DE2330366A1 - Fahrzeugsteuersystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem und insbesondere
ein System, mit welchem die Position, die Fahrtrichtung und -geschwindigkeit eines sich entlang einer vorgegebenen,
festen Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs überwacht und gesteuert werden kann.
Für einen wirksamen und sicheren Betrieb eines gesteuerten Beförderungssystems müssen folgende Primär- bzw. Hauptparameter
bekannt und innerhalb vorgegebener Quantisierungspegel und Toleranzwerte gesteuert werden:
1. die Position oder der Standort der Fahrzeuge in dem System,
2. die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit,
3. die tatsächliche Fahrtrichtung der Fahrzeuge,
4. die geforderte Geschwindigkeit der Fahrzeuge,
5. die geforderte Fahrtrichtung der Fahrzeuge.
Diese Hauptparameter hängen wiederum von den folgenden sekun dären oder untergeordneten Parametern ab, welche ebenfalls
innerhalb vorgegebener Quantisierungspegel und Toleranzwerte bekannt sein müssen)
1. die Kennzeichnung der Fahrzeuge,
2. die durch die Fahrbahn bedingten Geschwindigkeitsbeschrän
kungen, d.h. Kurven, ständige Arbeiten an der Strecke, usw.
309881/0511
. - Gerichtsstand for Leistung und Zahlung: Nürnberg.
3· die durch das Fahrzeug bedingten Beschränkungen, d.h. die Fahrstabilität, das -gewicht, die verfügbare Energie, die
Längenänderung, wenn das Fahrzeug ein Zug ist, das Be schleunigungs- und Bremsνermögen,
k. die Streckenführung,
5. die durch die Fahrgäste und die Ladung bedingten Beschränkungen,
d.h. das Anhalten an den Haltestellen, die Lade- und Entladezeiten, der Fahrkomfort,
6. das Feststellen irgendeiner Störung während der Fahrt des Fahrzeugs.
7. Wenn die Fahrzeuge bzw. Vagen miteinander verbunden sind,
muß die Länge des Zuges bekannt sein.
Gemäß der Erfindung ist ein Fahrzeugsteuersystem gekennzeichnet durch ein Fahrzeug, das entlang einer vorgegebenen, festen
Fahrbahn fährt, durch eine Anzahl eindeutig identifizierbarer
Transpondereinrichtungen, die neben oder an der Fahrbahn bzw. dem Schienenstrang angeordnet sind, durch an dem Fahrzeug angebrachte
Einrichtungen zum Bestimmen der Kennzeichnung jedes Transponders, an teLchem das Fahrzeug vorbeifährt, und durch
eine Übertragungseinrichtung, um diese Kennzeichnung an eine zentrale Steuerstelle zu übertragen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig.l eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsteuersystems
;
Fig.2 eine Seitenansicht eines Eisenbahnzuges, wobei die Lage
der Übertragungsantennen und der die Transponder abfragenden Antennen dargestellt ist;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der am Fahrzeug angebrachten Einrichtung;
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Fig.4 eine schematische Darstellung einer zentralen Befehlsstelle;
Fig.5 ein Blockschaltbild einer vereinfachten Ausführungsform der an Fahrzeug angebrachten Einrichtung) und
Fig.6 eine schematische Darstellung einer erweiterten Ausführungsform
des Fahrzeugeteuersystems.
Wie in Fig.l dargestellt, fährt ein Fahrzeug 10, beispielsweise
ein Eisenbahnzug entlang einer vorgegeben« , festen Fahrbahn 11. Zwei Reihen von paarweise angeordneten Induktivschleifen
12 und 13 sind in der Fahrbahn des Fahrzeugs 10 verlegt, welches zwei Antennen Ik und 15 (Fig.2) trägt,
welche induktiv mit den Schleifen 12 bzw. 13 gekoppelt sind. Signale vaneiner zentralen Befehlsstelle l6 werden den Schleifen
12 und 13 zugeführt, Mittels der Antennen 14 und 15 empfangen
und der an de« Fahrzeug angebrachten Steuereinrichtung 17 zugeführt. Die Schleifen 12 und 13 sind paarweise
angeordnet, um die Verwendbarkeit des Systems zu ι in Iinmni ii
und zu erhöhen· Eine Reihe von eindeutig programmierten Transpondern
18 sind in Abständen neben oder an der Fahrbahn 11 angebracht. Diese Transponder werden mittels der Einrichtungen
19 und 20 an jedem Ende des fahrenden Fahrzeugs abgefragt.
