DE2114621A1 - Verfahren und Anordnung zur Brems- und Fahrsteuerung von Objekten - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Brems- und Fahrsteuerung von ObjektenInfo
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Description
Verfahren und Anordnung zur Brems- und Fahrsteuerung von, Objekten
Von Nahverkehrs- und Stadtbahnen werden in zunehmenden Maße
höhere Beförderungsleistungen bei günstigen Reisegeschwindigkeiten verlangt. Diese Bedingungen lassen sich jedoch nur bei
einer sehr dichten Belegung der einzelnen Streckenabschnitte gleichzeitig erfüllen. Der Sicherung der Fahrzeuge kommt da-
;.it eine besondere Bedeutung zu.
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In neuerer Zeit werden daher zunehmend sog. linienförmige Beainflussungssysteme
entwickelt, die neben den Aufgaben der Sicherung durch kontinuierliche Geschwindigkeitsüberwachung
auch eine selbsttätige Brems- und Fahrsteuerung der einzelnen Fahrzeuge übernehmen: zwischen Strecke und Fahrzeug v/erden
Werte für die jeweils zulässige Höchstgeschwindigkeit als Fahrbefehle übertragen und die Tendenz dieser Geschwindigkeiten
für die vorausliegende Strecke angegeben. Die einrichtungen zur Fahrbefehlbildung befinden sich dabei jeweils an
" solchen Stellen, an denen für einen größeren Bereich, also zentral,Informationen zur Verfügung stehen.
Derartige Systeme haben gegenüber den üblichen, punktförmig wirkenden Lichtsignalsystemen den Vorteil, daß an einem Gefahrenpunkt
oder an einer Langsamfahrstelle nur noch ein ver-Kürzter Sicherheitsabstand einzuhalten ist: als Schutzstrecke
braucht jeweils nur der bei der Geschwindigkeitsüberwachung ermittelte Bremsweg aus der letzten, niedrigsten Prüfgeschwin-Jigkeit
freigehalten zu werden. Dadurch verkürzen sich die sog. Folgezeiten ganz beträchtlich.
^ Nachteilig bei solchen Beeinflussungssystemen ist jedoch die
dort vorgesehene bzw. notwendige Zentralisierung der Fahrbefehlbildung/und
zwar im Hinblick auf die daraus resultierenden verhältnismäßig hohen, systembedingten Verzögerungszeiten für das Bilden und übertragen von Befehlen. Diese Verzögerungszeiten
sind zwar bei den bisher angestrebten 9O-Sekunden-Folgezeiten
ohne weiteres vernachlässigbar, jedoch nicht bei wesentlich kürzeren Folgezeiten von wenigen Sekunden,
wie sie z.B. für geplante Bahnen mit sog. Individual-Verkehrsmitteln
(Kabinen o. dgl.) in Betracht kommen. In diesem Fall ist eine linienförmige Beeinflussung der Fahrzeuge
zumindest in Frage gestellt: wenn nämlich während einer Folgezeit von wenigen Sekunden sämtliche auf der Strecke befind-
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lichen Fahrzeuge überwacht v/erden sollen, aann 1st die pro
Fahrzeug zur Verfügung stehende Seit so gering, daß eine zentrale Standortabfrage und Geschwindigksitsüberwachung zur
Fanrbefehlbildung nicht mehr möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur selbsttätigen
Brems- ..aid Fahrsteuerung von auf derselben Bahn oder
Spur befindlichen Objekten aufzuzeigen, .ei welchem unter Verwendung
von gesendeten Signalen Folgezeiten von wenigen SekunüG;i
ohne weiteres realisierbar sind, ohne daß eine Berechnung eines zwischen den Objekten einzuhaltenden Abstandes erforder-
j.ich ist. Es ist weiter eine Aufgabe der Erfindung, oine geeignete
Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Zur Lösung des ersten Aufgabenteiles wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß die Geschwindigkeit jedes Objektes in Abhängigkeit eines vonν unmittelbar davor befindlichen Objekt ausgesendeten
Signales geregelt wird, messen Uachrichteninhalt
sich mit der Geschwindigkeit dieses sendenden Objektes ändert und das in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des nachfolgenden
Objektes von diesem empfangen wird.
uei diesem Verfahren wird demnach das Fahrverhalten des einzelnen
Objektes vom Fahrverhalten des unmittelbar davor befindlichen Objektes bestimmt. Die Belegung der Bahn oder
bpur, auf der sich die Objekte befinden, -.spielt dabei überhaupt
keine Rolle; entsprechende zentrale Einrichtungen zur Fahrbefehlbildung sind also nicht erforderlich.
