or in the measuring conductor (LG) between successive vehicles (V n and V n-1 ) can be identified by the method described in the "open circuit". If one or more diodes (D) have a short circuit, the measured distance (d n ) is always shorter than the actual one. This fact is considered safe for anti-collision systems.
  • An advantage of the invention is a simple safe and reliable means of measuring the distance between vehicles, which is capable of detecting anomalies and disturbances.
  • a method is used which is based on the measurement of the forward voltage of the diode chain.
  • Semiconductor diodes have a characteristic in the flow direction, which is characterized in that the diode is not a similar switch, but that a voltage drop (UD) occurs in the forward direction, which is essentially logarithmically dependent on the current.
  • the measurement principle according to the invention is based on the fact that a measuring current (I) is impressed between the current grinders of two consecutively moving cars (vehicles) and then a voltage is measured which is n.UD, where (n) the number of sections (S 1n ) of the interrupted contact conductor (LD) with the length (1) (ie the Fluß ⁇ voltage of the diode chain).
  • the distance between the carriages is therefore equal to the product of the length (1) of the sections (SJ of the sliding conductor (LD) and the measured voltage (U meas )) broken by the voltage drop across the diode (UD) (1 * U meas / UD 4 (in which the staircase width corresponds to the length (1) of the sections (SJ).)
  • the staircase is approximately at the bottom but not quite linear due to the resistors (R).
  • the non-linear The area in the upper part is based on the fact that part of the impressed measuring current in each section is conducted across the resistor (R). At some point there will be no current and the Fluß ⁇ voltage over the last diodes of the measuring range, as mentioned above, smaller.
  • the measuring current (I) defines only the range of the measurement, not the result itself.
  • An advantage of the device according to the invention is that decoupling takes place through the use of the diodes, so that each car can measure the distance to the car traveling in front of it.
  • This advantage is due to the blocking characteristic of the diodes, i. those diodes which are located between the two sections (SJ (front and rear contact points) which are contacted by the same carriage are pre-poled in the reverse direction, so that the length (1) of the sections (SJ) must always be smaller than the distance between the front.
  • the device 1 comprises along the said path a reference conductor (LG) and a measuring conductor (LD), the latter consisting of a multiplicity of successive, mutually separate sections (SJ having a predetermined length 1. Each section (SJ) electrically connected to the preceding section (SJ through a diode (D).
  • LG reference conductor
  • LD measuring conductor
  • a constant current generator (G n ) of the device 1 is provided whose contacts are each connected to one of the positives. on the vehicle (V n ) corresponding portion (SJ of the measuring conductor (LD) and with the reference conductor (LG) by first movable elektri ⁇ cal contacts (P n ), and by second movable electrical contacts (Q n ) are connected.
  • Every second electrical contact (Q n ) is connected through a corresponding third, movable electrical contact (T n ) with a segment (S k ) following the section (SJ), with respect to the direction behind the first electrical contact (P n ). connected.
  • the contacts of the constant current generator (G n ) form an output (E n ) which provides a voltage signal which corresponds to the distance (d n ) between the relevant vehicle (V n ) and the preceding vehicle (V n-1 ) is correlated.

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Abstract

Die Einrichtung zur Messung des Abstandes (d<sub

Description

VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUM MESSEN DES ABSTANDES ZWISCHEN FAHRZEUGEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Messen des Abstandes von Transportmitteln, wie Fahrzeugen, insbesondere von Fahrzeugen, die hintereinander auf einer Strecke (Straße, Schiene) in eine Richtung fahren. Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet, welches das Regeln von Transportmitteln (Fahrzeugen) in Bewegung betrifft und bezieht sich auf eine Einrichtung ebenso wie ein Ver¬ fahren, um den Abstand zwischen Fahrzeugen, insbesondere zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen einer Fahrzeugkolon¬ ne, die sich in Bewegung befindet, zu messen.