Das Kennzeichnungesignal jedes Transponders 18 wird mittels der an die Einrichtungen 19 und 20 angeschalteten Antennen
21 und 22 empfangen.
Die an dem Zug angebrachte und von diesem getragene Einrichtung ist in Fig.3 dargestellt und weist die Übertragungsantennen
Ik und 15» zwei Zugsteuereinrichtungen 17 und die zwki Transponderabfrageeinrichtungen 19,21 und 20, 22 auf.
Informationen) wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit werden mittels Tachometer- 23 erhalten.
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Steuereinrichtungen 17 werden einem Vergleicher 24 zugeführt und sind nur wirksam, wenn beide Steuereinrichtungen dieselbe
Information abgeben.
Das System arbeitet nach folgendem Prinzip: An den Ausgangs- oder Endbahnhöfen wird von einem Zug 10
aus, welcher mittels des Systems steuerbar ist, die zentrale Befehlsstelle 16 von seiner Kennzeichnung,*und daß er automatisch
gesteuert von dem Bahnhof abfahren kann. Wenn für den Zug eine Fahrbahn bzw. ein Geleis verfügbar ist, gibt die
zentrale Befehlsstelle einen Befehl an den Zug ab, zu starten
und gibt ihm eine Sollgeschwindigkeit sowie einen -abstand. Wenn dann die Züge einmal unter dem Befehl dieses zentralen
Systems stehen, werden sie regelmäßig (beispielsweise zehnmal pro Sekunde) in der Weise abgefragt, daß sie ihre Position
und ihre Fahrtrichtung durchgeben. ♦benachrichtigt
Es können dann irgendwelche erforderliche Korrekturen durchgeführt
werden, um einen sicher gesteuerten Betrieb zu erhalten. Die Position bzw. der momentane Standort des Zuges
wird mittels der eindeutig programmierten Transponder bestimmt, die in der Fahrbahn bzw. dem Geleis in gleichmäßigen
Abständen (von beispielsweise 200 m) angeordnet sind, und welche mittels der an jedem Ende des Zuges angebrachten Einrichtungen
19 und 20 abgefragt werden. Wenn die Informationen über die Nachrichteneinheiten 12/ Ik und 13/15 zurückgeleitet
werden, um sie zu identifizieren und die Reihenfolge der Transponder 18 festzustellen, dann kann die Position und
die Fahrtrichtung des in Frage kommenden Zugs bestimmt werden. Die Transponderabfrageeinrichtung 20 am hinteren Ende
des Zuges wirkt auch als elektronische Schlußleuchte, mit welcher angezeigt wird, dafi der Zug komplet ist und durch
den auch die Position des rückwärtigen Endes des Zuges bestimmt werden kann.
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len Befehlsstelle l6 feststellbar ist, hat nur zur Folge,
daß ein größerer Abstand zwischen den Zügen erforderlich ist. Diese Nachricht hat zur Folge, daß die zentrale Befehlsstelle
l6 einen an einen bestimmten Zug adressierten
Such- und Abfragebefehl abgibt; dieser Zug gibt dann seine
Position, seine Geschwindigkeit, seine Fahrtrichtung durch und bestätigt seine Kennzeichnung. Es erfolgt dann eine weitere
Übertragung an den Zug, der dann irgendwelche erforderlichen Korrekturen und die Bestätigung erhält, daß das was
von den Zug zurückgesendet worden ist, auch empfangen worden ist. Die zentrale Befehlsstelle l6 stellt dann eine
Verbindung mit dem nächsten Zug, usw. her, bis alle Züge, die von ihr überwacht werden, gerufen worden sind und eine
Antwort gegeben haben; diese Reihenfolge wird dann wiederholt.
