DE1902037A1

DE1902037A1 - Einrichtung zum Fuehren eines frei beweglichen Fahrzeuges

Info

Publication number: DE1902037A1
Application number: DE19691902037
Authority: DE
Inventors: Skudelny Dr-Ing Hans Christoph; Werner Deck
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1969-01-16
Filing date: 1969-01-16
Publication date: 1970-08-06
Also published as: NL7000476A; GB1299701A

Description

BROWN, BOVERl & ClE - AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Nr. 712/68 Mannheim, den 30.Dez. 1968

Pat-Schi/Fr.

Einrichtung zum Führen eines frei "beweglichen Fahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Führen eines frei in einer Ebene "beweglichen Fahrzeuges auf einer durch .einen stromdurchflossenen Linienleiter markierten Fahrbahn, wobei das Fahrzeug eine Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter ausgehenden magnetischen Feldes sov/ie eine Segeleinrichtung aufweist und die Regeleinrichtung aufgrund der erfaßten Werte des magnetischen Feldes Servo-Antriebe in der Weise beaufschlagt, daß das Fahrzeug nicht von der vorgegebenen Bahn abweicht.

Um den Straßenverkehr zu vereinfachen und die Zahl der Unfälle zu verringern, wird schon seit einigen Jahren der Einsatz von sog. automatischen Straßen in Erwägung gezogen. Bei automatischen Straßen handelt es sich um Fahrbahnen, die Leitsysteme für die Steuerung von nicht-schienengebundenen Fahrzeugen aufweisen. In den Fahrzeugen selbst sind Regeleinrichtungen und Servomotoren eingebaut, welche automatisch die von den Leitsystemen ausgehenden Befehle ausführen. Sine der Hauptaufgaben bei der Steuerung von frei beweglichen Fahrzeugen liegt in der Lenkung entlang einer vorgegebenen Bahn, denn gerade das Lenken eines Fahrzeuges beansprucht die größte Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers und ist Ursache für Verkehrsunfälle.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Regelung der Bewegung von Fahrzeugen mittels elektrischer Signale und Servoantrieben bekannt (USA-Patent 1 339 291). Hierbei stellt ein elektrischer stromdurchflossener Leiter einen Verkehrsweg dar, wobei das magnetische Feld des Leiters den Verkehrsweg markiert. Im Fahrzeug befinden sich rechtwinklig zueinander angeordnete magneti-

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sehe Systeme, deren Achsen sich in einem Punkt überschneiden, der normalerweise zwischen dem elektrischen Leiter und den magnetischen Systemen liegt und der sich während der Bewegung des Fahrzeuges entlang des Verkehrsweges vertikal unter dem Leiter befindet. Mit dein, jeweiligen Llagnetsystem sind getrennte Verstärkerkanäle verbunden, die in verschiedenen Ausgangskreisen enden. Weiterhin sind den Ausgangskreisen Llittel zur optischen Anzeige der relativen Position des Überschneidungspunktes der Magnetsystem-Achsen im Hinblick auf den erwähnten Leiter zugeordnet. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß es relativ schwierig ist, den Kreuzungspunkt der Achse konstant festzulegen.

Weiterhin ist eine elektromagnetische Anzeigeania^e zur Blindlenkung von Kraftfahrzeugen bekannt, die zwei in geeigneter Tiefenlace verlegte elektrische Leitungen aufweist, die mittels in stationären Speisesteilen erzeugten Wechsel— oder Induktions-j stromes auf an sich bekannte akustische oder andere Anzeigemittel im Fahrzeug von Spulen am Fahrzeugboden oder dgl. in geeigneter Verteilung zur V/agenachse so einwirken, daß eine Fahrzeugabweichung von der Straßenachse nach der einen oder anderen Richtung zur Anzeige gelangen kann (DPS 932 171). Diese Anzei— geanlage ist aber lediglich für -die Unterstützung des Fahrers gedacht und für die vollautomatische Kraftfahrzeugregelung nur beschränkt anwendbar.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung zur selbsttätigen Lenkung von Fahrzeugen entlang einer Leitlinie ist an dem Fahrzeug eine Abfragevorrichtung mit wenigstens einem zwischen Polschuhen angeordneten Plallgenerator vorgesehen und in an sich bekannter V/eise derart magnetisch mit der Leitlinie gekoppelt, daß bei Abweichungen von der vorgeschriebenen Bahn ein Hallspannungssignal entsprechender Polarität einen Stellmotor für die Lenkung beeinflußt (DAS 1 125 521). Diese Anordnung hat den Nachteil, daß Hall-Spannungen ziemlich klein sind und somit ohne größeren Verstärkungsaufwand nicht zur icegelung herangezogen werden körinen. 009832/0919 -3 __. _: BAD QRiGINAL