Bekannt sind Einrichtungen, z.B. Abstandmesser, die auf Basis von Laser oder mit Ultraschall arbeiten und die es erlauben, den Abstand von einem Hindernis zu messen. Diese bekannten Einrichtungen arbei¬ ten aber oft fehlerhaft und sind aufgrund ihres aufwändigen Aufbaus teuer und empfindlich.
Bekannt sind auch Einrichtungen, die üblicherweise dazu verwendet werden, digitale Daten zwischen zwei Zügen auszutauschen, mit dem Ziel, den nachfolgenden Zug anzuhalten, wenn die Verbindung über eine bestimmte Zeitdauer, die größer ist als ein vorgegebener Si¬ cherheitsgrenzwert (beispielsweise 2 sek.), unterbrochen ist. Auch diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, dass sie einen aufwändigen Aufbau haben und Fehlern und Störungen unterworfen sein können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und ver¬ lässliche Einrichtung (Gerät) und ein ebensolches Verfahren für das Messen (Erfassen) des Abstandes zwischen Transportmitteln (Fahr¬ zeugen) zur Verfügung zu stellen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren und mit einer Ein¬ richtung, welche die Merkmale der unabhängigen Ansprüche aufweisen.
Mit der Erfindung wird ein sicheres Verfahren und eine sichere, robuste Einrichtung (Anordnung) vorgeschlagen, die überdies in der Lage ist, Anomalien und Störungen aufzuzeigen. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Einrichtung zum Messen des Abstandes (dn) zwischen einem beliebigen Fahrzeug (Vn) aus einer Vielzahl von Fahrzeugen (V) und dem vor ihm fahrenden Fahrzeug (Vn_x) , wobei sich die Fahrzeuge entlang einer Strecke (Schiene, Straße od.dgl.) und in eine Richtung bewegen. Diese Einrichtung enthält entlang der gesamten Strecke verlegt einen Referenzleiter (LG) und einen Messleiter (LD) . Der Messleiter (LD) besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden voneinander elektrisch getrennten Abschnitten (Sm) , von denen jeder eine bestimmte Länge (1) hat. Die Segmente (Sm) des Messleiters (LD) sind mit dem bezogen auf die Fahrtrichtung vorhergehenden Segment (S^1) elektrisch durch eine Diode (D) verbunden.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in jedem Fahrzeug, dass sich entlang der bestimmten Strecke und in die be¬ stimmte Richtung bewegt, ein Konstantstromgenerator (Gn) vorgesehen. Die Kontakte des Konstantstromgenerators (Gn) , erste Kontakte (Pn) und zweite Kontakte (Qn) sind jeweils mit einem der Position des Fahrzeuges (Vn) entsprechenden Abschnitt (SJ des Messleiters (LD) und mit dem Referenzleiter (LG) entlang dieser beweglich elektrisch verbunden.
Der zweite Kontakt zur elektrischen Verbindung (Qn) ist bevorzugt durch eine entsprechende dritte bewegliche elektrische Verbindung (Kontakt Tn) mit einem dem Abschnitt (Sm) nachfolgenden Abschnitt (Sk) des Messleiters (LD) , der hinter der ersten elektrischen Ver¬ bindung (Pn) liegt, verbunden.