In Fig.k ist die Befehlsstelle l6 für sich im einzelnen dargestellt.
Informationen, welche die Positionen aller Fahrbahn- bzw. Geleisstellen oder Schalter in dem von der jeweiligen
Befehlsstelle aus gesteuerten Gebiet berücksichtigen werden einer Fernsteuereinrichtung 25 über eine Reihe von
Eingängen 26 zugeführt. Diese Informationen werden dann an einen zentralen Rechner 27 weitergeleitet. Zusätzliche Informationen,
welche es dem Rechner 27 ermöglichen, Entscheidungen bezüglich des Betriebs bzw. der Fahrt jedes von ihm
gesteuerten Fahrzeugs 10 zu treffen, werden von einer Speichereinrichtung 28 und von einem Tastenfeld 29 aus dem Rechner
zugeführt. Informationen, welche die Kennzeichnung, die Position und die Geschwindigkeit jedes Fahrzeuge 10 betreffen,
werden von der an dem Zug angebrachten Einrichtung erhalten, wie oben beschrieben ist und werden ebenfalls in
den Rechner 27 eingespeist.
Unter Zugrundelegung allein dem Rechner 27 verfügbarer Informationen
gibt dieser dann entsprechende Befehle an jedes der Fahrzeuge 10 ab, wie oben beschrieben. Zum Ausdrucken
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der Befehle ist ein Drucker 30 mit dem Rechner 27 verbunden,
mittels welchem alle von dem Rechner ausgegebenen Befehle aufgezeichnet werden.
Ein zweiter Rechner 31 erhält ebenfalls die Ausgänge des
Rechners 27 und führt eine Überprüfung erster Ordnung durch, wobei mit diesem Ausgang geprüft wird, daß der Rechner 27
richtig arbeitet. Der Rechner 31 ist auch mit einer Anzeigeeinrichtung
32 verbunden, wobei eine Farb-Videoanzeigeeinrichtung
verwendet werden kann, von welcher aus die Bedienungsperson. . die Arbeitsweise der Einrichtungen überwachen
und die Position und die Fahrtrichtung jedes der von dem System gesteuerten Fahrzeugen IO beobachten kann.
Wenn ein Zug nicht antwortet oder wegen eines Ausfalls nicht auf ein Befehlssignal anspricht, wird an die nachfolgenden
Züge eine entsprechende Information durchgegeben und diese angehalten. Eine absolut zuverlässige Sicherungseinrichtung
an dem defekten Zug zeigt den Fehler in der Übertragung an und eine automatisch wirkende Stop- bzw. Bremseinrichtung
bringt den Zug zum Stehen. Zusätzlich zu den Datenübertragungskanälen kann auch ein Sprechkanal möglicherweise in
Fora eines Richtfunks oder induktiv vorgesehen sein, so daß, wenn es notwendig ist, der Zug mittels Handsteuerung und
auf Sichtweite gefahren werden kann. Da die Position jedes Zuges, seine Kennzeichnung, seine Geschwindigkeit sowie die
Fahrtrichtung in der zentralen Befehlsstelle 16 bekannt sind,
kann die Bewegung der Züge so geregelt sein, daß es nicht wichtig ist, daß irgendeine Anzeige des Blockabschnitts an
dem Geleis gegeben werden muß. Tatsächlich ist es auch möglich, nach Belieben die Länge der Blockabschnitte von der
zentralen Befehlsstelle aus zu ändern, um sie den in Frage
kommenden Parametern der Züge genau anzupassen. Es können aber auch erforderlichenfalls irgendwelche Farbsignale für
Notfälle oder wenn Bauarbeiten im Geleisbereich durchgeführt werden, vorgesehen sein.
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In Fig.5 ist eine einfachere Ausführungsform der an dem Fahrzeug
angebrachten Einrichtung dargestellt, welche für ein einzelnes Fahrzeug geeignet ist, bei welchem die Vollständigkeit
des Zuges nicht überprüft zu werden braucht. Eine Fahrzeugsteuereinrichtung 17 erhält mittels der den Transponder
abfragenden Einrichtung 19 Informationen, um bespielsweise den gerade passierten Transponder 18 zu identifizieren.