Da jedes Objekt in Abhängigkeit von seiner Geschwindigkeit L· .wohl ein Signal aussendet als auch ein Signal empfängt
- zur Brems- und Fahrsteuerung jedes Objektes wird also eine
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von seiner Geschwindigkeit und zugleich von der Geschwindigkeit des davor befindlichen Objektes abhängige Information
verwendet - ist ein Auffahren eines Objektes auf ein davor befindliches unmöglich. Vielmehr braucht überhaupt kein Abstand
zwischen den einzelnen Objekten eingehalten zu werden, wenn sie jeweils dasselbe Gewicht aufweisen und sich mit derselben
Geschwindigkeit bewegen bzw. bewegt werden. Vermindert z.B. eines der Objekte seine Geschwindigkeit, dann wird das ihm
unmittelbar nachfolgende Objekt automatisch in gleichem Maße abgebremst. Dessen Bremsung hat wiederum eine Geschwindigfc
keitsverrainderung bei dem ihm nachfolgenden Objekt zur Folge usw. .
Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, uaß sich die Intensität
des Signales mit der Geschwindigkeit des sendenden Objektes ändert , wobei die Intensität im Stillstand des (dieses Signal)
sendenden Objektes ein Maximum und bei Höchstgeschwindigkeit ein Minimum erreicht. Die Empfindlichkeit einer dieses
Signal empfangenden Einrichtung des (diesen sendenden Objekt) nachfolgenden Objektes wird dann zweckmäßig im Stillstand
desselben ein Minimum und bei Höchstgeschwindigkeit ein Maximum erreichen: das· empfangene Signal kann mit einer mit
der Geschwindigkeit des nachfolgenden (empfangenden) Objektes W sich ändernden Regelgröße verglichen werden; bei Überschreitung
des Signals v/ird dann eine Bremsung dieses Objektes ausgelöst. Auf diese Weise kann ein bestimmter Abstand zwischen
den Objekten automatisch eingehalten werden. Falls die Intensität des jeweiligen Signals und die Empfindliqhkeit der zugeordneten
Empfangseinrichtung bis auf "Null" regelbar sind, dann ist sogar der Abstand "Null" zwischen den Objekten möglich,
und ,zwar sowohl im Stillstand als auch bei Höchstgeschwindigkeit,
^s versteht sich, daß man für sämtliche Sende- und Empfangseinrichtungen die Sendeleistung bzw. Empfindlichkeit
so wählen wird, aaß die jeweilige Enpfangseinrichtung nur
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von einer Sendeeinrichtung eines unmittelbar davor befindlichen Fahrzeugs ein Signal zu empfangen vermag bzw. nur auf
ein solches anspricht.
Zur Lösung des zweiten Aufgabenteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, uaß jedes Objekt mit Sende- und Empfangseinrichtungen
ausgerüstet ist, deren Sendeleistung bzw. Empfindlichkeit von der Geschwindigkeit des zugehörigen Objektes abhängig
sind. Dabei kann es sich z.B. um Einrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang von elektromagnetischen Wellen
handeln. Es können jedoch auch Einrichtungen zur Aussendung bzw. zur. Eripfang von Schallwellen Verwendung finden. In die-
em Zusammenhang sei vermerkt, daß das vorgeschlagene Verfahren
nicht an eine drahtlose übertragung von Signalen ge-■-■unuen
ist.