Die Kontakte des Konstantstromgenerators (Gn) bilden, insbesondere einen Ausgang (En) , der ein Spannungssignal zur Verfügung stellt, das mit dem Abstand (dn) zwischen dem entsprechenden Fahrzeug (Vn) dem ihm vorausfahrenden Fahrzeug (Vn-I1) korreliert ist.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Die Erfindung (Verfahren und Einrichtung) kann mit besonderem Vor¬ teil bei Transportanlagen mit schienengebundenen Transportwagen, wie sie aus der WO 02/04273 Al bekannt sind, angewendet werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der teils schematischen Zeichnungen. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht von Fahrzeugen, die entlang einer Fahrbahn fahren und die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgerüstet sind, Fig. 2 eine teilweise schematisierte Ansicht der Einrichtung gemäß der Erfin¬ dung, Fig. 3 eine teilweise schematische Ansicht eines Teils der Einrichtung gemäß der Erfindung an einer Stelle, an der sich die Fahrbahn gabelt, die Fig. 4 bis 6 Diagramme, die den Verlauf von Signalen, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auftreten, zeigen und Fig. 7 schematisiert die elektrischen Verhältnisse beim Messen des Abstandes.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Einrichtung 1 (Anordnung) zum Messen des Abstandes (dn) zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Transportmitteln (Vn) und (V^1) , die beispielsweise Fahrzeuge (Stra¬ ßenfahrzeuge, schienengebundene Transportmittel u.dgl.) aus einer Vielzahl von Fahrzeugen (V) sind, die hintereinander, z.B. in einer Kolonne mit einer beliebigen Geschwindigkeit auf einer (vorbestimm¬ ten) Strecke 2 in eine (bestimmte) Richtung fahren. Hinzuweisen ist darauf, dass die erfindungsgemäße Einrichtung auch dann erfolgreich zum Messen des Abstandes zwischen zwei beliebigen Fahrzeugen arbei- tet, wenn die Fahrzeuge stillstehen.
Die Einrichtung 1 weist Bestandteile auf, die ortsfest sind und beispielsweise in die Fahrbahn (Straße, Autobahn, Gleise, Schienen, u.dgl.) integriert sind, und weist weiters Bestandteile auf, die an den Fahrzeugen vorgesehen sind.
Die Einrichtung 1 weist einen Referenzleiter (LG) und einen Meßlei¬ ter (LD) auf, die entlang der Fahrbahn 2 verlegt sind.
Der Referenzleiter (LG) ist eine blanke Leitung (Schleifleitung) und kann aus Schienen oder Freiluftseilen bestehen.
Der Meßleiter (LD) ist ebenfalls eine blanke Leitung und besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden getrennten Abschnitten (Sm) , wobei jeder Abschnitt (SJ eine bestimmte Länge (1) besitzt.
Die Abschnitte (Sm) des Meßleiters (LD) sind an der Fahrbahn par¬ allel zum Referenzleiter (LG) in einer Reihe angeordnet, wobei ihre aneinandergrenzenden Enden voneinander durch Unterbrechungen oder isolierende Abstandshalter elektrisch isoliert sind. Solche Ab¬ standshalter können aus Kunststoff oder Keramik bestehen und haben eine Länge, die geringer ist als ein Drittel, vorzugsweise weniger als ein Hundertstel der Länge (1) der Abschnitte (SJ ist.
Jeder Abschnitt (SJ ist mit dem vorangehenden Abschnitt (S1^1) durch eine Diode (D) elektrisch verbunden, wobei die Durchlassrichtung der Diode (D) mit der vorgegebenen Fahrtrichtung der Fahrzeuge auf der Straße 2 übereinstimmt.
Des weiteren ist jeder Abschnitt (SJ des Messleiters (LD) mit dem Referenzleiter (LG) über Widerstände (R) mit einem Widerstand von 50KOhm elektrisch verbunden.
Die auf Fahrzeugen (Vn) vorgesehenen Bestandteile der erfindungs¬ gemäßen Einrichtung 1 sind bewegliche elektrische Verbindungen (Kontakte), z.B. Schleifkontakte, Kufen oder Bürsten, wobei erste Verbindungen (Kontakte Pn) und zweite Verbindungen (Kontakte QJ sowie dritte Verbindungen (Kontakte Tn) vorgesehen sind.
Weitere Bestandteile der erfindungsgemäßen Einrichtung 1, die auf Fahrzeugen (Vn) angeordnet sind, sind elektrische Generatoren, von welchen einer konstanten Strom (Gn) und einer variable Spannungen (Wn), z.B. Spannungen mit sinusförmigen Verlauf, abgibt.
Der erste elektrische bewegliche Kontakt (Pn) verbindet den ersten Kontakt des Konstantstromgenerators (Gn) mit einem mit der Position des Fahrzeuges (VJ übereinstimmenden Abschnitt (SJ des Meßleiters (LD) .
