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Einrichtung zur Ortsbestimmung eines längs einer Bahn beweglichen
Objekts Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ortsbestimmung eines
längs einer Bahn beweglichen Objektes mittels eines längs der Bahn verlegten wechselstrom-durchfiossenen
Reiters und auf dem Objekt sich befindenden Empfangs spulen für das von dem Leiter
erzeugte Magnetwechselfeld.
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Es ist bekannt, Leiter (sogenannte Linienleiter) zwischen den Schienen
eines Gleises zu verlegen, die von einem Wechselstrom durchflossen sind und die
aufgrund der Art ihrer Verlegung Kriterien für eine Positionsänderung auf dem Fahrzeug
liefern. Es sei beispielsweise auf den Aufsatz "Probebetrieb mit automatischer Zugsteuerung
bei der Hamburger U-Bahn" in der Zeitschrift "Elektrische Bahnen", Heft 1, 1969,
Seiten 21 und 22, verwiesen. Dort sind zwei solcher Beitersysteme beschrieben; das
eine benutzt zwei
längs der Schienen verlegte Leiter, die in bestimmten
Abständen getrennt sind und in die eine Wechselspannung bestimmter Frequenz eingespeist
wird. Die Feststellung des Absinkens der in eine Empfangs spule induzierten Spannung
während des Überfahrens einer Kreuzungsstelle dient zur Fahrortbestimmung, indem
die Anzahl des Uberfahrens solcher Markierungsstellen festgestellt wird. Das andere
in der Zeitschrift beschriebene Leitungssystem besteht aus einem System von drei
längs der Strecke verlegten Leitern, in die zwei verschiedene Frequenzen eingespeist
werden, derart, daß abwechselnd längs der Strecke Abschnitte unterschiedlicher Frequenz
entstehen.
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Das letztgenannte System bietet zwar wegen des statischen Signals
in jedem Abschnitt große Sicherheit gegen Fehlimpulse, ist natürlich aber aufwendig.
Beim ersten System besteht eine erhöhte Gefahr des Verzählens aufgrund von Störimpulsen.
Dies kommt insbesondere dadurch zustande, weil elektromagnetische Felder, die z.
B. durch den Triebstrom erzeugt werden, die Feldverteilung der Linienleitungen verändern
können; hierdurch ist es möglich, daß Markierungskennzeichen unterdrückt und/oder
hinzugefügt werden. Um die hierdurch hervorgerufenen Behlzahlungen vermeiden zu
können, müssen zusätzliche Sicherungsmaßnahmen ergriffen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Ortsbestimmung
eines längs einer Bahn beweglichen Objektes anzugeben, die von den genannten Mängeln
frei ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Leiter
in bestimmten Abständen, im Verhältnis zu diesen Abschnitten schmale, seitlich herausgezogene,
Schleifen besitzt, daß am Objekt zwei Empfangsspulen derart angebracht sind, daB
die erste Spule sich bei der Bewegung des Objekts stets über dem Leiter (abgesehen
von eventuell vorhandenen
kurzen Unterbrechungen, an denen die Schleifen
herausgezogen sind) befindet und senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist
und die zweite Spule seitlich neben der ersten Spule sich befindend, während der
Bewegung des Objekts die seitlich herausgezogenen Schleifen des Leiters überstreicht
und auf die Schleifen ausgerichtet ist, und daß als einwandfreie Positionsäderung
nur das gleichzeitige Absinken der in die erste Spule induzierten Spannung und Ansteigen
der in die zweite Spule induzierten Spannung beim tberfahren einer Schleife gewertet
wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß nur ein
Leiter längs der Bahn verlegt wird (die Stromrückleitung kann durch die Erdleitung
erfolgen) und daß das tberfahren jeder Markierungsstelle im Fahrzeug gleichzeitig
zwei unabhängige Signale erzeugen muß, wobei dadurch, daß das eine-Signal das Ausbleiben
des Empfangs eines Magnetfeldes, das andere das Auftreten des Empfangs eines Mågnetfeldes
beinhaltet, ein Störfeld nicht beide Signale uerfälschen i«enF Es wird also eine
hohe Sicherheit für das Erkennen des berfahrens einer Narkierungsstelle geboten.
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Eine besondere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
beim überfahren einer Schleife erfolgenden Phasensprünge der in die zweite Spule
induzierten Spannung zur Positionsbe-Stimmung ausgewertet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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In der Fig. ist mit 1 ein längs der Bahn des beweglichen Objekts verlegter
Leiter dargestellt, der seitlich herausgezogene Schleifen 2 a, 2 b, 2 c besitzt.
Die Abstände zwischen zwei Schleifen betragen etwa 20 - 50 Meter, åe nach Auflösungsvermögen
der Strecke. Hin- und Riickleiter einer Schleife besitzen einen Abstand von ca.