Die Erfindung und Weiterbildungen derselben sind anhand.eines
Ausführungsbeispidles, './ie in der Zeichnung dargestellt, ^iachr
folgen-i näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. \ in einer Seitenansicht zwei auf einer Bahn hintereinander
angeordnete Fahrzeuge und
Fig.2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Brems- und
Fahrsteuerung für eines der Fahrzeuge nach Fig. 1.
,;s sei vermerkt, uaß die in Fig. 2 dargestellte Steuerung bei
jedem Fahrzeug vorhanden ist; sie wird später jedoch nur für ein Fahrzeug erläutert.
Bei diesen Fahrzeugen 1 und 2 handelt es sich ζ um sog.
Lndividual-Verkehrsmittel eines Nahverkehrssystems, wobei jedes
Fahrzeug vorwiegend ohne Halt automatisch zwischen einem Abfahrts- und Zielort verkehren soll. Wenn diese Fahrzeuge 1, 2,
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und weitere, nicht dargestellte auf derselben Bahn 3 jeweils mit derselben Geschwindigkeit verkehren, dann ist ein Auffahren
unmöglich; uemnach kann mit Abstand "Hull" bzv/. "NaheMull"
gefahren werden (Zugbildung). In aller Regel wird jedoch dieselbe Geschwindigkeit bei sämtlichen Fahrzeugen nicht einzuhalten
sein; us kann z.^. infolge ausgefallener Fahrzeuge zu
Stauungen kommen. Deshalb ist für jedes Fahrzeug 1 und 2 eine selbsttätige Brems- und Fahrsteuerung vorgesehen:
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, 3ind die Fahrzeuge 1 und 2 mit
" Sende- und Empfangseinrichtungen 4, 4' L<zw. 5, 15' ausgerüstet.
Dabei kann es sich um Einrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang von elektromagnetischen Wellen (ggf. LichtwellGn) oder
Schallwellen handeln, i/as in Fig. 1 nur syirbolisch angedeutet
ist. Zweckmäßigerweise sind für sämtliche dieser Sende- und Empfangseinrichtungen 4, 4' ^zw. 5, 5" gleichartige Antennen,
z.B. Topfschalenkernantennen, vorgesehen, ~. obei diese im Hinblick
auf Kurvenfahrten schwenkbar sein können. Jeder Sendeeinrichtung 4, 41 ist nur eine Empfangseinrichtung zugeordnet
und zwar jeweils diejenige des unmittelbar nachfolgenden Fahrzeugs: demnach sind von den in Fig. 1 dargestellten Sende-
und Empfangseinrichtungen 4, 41 bzw. 5, 5* nur die zv/ischen
t den beiden Fahrzeugen 1 und 2 befindlichen (4*, 5) einander
zugeordnet; uie Empfangseinrichtung für die Sendeeinrichtung 4 des Fahrzeugs 1 ist also nicht dargestellt, ebenso die Sendeeinrichtung
für die Empfangseinrichtung 5' des Fahrzeugs 2.
Darüber hinaus ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die Sende- und Empfangseinrichtung 4 bzw. 5 des nachfolgenden Fahrzeugs 1 an
eine gemeinsame Steuerleitung 6 angeschlossen sind, über welche die Sendeleistung bzw. Empfindlichkeit aussteuerbar sind:
im Stillstand des Fahrzeugs 1 erreicht die Sendeleistung ein Maximum und die Empfindlichkeit ein Minimum; bei Höchstgeschwindigkeit
des Fahrzeugs 1 erreicht dagegen die Sendelei-
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Jtung ein Miniiaum und die Empfindlichkeit ein Maximum. Zur
Aussteuerung kann eine mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1
sich ändernde Spannung vorgesehen sein, welche von einem Generator 7 erzeugt wird; dieser kann z.B. durch ein Laufrad
des Fahrzeugs 1 angetrieben werden.