Der zweite bewegliche Kontakt (Qn) verbindet den zweiten Kontakt des Konstantstromgenerators (GJ und den ersten Kontakt des variablen Spannungsgenerators (Wn) mit dem Referenzleiter (LG) . Der dritte bewegliche elektrische Kontakt (Tn) verbindet den zweiten Kontakt des variablen Spannungsgenerators (Wn) mit dem Abschnitt (Sk) des Meßleiters (LD) , wobei dieser Abschnitt (Sk) bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeuges hinter dem Abschnitt (Sm) liegt.
In einer Alternative kann vorgesehen sein, dass der variable Span¬ nungsgenerator (Wn) durch eine einfache direkte elektrische Verbin¬ dung zwischen dem zweiten beweglichen Kontakt (Qn) und dem dritten elektrisch beweglichen Kontakt (Tn) ersetzt ist.
Für gewöhnlich ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der Abschnitt (Sm) mit dem ersten beweglichen elektrischen Kontakt (Pn) von dem Abschnitt (Sk) , dem der dritte bewegliche elektrische Kon¬ takt (T1J zugeordnet ist, durch zwei oder mehrere dazwischenliegende Abschnitte (S1J getrennt ist, wobei die Zahl der dazwischen liegenden Abschnitte (S1n) von dem Abstand zwischen den beweglichen Kontakten abhängt.
Die Kontakte des Konstantstromgenerators (Gn) stellen einen zwei- poligen Ausgang dar, der Spannungssignale liefert, die mit dem Abstand (dn) zwischen dem betreffenden Fahrzeug (Vn) und dem voraus¬ fahrenden Fahrzeug (Vn-1) korreliert sind.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung im Bereich einer (Straßen-) Gabelung, oder einer (Straßen-)Abzweigung gezeigt. Hier zweigt von der Strecke 2 ein Ast 3 ab. In diesem Fall sind die ersten drei aufeinanderfolgenden Abschnitte (SJ eines Astes 2 der Straße durch Verbindungsleiter 4 mit den entsprechenden Abschnitten (S1n) des anderen Astes 3 der Straße verbunden.
Aufeinanderfolgende Verbindungsleiter 4 sind miteinander durch eine Diode (D) verbunden und sind über Widerstände (R) abwechselnd je¬ weils mit dem Referenzleiter (LG) des einen Astes 2 und dem des anderen Astes 3 verbunden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung umfasst in einer Ausführung für jedes Fahrzeug (Vn) eine Einrichtung zum Abschätzen des Abstandes (dn ) , die analog oder digital arbeiten kann und A/D-Schnittstelle aufweist, die an den Ausgang (En) angeschlossen ist und die im Stan- de ist, den Schätzwert des Abstandes (dn) zu berechnen.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, den Abstand (dn) im Fahrzeug (Vn) mit Hilfe der Spannung (un) zwischen den beiden Kontakten der Stromquelle (Gn), die qualitativ in Fig. 4 in Abhängigkeit vom Abstand (dn) dargestellt ist, auszuwerten.
Wenn im vorausfahrenden Fahrzeug (Vn.!) ein Signal (usn.1(t)), wie in Fig. 5 gezeigt, aufmoduliert wird, das die Spannung an den Kontakten des Generators (Wn^1) ist, kann ein solches Signal im Fahrzeug (Vn) aus dem Signal (un(t)) wie in Fig. 6 gezeigt, an den Anschlüssen des Generators wieder hergestellt werden.
In diesem Fall wird ein Kurzzeit-Mittelwert (Un) von (un(t)) berech- net, um den Abstand (dn) zu schätzen.
Der Mittelwert (Un) muss bei jeder Änderung des Abstandes (dn) neu berechnet werden.
Um (us#nl(t)) zu demodulieren, muss mindestens der Mittelswert (U61n-!) desselben Signals im Fahrzeug (VJ von vornherein bekannt sein.
Des weiteren wird angenommen, dass der Strom in dem Meßleiter (Ld) zwischen (Tn und Pn) immer Null ist.