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Der Erfindung lie^t aie Aufgabe zugrunde, mit einfachen Kitteln nicht-schienengebundene Fahrzeuge automatisch zu steuern.

I Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als an dem Fahrzeug vorgesehene Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter ausgehenden magnetischen Feldes zwei Sensoren vorgesehen sind, von denen jeweils einer nur auf die vertikale oder horizontale Komponente des magnetischen Feldes anspricht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei der Führung von frei beweglichen Fahrzeugen auf j einer vorgesehenen Bahn die Genauigkeit der Regelung nur in j geringem Iua3e von der Symmetrie "der Einrichtungen zur Regii strierung des lüagnetfeldes eines Linienieiters abhängt.

¹ Sin Ausführungateispiel der Erfindung ist in der Zeichnung

: dargestellt und wird irr. folgenden näher beschrieben.

j Ss zeigen:

j Fig. 1 Ein frei bewegliches fahrzeug mit zwei auf derselben ! räumlichen Achse angeordneten 6zulenkcrpern

j Fig. 2 Ein frei bewegliches Fahrzeug mit zwei in der-selben j . Ebene senkrecht aufeinander stehenden Spulenkcrpern.

Fig. 3 Den Verlauf der horizontalen und vertikalen magneti- ; sehen Feldstärke eines Linienleiters in Abhängigkeit i von der Entfernung vor Linienleiter.

_: In der Fig. 1 ist ein frei "bewegliches Fahrzeug 1 dargestellt,

, das in der irähe seiner vorderen oder hinteren Achse zwei

j Sensoren aufweist, die hier als Spulenkörper 2 und 3 ausge-

■ "bildet sind. Die Spulenkörper 2 und 3 sind mit den V/icklungen

! 4 und 5 versehen, die von dem magnetischen Feld des unter der

\ Straßendecke 6 liegenden Linienleiters 7 durchsetzt werden.

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Der Verlauf der horizontalen und vertikalen Komponente der magnetischen Feldstärke des Linienleiters 7 in Abhängigkeit von der Entfernung χ ist in Fig. 3 dargestellt.

Wie man aus der Fig. 1 erkennt, erfassen die beiden Wicklungen 4 und 5 jeweils nur die horizontale Komponente der Feldstärke. Befindet sich das Fahrzeug genau symmetrisch über dem Linienleiter 7, so sind die von den Wicklungen 4 und 5 erfaßten Feldstärken gleich groß. Weicht dagegen das Fahrzeug 1 nach links oder nach rechts aus, so wird die Feldstärke in der einen Wicklung größer als in der anderen. Da man anstrebt, das Fahrzeug 1 genau symmetrisch zu dem Linienleiter 7 zu bewegen, ist in dem Fahrzeug 1 eine nicht dargestellte Regeleinrichtung vorgesehen, die bewirkt, daß das Fahrzeug mittels Servomotoren derart gesteuert wird, daß die in den Wicklungen 4 und 5 erfaßten Feldstärken wieder gleich groß werden. Natürlich kann zur iie^elung. auch die vertikale Komponente der magnetischen Feldstärke herangezogen werden. Hierbei ist lediglich zu berücksichtigen, daß die in den Wicklungen 4 und 5 registrierten Feldstärken bei symmetrischer Lage zum Linienleiter 7 im Vorzeichen verschieden sind. Der Nachteil bei der Heranziehung der vertikalen Komponente besteht darin, daß diese in der ITähe des Linienleiters sehr schnell kleine Werte annimmt und sogar in ITuIl wird. Dagegen dürfte es immer dann von Vorteil sein, die vertikale Komponente zur Steuerung zu verwenden, wenn das Fahrzeug yon der vorgelassenen Linie etwas mehr abweicht, da sie in x-Richtung nicht so schnell abnimmt.