Die vorgenannte Spannung dient außerdem als Regelgröße χ für einen dem nicht dargestellten Antrieb des Fahrzeugs 1 zugeordneten
Regler 8. Als Führungsgröße y für diesen Regler 8 wird das von der Empfangseinrichtung 5 jeweils empfangene Signal
verwendet. Diese Führungsgröße y ändert sich somit also nicht nur mit der Geschwindigkeit des "empfangenden" Fahrzeugs
1, sondern auch mit der Geschwindigkeit des sendenden Fahrzeugs 2 und mit dem Abstand zwischen beiden Fahrzeugen 1
und 2} wie bereits erwähnt, -ändert sich auch die Leistung der
Sendeeinrichtunrr 41 des sendenden Fahrzeugs 2 mit dessen Geschwindigkeit.
Wenn ein Vergleich der Regelgröße χ mit der Führungsgröße Y
eine Überschreitung der Führungsgröße y ergibt, cann erfolgt automatisch eine Bremsung des (nachfolgenden) Fahrzeugs 1.
^ine Überschreitung der Führungsgröße y ist also immer ein
Seichen dafür, daß das Fahrzeug 1 eine höhere Geschwindigkeit als das davor befindliche Fahrzeug 2 hat und der Abstand zwischen
beiden Fahrzeugen 1 und 2 für die Geschwindigkeitsdifferenz "U gering ist: -as nachfolgende Fahrzeug 1 muß seine Geschwindigkeit
vermindern, wenn ein Auffahren vermieden werden soll; die Ursache kann sowohl ein Stillstand als auch eine Geschwindigkeitsverminderung
des vor ihm befindlichen Fahrzeugs 2 sein.
Es versteht sich, daß die Bremsung immer in dem Maße erfolgt, daß das nachfolgende Fahrzeug 1 die Geschwindigkeit des davor
befindlichen annimmt; bei Unterschreitung der Führungsgröße y
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vird wieder beschleunigt. Da die Reaktions- und Verzögerungszeiten vom Empfang des vorgenannten Signales bis zum Einsetzen
der Bremsung nur gering sein werden, können beide Fahrzeuge 1 und 2 sowie die ihnen nachfolgenden, nicht dargestellten Fahrzeuge
nahezu mit dem Abstand "Null" fahren; zumindest sind extrem kurze Folgezeiten möglich.
Js sei vermerkt, daß'außer den vorgenannten Sende- und Empfangseinrichtungen
4, 4' bzw. 5, 51 weitere Sende- und Empfangseinrichtungen
entlang der Bahn 3 ortsfest angeordnet sein " können: über die externen Sendeeinrichtungen kann man z.B.
einem Fahrzeug vortäuschen, vor ihm bewege sich ein Fahrzeug mit verminderter Geschwindigkeit; ^s wird dann automatisch
seine Fahrt verzögern. Diese Beeinflussung der Fahrzeuge ist insbesondere im Bereich von Weichen zweckmäßig, ^lso vor Ein-
und Ausfädelungspunkten. Die externen Empfangseinrichtungen
dienen dabei zur Ermittlung der Geschwindigkeit der einzelnen
Fahrzeuge.
Wie bereits erwähnt, braucht nicht unbedingt eine drahtlose
Übermittlung der Signale zwischen den Fahrzeugen vorgesehen zu sein; uies gilt auch für die Übermittlung von Signalen
fc zwischen den Fahrzeugen und den externen Einrichtungen; es ist z.B. auch möglich, den Sende- und Empfangseinrichtungen
Wellenleiter zuzuordnen, welche entlang der Bahn verlegt sind. Diese Wellenleiter können dabei als geschlitzte Hohlleiter
ausgebildet sein, in welche Sonden der Fahrzeuge ggf. berüh.-rungslos
eingeführt sind; die Sonden dienen dann als Antennen der Sende- und Empfangseinrichtungen der Fahrzeuge. Es versteht
sich, uaß anstelle solcher Hohlleiter auch übliche Lei-■ ter Verwendung finden können, wobei dann die Signale ggf. auf
induktivem Wege zwischen den Leitern und den Sende- bzw. Empfangseinrichtungen
der Fahrzeuge übertragen werden.