Im allgemeinen ist (Un) eine monoton steigende Funktion des Abstan¬ des (dn) , wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
Um den gemessenen Wert (Un) auszuwerten, ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft vorgesehen, diese Funktion in drei Bereiche zu unter¬ teilen. Einen linearen Bereich, einen nicht-linearen Bereich und einen Bereich "offener Stromkreis".
Auf diese Weise kann zusätzlich zur Abstandsmessung auch festge- stellt werden, ob es ein vorausfahrendes Fahrzeug gibt, oder ob eine Unterbrechung im Schaltkreis vorliegt.
Die genaue Unterteilung dieser Bereiche hängt vom Wert des Wider¬ standes (R) und vom Typ der Diode (D) ab. Messungen im linearen Bereich:
Für kurze Abstände erhöht sich (Un) linear stufenförmig, wie in Fig. 4 gezeigt.
In diesem Fall kann der Abstand mit der Formel dn= 1 * (Un-U3,^1) /UD von mit einer Genauigkeit von +/ - 1 geschätzt werden, was maximal einen Fehler in der Länge eines Abschnittes (Sn) entspricht. Dabei ist die Spannung (UD) die Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen jeder der Dioden (D), von denen jede mit derselben Stromstärke (I) durchflössen wird.
In dem linearen Abschnitt kann die Spannung (Us#n_1(t) im Fahrzeug (Vn) nach der Formel u^^ (t) =Us,n - Un + Un (t) demoduliert werden.
Messungen in nicht linearen Bereich:
Beim Vergrößern des Abstandes (dn) zwischen einem Fahrzeug (Vn) und einem vorausfahrenden Fahrzeug (Vn-1) erhöht sich der Abstand (dn) nicht linear mit (Un) , was bedeutet, dass die Stufen immer kleiner werden, wie dies in Fig. 4 zwischen der horizontalen gestrichelten und der horizontalen durchgezogenen Linie gezeigt ist.
Falls (dn) gegen unendlich geht, nähert sich die Spannung (Un) dem Grenzwert (Uinf) .
Wenn (ün=Ulnf) ist, bedeutet das, dass ein Fahrzeug (Vn-1) , das dem Fahrzeug (Vn) vorausfährt, nicht vorliegt, oder dass es sehr weit entfernt ist.
Messungen im Bereich "offener Schaltkreis":
Falls der Schaltkreis zwischen den Kontakten des Konstantstromgener¬ ators (Gn) , das sind die der Referenzleiter (LG) , der Messleiter (LD) und die beweglichen Kontakte Pn, Qn, Tn zwischen zwei aufeinan¬ derfolgenden Fahrzeugen (Vn und Vn-1) offen ist, dann erreicht (Un) einen größeren Wert als (Uinf) .
Das Bild 7 illustriert nochmals die elektrischen Verhältnisse und den Verfahrensablauf von Wagen (Vn) , der seinen Abstand zu dem vor ihm fahrenden Wagen (Vn-1) misst. Die Stromquelle von Wagen (Vn) prägt den Meßstrom (In) in die Meßschiene (LD) ein, der aufgrund der gewählten Polarität der Diodenkette nach links fließt. Befindet sich kein Wagen im Meßbereich, wird sich am Meßpunkt (En) die Spannung
(U00) einstellen. Befindet sich jedoch der Wagen (Vn-1) innerhalb des Erfassungsbereiches, wird ein Teil des Meßstroms (In) von der Span¬ nungsquelle des Wagens (Vn-1) gleichspannungsmäßig kurzgeschlossen. Eine aufgeprägte Signalspannung (un_1(t)) kann über entsprechende Filter ausgekoppelt und ausgewertet werden. Durch den Kurzschluss wird die Spannung auf (un(t)) reduziert. Sobald die Meßspannung unterhalb von (U11n) , damit im linearen Bereich liegt, kann der Wagen
(Vn) nun den Schätzwert der Entfernung zum Wagen (Vn.!) durch Messung der Spannung an der Stromquelle (un(t)) nach der vereinfachten For- mel (dn = 1 * un(t)/UD) berechnen. Bei Annäherung an den Wagen (Vn-1) wird sich die gemessene Spannung (un(t)) bei jedem Übergang zum nächsten Segment stufenförmig um die Durchflußspannung einer Diode
(UD) reduzieren.