1 Meter.
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Mit 3 ist ein Fahrzeug angedeutet, daß sich längs der Bahn in der
rechts daneben angegebenen Fahrtrichtung (Pfeil) bewegt.
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In den Leiter 1 wird ein Wechselstrom mit der Frequenz f eingespeist.
Der dazu dienende Generator ist der Einfachheit hälber nicht dargestellt; der Rückstrom
kann etwa über die Erde oder eine zweite längs der Basis verlegten Leitung gef-ührt
werden.
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Auf dem Fahrzeug befinden sich zwei Empfangs spulen 4 und 5 für das
durch den Wechselstrom erzeugte Nagnetwechselfeld; die in die erste Spule 4 induzierte
Spannung sei mit U1, die in die zweite Spule induzierte Spannung mit U2 bezeichnet.
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Die erste Spule 4 ist so am Fahrzeug angebracht, daß sie sich während
der Bewegung derselben stets über dem Leiter 1 (abgesehen von den kurzen Unterbrechungen,
an denen die Schleifen 2 a, 2 b, 2 c herausgezogen sind) befindet. Sie ist senkrecht
zur Bewegungsrichtung ausgerichtet.
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Die zweite Spule 5 befindet sich seitlich neben der ersten Spule 4
und überstreicht während der Bewegung des Fahrzeugs die seitlich herausgezogenen
Schleifen 2 a, 2 b, 2 c. Sie ist senkrecht auf diese Schleifen ausgerichtet.
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In die Spule 4 wird nun stets eine Wechselspannung U1 induziert, so
lange sie sich über der Leitung. 1 befindet. An den Stellen, an denen die Schleifen
herausgezogen sind, wird der Empfang unterbrochen. In die Spule 5 wird dagegen nur
über den herausgezogenen Schleifen eine Wechselspannung U2 induziert.
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Nur das gleichzeitige Auftreten einer Spannungsunterbrechung am Ausgang
der Spule 4 und Auftreten einer Spannung am Ausgang-der Spule 5 wird als einwandfreie
Narkierungsstellen überfahrung und damit als einwandfreie Positionsänderung gewertet.
Die Auswertung kann mittels eines geeigneten Diskriminators auf dem Fahrzeug erfolgen.
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Ein möglicherweise auftretender Störimpuls wirkt nun stets nur in
einer Richtung, d. h. ein etwa den Empfang des Magnetfeldes über einer Schleife
2 a, 2 b, 2 c unterdrückender Fehlimpuls kann das (fehlende) Signal an der Spule
4 nicht verfälschen.
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Wird umgekehrt der Empfang in der Spule 4 kurzzeitig unterbrochen,
während sich die Spule 5 über keiner Schleife befindet, so kann diese Unterbrechung
nicht zum Auftreten eines Empfangs in der Spule 5 führen. Man erkennt also, daß
das Auftreten eines Störsignals nicht bewirken kann, daß beide Ausgangssignale U1
und U2 verfälscht werden, man also eine vorhandene Schleife als nicht vorhanden
oder eine nicht vorhandene Schleife als Schleife zählt.
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Tritt ein Störimpuls auf, so können verschiedene Maßnahmen ausgelöst
werden, etwa eine Zwangsbremsung und Neueinstellung der Positionszähler. Um eine
solche zu vermeiden, kann man zusätzliche Mittel zur Hilfe nehmen, etwa die Zählung
von Radumdrehungen, wodurch der zurückgelegte Weg des Fahrzeugs ermittelt wird.
Hierdurch ist es möglich, ein Kriterium zu gewinnen, das angibt, daß erst nach einem
bestimmten zurückgelegten Weg und innerhalb eines bestimmten Bereichs eine Markierungsstelle
überfahren werden kann. Fehlerimpulse außerhalb der Schleifenbereiche lassen sich
so ausschließen. Fehler innerhalb eines Schleifenbereichs können als ignorierbar
angesehen werden; es erfolgt dann eine normale Änderung des Positionsstandes.
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Bezüglich des Empfangs des magnetischen Feldes'durch die Spule 5 sei
noch vermerkt, daß die die Spannung U2 bezüglich einer Positionsänderung auswertende
Einrichtung so eingestellt werden kann, daß sie erst ab einer bestimmten Größe des
magnetischen Wechselfeldes, d. h. erst innerhalb der Schleifen 2 a, 2 b, 2 c anspricht
und nicht bereits außerhalb derselben.
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Eine besondere Kontrolle, ob sich die Spule 5 über einer Schleife
bewegt, kann daraus hergeleitet werden, daß sich die Phase der in die sie induzierten
Spannung während des Überfahrens zweimal ändert. Durch einen Phasenausgleich kann
also ein besonderes Kontrollsignal abgeleitet werden.