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Für den Fall, daß Sende- und Empfangseinrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang von Lichtwellen vorgesehen werden
sollen, braucht man jedes Fahrzeug z.B. nur mit einer Schlußleuchte und einem Lichtempfänger auszurüsten; os werden dann
also die Helligkeit der Schlußleuchte und die Empfindlichkeit des Lichtempfängers in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des zugehörigen Fahrzeugs gesteuert. Entsprechend wird auch bei mit Schallwellen arbeitenden Einrichtungen verfahren; es
kann sich dabei um Ultraschallwellen handeln.
Die Sende- und Empfangseinrichtungen können aus Sicherheitsgründen
bei jedem Fahrzeug auch mehrfach, z.B. doppelt vorfanden sein; sie sind dann in bekannter Weise, etwa über sog.
j.omparatoren, miteinander zu koppeln. Was die Fahrzeuge betrifft,
so können sie auf Schienen geführt werden. Das nach der Erfindung vorgeschlagene Verfahren ist jedoch auch bei
herkömmlichen Kraftfahrzeugen anwendbar, soweit sie sich auf derselben Bahn oder Spur bewegen; dies gilt insbesondere für
den Verkehr auf Autobahnen. Es kommen demnach sämtliche Objekte in Betracht, die in kurzer Folge jeweils dieselbe
Strecke passieren sollen, ohne dabei miteinander zu kollidieren, z. .. .tuch Objekte von Fördersystemen für den Warenumschlag
und dgl..
- Patentansprüche -
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Claims (13)
1./ Verfahren zur selbsttätigen Brems- und Fahrsteuerung von auf derselben Bahn oder Spur befindlichen Objekten unter Verwendung
von gesendeten Signalen, dadurch gekennzeichnet , daß die Geschwindigkeit jedes Objektes in Abhängigkeit eines
vom unmittelbar davor befindlichen Objekt (Fahrzeug 2) ausgesendeten Signales geregelt wird, dessen Nachrichteninhalt sich
mit der Geschwindigkeit dieses sendenden Objektes (Fahrzeug 2) ändert und das in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des
nachfolgenden Objektes (Fahrzeug 1) von.» diesem empfangen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,
daß sich die Intensität des Signales mit der Geschwindigkeit des sendenden Objektes (Fahrzeug 2) ändert.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Signales im Still-,
stand des sendenden Objektes (Fahrzeug 2) ein Maximum und bei Höchstgeschwindigkeit ein Minimum erreicht.
4. 'Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 , dadurch gekenn
zeichnet , daß die Empfindlichkeit einer das Signal empfangenden Einrichtung des nachfolgenden Objektes (Fahrzeug
1) im Stillstand desselben ein Minimum und bei Höchstgeschwindigkeit ein Maximum erreicht.
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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß das empfangene Signal (Führungsgröße y)
und eine mit der Geschwindigkeit des nachfolgenden Objektes (Fahrzeug 1) sich ändernde Regelgröße (x) miteinander verglichen
werden und daß bei Überschreitung des Signals (Führungsgröße
y) eine Bremsung dieses Objektes (Fahrzeug 1) erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet
durch die Verwendung bei Fahrzeugen (1, 2).
7. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß jedes
Objekt (Fahrzeug 1, J) mit Sende- und Empfangseinrichtungen
(4, 4* bis 5, 51) ausgerüstet ist, deren Sendeleistung bzw·
Empfindlichkeit von der Geschwindigkeit des zugehörigen Objektes abhängig sind.
&. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
da3 auch entlang der Bahn oder Spur Sende- und Empfangseinrichtungen
angeordnet sind.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 3f gekennzeic h—
net durch Einrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang
von elektromagnetischen Wellen■.
10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang von Lichtwellen.
11. Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet
durch Einrichtungen zur Aussendung bzw. zum Empfang von Schallwellen.
12. Anordnung nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß den Sende- und Empfangseinrichtungen
Wellenleiter zugeordnet sind, welche entlang der Bahn oder Spur verlegt sind.
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13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichn et-, uaß die Wellenleiter als in Längsrichtung geschlitzte
Hohlleiter ausgebildet sind, in welche Sonden der Objekte eingeführt sind.
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