Informationen, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Fahrtrichtung, stehen beispielsweise in bekannter
Weise von dem phasendiskriminierenden Tachometer 23 zur Verfügung.
Die Fahrzeugkennzeichnung wird von einer Einrichtung 33 erhalten.
Die Informationen, wie beispielsweise die Transponderkennzeichnung,
die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugkennzeichnung, wird einer Sender-Empfängereinheit 3^» welche an
die Antenne Ik angeschaltet ist, und der Steuerzentrale 16 über die Schleife 12 zugeführt, wie oben beschrieben ist.
Die Steuerbefehle von der Steuerzentrale 16 werden mittels derAntenne 1% von der Schleife 12 aufgenommen und der Einrichtung 17 zugeführt.
Die Steuereinrichtung 17 gibt danach entsprechende Befehle
an eine Einrichtung 35 ab, welche die Energiesteuerung des Fahrzeugs, um, wenn es erforderlich ist, die Zugkraft zu erhöhen
oder zu vermindern, die Fahrzeugbremsen und das Fahrzeug
laufwerk zu betätigt \. Eine Sichtanzeige der von der
Einrichtung 17 abgegebenen Befehle kann, wenn es gefordert wird, an einer Anzeigeeinrichtung 36 vorgesehen sein.
In Fig.6 ist ein durch stirchpunktierte Linien umrissenes
Diagramm einer Erweiterung des gerade beschriebenen Systems dargestellt, in welchem das Steuerzentrum 16 mit einem "strategischen11
Steuerzentrum 3^ kombiniert ist.
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zungen bzw. -weichen oder Schaltern 39 in dem gesteuerten
Gebiet verbunden. Diese Verbindung ist so ausgeführt, daß der Rechner 37 die einzelnen Weichen, oder Schalter 39 mittels
der gesamten Steuerung des Systems unter Zugrundelegung der geforderten Strecke einstellen kann, welcher jedes der
Fahrzeuge 10 folgen soll. Die Informationen, welche den geforderten Fahrplan und die Fahrstrecke aller Fahrzeuge 10
berücksichtigen, werden von einem Speicher 4o in den Rechner 37 eingespeichert.
Die Informationen, welche die Kennzeichnung, die tatsächliche Position und die Geschwindigkeit aller Fahrzeuge betreffen,
werden von dem Rechner 27 erhalten; unter Zugrundelegung aller dieser Informationen gibt der Rechner 37 strategische
Befehle an den Rechner 27 zurück, welcher, falls es erforderlich ist, eine Änderung des Betriebs verschiedener der
Fahrzeuge 10 befiehlt. Diese Befehle werden aber von dem Rechner 27 nur befolgt, wenn er die Befehle für ungefährlich
hält. Die Befehle werden auch an die verschiedenen Weichen oder Schalter 39 abgegeben, um die erforderlichen Fahrstrekken
für Fahrzeuge 10 einzustellen.
Eine Sichtanzeige in Form eines Blindschaltbildes des von dem System gesteuerten Streckenbereichs wird auf einer Anzeigeeinrichtung
41 zur Verfügung gestellt, welche auch eine farbige Videoanzeige sein kann, so daß das Bedienungspersonal
eine visuelle Kontrolle der von dem System vorgenommenen Entscheidungen erhalten kann.
Bei einer zweigleisigen Eisenbahn und dem vorbeschriebenen Steuersystem können auf zwei Leitungen für einen Betrieb in
zwei Richtungen Signale abgegeben werden und es kann bei einer vollautomatischen Arbeitsweise auf einen Einleitungsbetrieb
»urückgekehrt werden, wenn es die Umstände ermöglichen, beispielsweise
infolge von Zug- oder Geleisdefekten oder infolge
von Arbeiten an einer der Leitungen. Der umfang dieses Ein-
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leitungsbetriebs hängt von dem Vorhandensein von Weichen ab,
welche ein Kreuzen von einer Betriebsleitung auf die andere ermöglichen.