In der Fig. 2 ist mit 1-wieder ein nicht-schienengebundenes Fahrzeug bezeichnet. Die Spulenkörper 2 und 3 mit den Wicklun*- gen 4 und 5 befinden sich in einer Ebene senkrecht zur Fahrbahn und sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Unter der Fahrbahndecke 6 ist der Linienleiter 7 vorgesehen. LIit dieser Anordnung der' Spulenkörper 2 und 3 ist es möglich, sowohl auf die vertikale als auch auf die horizontale Komponente der magnetischen Feldstärke einzuregeln. Im ersten Fall

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liegt eine Minimumregelung vor, während es sieh beim, zweiten Fall um eine Maximumregelung handelt. Bei der Minimumregelung ist allerdings darauf zu achten, daß das Fahrzeug niemals so weit von der Mittellinie abweicht, daß das Maximum der Vertikalkomponente überschritten wird, denn sonst weist die Feldstärkekurve jeweils zwei Stellen mit den gleichen Werten auf und die Regelung wird labil. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sowohl die horizontale als auch die vertikale Feldstärke zur Regelung zu verwenden, d. h. auf ein Maximum der Horizontalkomponente und gleichzeitig ein Minimum der Vertikalkomponente zu regeln. ■ .

Um den Regelsinn in einem solchen Falle richtig zu führen, muß die Regeleinrichtung eine Information darüber erhalten, ob das Fahrzeug nach rechts oder nach links von der vorgeschriebenen Richtung abgewichen ist. Diese Information kann, aus der Kombination der beiden empfangenen Feldkomponenten abgeleitet werden. So ist der Abweichung nach einer Seite eindeutig ein gleiches Vorzeichen der beiden Feldkomponenten zugeordnet, während der Abweichung nach der anderen Seite ein ungleiches Vorzeichen der beiden Feldkomponenten zugeordnet ist.

Prinzipiell ist ea für die Realisierung der erfindungsgemäßen Anordnung nicht erforderlich, daß die Spulenkörper senkrecht bzw, parallel zur Fahrbahnebene angeordnet sind. Eine Stellung in irgendeinem Winkel dazu wäre ebenfalls denkbar.

Der das Feld des Linienleiters erzeugende Strom kann grundsätzlich ein Gleichstrom sein, wenn Einrichtungen zur Erfassung eines konstanten magnetischen Feldes vorgesehen sind. Solche Einrichtungen können beispielsweise Hallgeneratoren oder magnetfeldabhängige Y/iderstände sein. Ee ist aber auch möglich, äie .Linienleiter mit Wechselspannung zu speisen und

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die Einrichtungen so auszubilden, dai3 sie in der Lage sind, das Wechselfeld zu registrieren. In diesem I'alle werden
zweckmäßig Luftspulen oder Spulen mit ferromagnetischen
Kernen als Mittel zur Erfassung der magnetischen Feldstärke vorgesehen»

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Claims

Patentanspruch

Einrichtung zum rühren eines frei in einer Ebene beweglichen Fahrzeuges auf einer durch einen siromdurchflossenen Linienleiter niarKierten Fahrbahn, wobei das Fahrzeug eine Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter ausgehenden magnetischen Feldes sowie eine Regeleinrichtung aufweist und die Regeleinrichtung aufgrund
der erfaßten Werte des magnetischen Feldes Servoantriebe in der "'eise beaufschlagt, de.? das Fahrzeug nicht von der vorgegebenen Bahn abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß als an dem Fahrzeug vorgesehene Einrichtung zur Erfassung des von dem Linienleiter (7) ausgehenden magnetischen
Feldes zwei Sensoren vorgesehen sind, von denen jeweils einer nur auf die vertikale oder horizontale komponente des magnetischen Feldes anspricht.

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