Zu beachten ist, dass die Genauigkeit der Abstandsmessung erhöht werden kann, indem zusätzlich die Höhe der Stufen, d.h. die Durch¬ flußspannung der Dioden, gemessen werden. Diese ist hauptsächlich von der Temperatur abhängig.
Zu beachten ist weiters, dass der Meßstrom I die Reichweite der Messung bestimmt. Er muß für eine Messung im linearen Bereich so dimensioniert sein, dass der Strom durch die Spannungsquelle (iQ) deutlich größer ist als der Strom durch die Widerstände (iR) . Ist diese Bedingung erfüllt, wird (un(t)) nahezu unabhängig vom Meßstrom (I) sein. Wagen (Vn) kann dies überprüfen, indem er den Meßstrom (I) in seiner Größe verändert und die Auswirkung auf den Meßwert (un(t)) überprüft.
Zu beachten ist weiters, dass die Richtung der Messung durch Um- polung des Meßstroms (I) umgekehrt werden kann. Dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Abstandsmeßverfahren für beide Fahrt¬ richtungen der Wagen einzusetzen.
Zu beachten ist überdies, dass sich die Meßgenauigkeit bei geringer werdender Entfernung kontinuierlich erhöht, da das Verhältnis von (UD) zur gemessenen Spannung (un(t)) zunimmt.
Es ist vorteilhaft, dass die Einrichtung der Erfindung bezüglich zwei Arten von möglichen Störungen sicher ist:
Eine Unterbrechung im Referenzleiter (LD) oder im Meßßleiter (LG) zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen (Vn und Vn-1) kann nach der im "offener Schaltkreis" beschriebenen Verfahren identifiziert werden. Falls eine oder mehrere Dioden (D) einen Kurzschluss haben, ist die gemessene Distanz (dn) immer kürzer als die tatsächliche. Diese Tatsache wird für Antikollisionssysteme als sicher angesehen.
Ein Vorteil der Erfindung ist eine einfache sichere und zuverlässige Einrichtung zum Messen des Abstandes zwischen Fahrzeugen, die über¬ dies in der Lage ist, Anomalien und Störungen aufzudecken.
Bei dem erfindungsgemäßen Bestimmen des Abstandes zwischen Fahr¬ zeugen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein Verfah- ren angewendet, das auf der Messung der Flußspannung der Diodenkette beruht. Halbleiterdioden besitzen in Durchflußrichtung eine Charak¬ teristik, die dadurch ausgezeichnet ist, dass die Diode kein iedea- ler Schalter ist, sondern dass sich in Durchlaßrichtung ein Span¬ nungsabfall (UD) einstellt, der vom Strom im wesentlichen logarith- misch abhängig ist.
Das erfindungsgemäße Meßprinzip beruht nun darauf, dass man zwischen den Stromschleifern von zwei hintereinander fahrenden Wagen (Fahr¬ zeugen) einen Meßstrom (I) einprägt und dann eine Spannung mißt, die n.UD beträgt, wobei (n) die Anzahl der Abschnitte (S1n) des unter¬ brochenen Schleifleiters (LD) mit der Länge (1) ist (d.h. die Flu߬ spannung der Diodenkette) . Die Entfernung zwischen den Wagen ist daher gleich dem Produkt aus der Länge (1) der Abschnitte (SJ des Schleifleiters (LD) und der gemessenen Spannung (Umeß) gebrochen durch den Spannungsabfall über die Diode (UD) (1 * Umeß/UD) (dadurch ergibt sich ein Diagramm entsprechend der Treppenkurve von Fig. 4, in der die Treppenbreite der Länge (1) der Abschnitte (SJ entspricht) . Die Treppe ist im unteren Bereich näherungsweise, aber durch die Widerstände (R) nicht ganz linear. Der nicht lineare Bereich im oberen Teil stützt sich darauf, dass ein Teil des einge¬ prägten Meßstroms in jedem Abschnitt über dem Widerstand (R) abge¬ leitet wird. Irgendwann ist dann kein Strom mehr da und die Flu߬ spannung über die letzten Dioden des Meßbereiches wird, wie oben erwähnt, kleiner. Der Meßstrom (I) definiert nur die Reichweite der Messung, nicht das Ergebnis an sich.