Obwohl bei dem vorbeschriebenen System eine induktive Nachrichtenverbindung
für die Übertragung von und zu der Befehlszentrale 16 und dem Fahrzeug 10 mittels der Schleifen
12 und 13 geschaffen ist, können auch andere Einrichtungen,
wie beispielsweise abstrahlende Kabel, gerichtete Wellen,
UHF- oder SHF-Verstärkersysteme ebenso .'wie Funk im freien
Raum verwendet werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß im Unterschied zu vielen anderen bekannten Zugsteuersystemen
die Übertragungsschaltung für dieses System eine Sammelschiene ist und die Fahrzeuge ihre eigenen eindeutig adressierten
Nachrichten erkennen.
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_ to -
Claims (1)
- Patentansprüche1/ Fahrzeugsteuersystem, gekennzeichnet durch ein Fahrzeug (lO)/das sich entlang einer vorbestimmten, festen Fahrbahn (ll) bewegt, durch eine Anzahl eindeutig identifizierbarer Transponder (18), die neben der Fahrbahn angeordnet sind, durch an dem Fahrzeug (10) angebrachte Einrichtungen (19> 20) zum Bestimmen der Kennzeichnung jedes Transponders (l8).an welchem das Fahrzeug (10) vorbeifährt, und durch Übertragungseinrichtungen (14, 15)» um die Kennzeichnung an eine zentrale Steuerstelle (l6) zu übertragen.2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Fahrzeug (10) angebrachte Einrichtung (191 20) einen den Transponder abfragenden Sender/Empfänger (21, 22) aufweist, die am vorderen und hinteren Ende des Fahrzeugs (10) angebracht sind und welche jeweils mit den Übertragungseinrichtungen (14, 15) verbunden sind, so daß mittels der zentralen Steuerstelle (l6) die Vollständigkeit des Fahrzeugs (10) geprüft und die genaue Position des vorderen und hinteren Endes des Fahrzeugs (10) feststellbar ist.3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzentrale (16) durch die Reihenfolge bei der Bestimmung der Transponder (l8) mittels der an dem Fahrzeug (10) angebrachten Transponderabfrageeinrich-tungtf*(21, 22) die Fahrtrichtung des Fahrzeugs (10) bestimmen kann.k· Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Steuerzentrale (l6) die Länge des Fahrzeugs (10) bekannt ist, sie durch Bestimmen der Verzögerung beim Feststellen desselben Transponders (l8 mittels der am vorderen und hinteren Ende des Fahrzeugs (10) angebrachten Transponderabfrageeinrichtung (21, 22) gleichzeitig309881/0511 - ll -genau die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) bestimmen kann.5» Fahrzeugβteuersystea nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzentrale (l6) einen Rechner (27) aufweist, der die Informationen, welche die Transponderkennzeichnung und damit die Position des Fahrzeugs (lO)^jmittels der Übertragungseinrichtung (14, 15) erhält, und daß der Rechner (27) danach Befehle bezüglich des Zugbetriebs über die Übertragungeeinrichtungen abgibt.♦betreffen6. Steuersystem nach Anspruch 5 t dadurch gekennzei chn e t, daß Einrichtungen zum Übertragen der Kennzeichnung und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) an den Rechner (27) über die Übertragungseinrichtungen vorgesehen sind.7. Steuersystem Bach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Durchgabe von Informationen an den Rechner (27) vorgesehen sind, die die Position aller Geleisweichen in dem von dem System gesteuerten-Gebiet betreffen.8. Steuersystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Einspeisung von Informationen an den Rechner (27) vorgesehen sind, welche den geforderten Betriebsfahrplan jedes der von dem System gesteuerten Fahrzeuge betreffen.9· Steuersystem mach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung eine Induktivechieife (12, I3), welche in der Fahrbahn des Fahrzeugs (10) verlegt ist, und einen an dem Fahrzeug (lO) angebrachten Sender und eine Rahmenantenne aufweist, welche induktiv an die Schleife (12, 13) angkoppelbar ist.10. Steuersystem mach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch309881/0511 -12-gekennzeichnet, daß das Übertragungssystem ein abstrahlendes Kabel aufweist.309881/051 1Lee rse i te
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