Ein Vorteil bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es, dass durch die Verwendung der Dioden eine Entkopplung stattfindet, so dass jeder Wagen die Entfernung zu dem vor ihm fahrenden Wagen messen kann. Dieser Vorteil wird bewirkt durch die Sperrcharakteristik der Dioden, d.h. jene Dioden, die sich zwischen den beiden vom selben Wagen kontaktierten Abschnitten (SJ (vorderer und hinterer Schleif¬ kontakt) befinden, werden in Sperrichtung vorgepolt. Die Länge (1) der Abschnitte (SJ muß daher immer kleiner sein als der Abstand zwischen dem vorderen und hinteren Schleifer eines Wagens. Damit ergibt sich die Situation, dass alle Dioden zwischen zwei Wagen in Durchlaßrichtung gepolt sind und damit zur Entfernungsmessung heran¬ gezogen werden können. Die Dioden unterhalb des Wagens sind aber in Sperrichtung gepolt und somit die Meßstrecken voneinander entkop¬ pelt.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Die Einrichtung zur Messung des Abstandes (dn) zwischen einem belie¬ bigen Fahrzeug (Vn) aus einer Vielzahl von Fahrzeugen (V) und dem ihm vorausfahrenden Fahrzeug (Vn-1) entlang einer (bestimmten) Stre¬ cke und für eine (bestimmte) Richtung.
Die Einrichtung 1 enthält entlang der genannten Strecke einen Refer¬ enzleiter (LG) und einen Meßleiter (LD) , letzterer besteht aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden, voneinander getrennten Abschnit¬ ten (SJ , die eine vorbestimmte Länge 1 haben. Jeder Abschnitt (SJ ist elektrisch mit dem vorhergehenden Abschnitt (SJ durch eine Diode (D) verbunden.
In jedem Fahrzeug (Vn) ist ein Konstantstromgenerator (Gn) der Ein¬ richtung 1 vorgesehen, dessen Kontakte jeweils mit einem der Positi- on des Fahrzeugs (Vn) entsprechenden Abschnitt (SJ des Meßleiters (LD) und mit dem Referenzleiter (LG) durch erste bewegliche elektri¬ sche Kontakte (Pn) , und durch zweite bewegliche elektrische Kontakte (Qn) verbunden sind.
Jeder zweite elektrische Kontakt (Qn) ist durch einen entsprechenden dritten, beweglichen elektrischen Kontakt (Tn) mit einem dem Ab¬ schnitt (SJ nachfolgenden Segment (Sk) , bezogen auf die Richtung der hinter dem ersten elektrischen Kontakt (Pn) verbunden.
Die Kontakte des Konstantstromgenerators (Gn) bilden einen Ausgang (En) , der ein Spannungssignal zur Verfügung stellt, das mit der Distanz (dn) zwischen dem bezüglichen Fahrzeug (Vn) und dem ihm vorausfahrende Fahrzeug (Vn-1) korreliert ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Messen des Abstand (dn) zwischen einem Fahrzeug
(Vn) und einem weiteren Fahrzeug (V^1) , wobei beide Fahrzeuge sich auf einer Strecke bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Strecke, auf der sich die Fahrzeuge (Vn) und (Vn-1) bewegen, ein Referenzleiter (LG) und ein Meßleiter (LD) an¬ geordnet sind, dass der Meßleiter (LD) aus mehreren vonein¬ ander getrennten Abschnitten (Sm) mit einer Länge (1) gebildet ist, dass die Abschnitte (SJ des Meßleiters (LD) mit benach¬ barten Abschnitten (Sn^1) durch eine Diode (D) verbunden sind, dass in jedem Fahrzeug (Vn) ein Konstantstromgenerator (Gn) vorgesehen ist, dass die Kontakte des Konstantstromgenerators (Gn) mit einem der jeweiligen Position des Fahrzeuges (Vn) entsprechenden Abschnitt (Sm) des Meßleiters (LD) einerseits und mit dem Referenzleiter (LG) anderseits durch erste be¬ wegliche elektrische Kontakte (Pn) und durch zweite bewegliche elektrische Kontakte (Qn) verbunden ist, dass der zweite elek¬ trische Kontakt (Qn) durch einen dritten beweglichen elektri- sehen Kontakt (Tn) mit einem dem Abschnitt (Sm) folgenden Ab¬ schnitt (Sk) , der bezogen auf die Fahrtrichtung hinter dem ersten elektrischen Kontakt (Pn) angeordnet ist, verbunden ist, dass die Klemmen des Konstantstromgenerators (Gn) einen Ausgang (En) bilden, der ein Spannungssignal abgibt, das mit der Dis- tanz (dn) zwischen dem Fahrzeug (Vn) und dem weiteren Fahrzeug (Vn-1) korreliert ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (SJ über einen Widerstand (R) mit dem Refer- enzleiter (LG) elektrisch verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (R) einen Wert von mehr als 50 kOHM aufweist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass in jedem Fahrzeug (Vn) ein variabler Spannungs¬ generator (Wn) vorgesehen ist, der in Serie in die Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt (Qn) und dem dritten elektrischen beweglichen Kontakt (Tn) geschaltet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Enden aufeinanderfolgender Abschnitte (Sm) durch Unterbrechungen oder isolierende Abstandhalter vonein¬ ander elektrisch isoliert sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Unterbrechungen zwischen aufeinanderfolgenden Ab¬ schnitten (Sm) des Meßleiters (LD) kleiner ist als die Hälfte der Länge (1) der Abschnitte (Sm) .
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass im Bereich einer Abzweigung oder Verzweigung der Strecke in mindestens einen ersten Ast (2) und einen zwei¬ ten Ast (3) nach der Abzweigung mindestens ein den Ästen (2, 3) folgender Abschnitt (Sm) des einen Astes (2, 3) durch Ver¬ bindungsleiter (4) mit dem entsprechenden Abschnitt (Sm) des anderen Astes (3, 2) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei der Abzweigung folgende Abschnitte (S1J des einen Astes (2, 3) mit entsprechenden Abschnitten (3, 2) des anderen Astes (3, 2) verbunden sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Verbindungsleiter wechselweise mit einer einzigen Diode (D) verbunden und abwechselnd mit dem Refer¬ enzleiter (LG) des einen oder anderen Astes (2, 3) über einen Widerstand (R) verbunden sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass alle Abschnitte (S1J dieselbe Länge (1) haben.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass alle Dioden (D) im wesentlichen die gleichen elektrischen Eigenschaften haben.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass dass die Stromstärke des Konstanstromgener- ators (Gn) der Einrichtung im Betrieb einstellbar ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Polarität des Konstantstromgenerators (Gn) der Einrichtung im Betrieb wählbar ist.
14. Verfahren zum Bestimmen des Abstandes zwischen zwei Transport¬ mitteln (Vn) mit Hilfe der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzwert für die Entfernung (dn) zum vorausfahrenden Fahrzeug aus dem Gleich¬ spannungsanteil des Meßwerts der Spannung (un(t)) an der Klemme (En) durch Division mit der Flußspannung der Dioden (UD) und Multiplikation mit der Länge (1) der Abschnitte (SJ ermittelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflußspannung der Dioden durch mindesten eine Messung der
Spannungsdifferenz des Gleichspannungsanteils des Meßwerts der
Spannung (un(t)) vor und nach dem Übergang von einem Abschnitt
(SJ zum nächsten Abschnitt (S^1) ermittelt wird.
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