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Bei diesen Anlagen ist der jeweilige Empfangspegel der von dem passiven
Antwortgerät zurückgegebenen Antwortfrequenzen von der jeweiligen Stellung des aktiven
Gerätes zum passiven Antwortgerät abhängig, und zwar hat die Empfangsspannung einen
Maximalwert, wenn das Abfragegerät dem Antwortgerät gegenübersteht. Sowohl beim
Annähern an diese Position als auch beim Verlassen dieser Position ändert sich der
Pegel der Empfangsspannung mit der
Abstandsänderung der Abfrage-
und Antwortgeräte, und zwar unabhängig davon, in welcher Richtung die Informationsübertragung
erfolgt, also unabhängig davon, ob sich die passiven Antwortgeräte ortsfest an der
Strecke oder an den Fahrzeugen befinden.
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Wenn die Abfrage- bzw. Antwortgeräte beispielsweise unter den Fahrzeugen
am Wagenfußboden angebracht werden und die Partnergeräte im Gleis angeordnet sind,
hängt der Empfangspegel zusätzlich auch noch davon ab, ob der eine oder andere Wagen
abgefahrene Räder hat oder mehr oder weniger stark beladen ist.
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Die oben geschilderten Pegelabhängigkeiten- treten auch bei Einrichtungen
zur Informationsübertragung auf, die einerseits mit einem Sender, z. B. einer induktiv
arbeitenden Einrichtung, arbeiten und auf der anderen Seite Empfangseinrichtungen
aufweisen, die mit der Sendeeinrichtung in kurzer Entfernung strahlungsgekoppelt
sind.
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Bei den oben näher erläuterten Einrichtungen ist es wegen der beschriebenen
Pegelverläufe nicht ohne weiteres möglich, aus der jeweils empfangenen Spannung
in der Empfangseinrichtung, gleichgültig, ob diese auf den Fahrzeugen angeordnet
ist oder sich bei der anderen Informationsübertragungsrichtung an der Strecke ortsfest
befindet, eine Aussage darüber zu machen, wenn sich beim Passieren die beiden gegeneinander
beweglichen Geräte der Einrichtung zur Informationsübertragung momentan gegenüberstehen.
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Demnach liegt der Erfindung, ausgehend von der eingangs näher genannten
Einrichtung die Aufgabe zugrunde, unabhängig von der Art der zu übertragenden Informationen
durch zusätzliches Auswerten der Empfangsspannung eine nach dem Start-Stop-Prinzip
arbeitende Meßbasis beispielsweise zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges
anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unabhängig davon, ob die Meßbasis
auf den Fahrzeugen oder an der Strecke ermittelt werden sollen, dadurch gelöst,
daß der Empfangseinrichtung in Fahrrichtung gesehen in vorgegebenem Abstand hintereinander
zwei an eine Umschalteinrichtung angeschlossene Empfangsorgane zugeordnet sind,
die beim Empfang wahlweise mittelbar mit mindestens einem Schmitt-Trigger verbunden
sind, an den eine Steuerschaltung für einen in der Frequenz umschaltbaren Taktgeber
angeschlossen ist, derart, daß dessen Taktimpulse beim Passieren des Informationsgebers
zunächst beim Betrieb über das in Fahrrichtung gesehen erste Empfangsorgan und gleichzeitig
eingeschaltetem Schmitt-Trigger einen Zähler mit halber Frequenz, bei nachfolgend
wieder abgeschaltetem Schmitt-Trigger mit der Frequenz und bei Weiterfahrt nur noch
beim Betrieb über das zweite Empfangsorgan bei wieder eingeschaltetem Schmitt-Trigger
mit halber Frequenz bis zu dessen erneutem Abschalten fortschalten. Quantitativ
bestrachtet wird der Zähler somit in vorteilhafter Weise unabhängig vom maximalen
absoluten Wert der Empfangsspannung gesteuert, und zwar so, als ob die Taktimpulse
mit gleichbleibender Frequenz nur von einem zum anderen Pegelmaximum abgegeben würden.
Hierdurch ist es möglich, daß aus der Frequenz des Taktgebers und dem vorgegebenen
Abstand der beiden Empfangsorgane die Geschwindigkeit berechnet werden kann. Aufgrund
des jeweiligen Zählergebnisses des Zählers kann unter Voraussetzung gewisser meßtechnischer
Bedingungen, z. B. bei konstanter Geschwindigkeit, der zurückgelegte Weg undloder
die Fahrzeit des Fahrzeuges bestimmt werden.
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Dies kann auf dem Fahrzeug erfolgen. Sind dagegen die beiden Empfangsorgane
an der Strecke ortsfest installiert, so erfolgt die Informationsübertragung von
dem Fahrzeug zur Strecke, wo auch die Geschwindigkeitsermittlung durchgeführt wird.
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Wenn an eine derartige digitale Zeitmeßbasis besonders hohe Ansprüche
gestellt werden müssen, so kann die aus technischen Gründen bei jedem Schmitt-Trigger
vorhandene Schalthysterese nicht vernachlässigt werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung sieht daher vor, daß der Schmitt-Trigger bezüglich des Ausschaltpegels
umschaltbar gestaltet ist, derart, daß der Ausschaltpegel im eingeschalteten Zustand
des Schmitt-Triggers um den Spannungswert der Schalthysterese erhöht ist. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich dabei als besonders vorteilhaft, daß
dem Schmitt-Trigger eingangsseitig ein zweiter Schmitt-Trigger parallelgeschaltet
ist, dessen Einschaltpegel um einen vorgegebenen Wert höher liegt als derjenige
des ersten Schmitt-Triggers, daß an die Ausgänge der beiden Schmitt-Trigger ein
mit dynamischen Steuereingängen versehener Schalter angeschlosssen ist zum Einstellen
des erhöhten Ausschaltpegels des ersten Schmitt-Triggers.
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Von den verschiedensten Möglichkeiten, Schmitt-Trigger in ihrem Schaltverhalten
zu ändern, wird bevorzugterweise von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, die Schaltschwellen
durch gezielte Vorgabe einer oder einer anderen Steuerspannung zu verändern.
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In diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
vor, daß an den Schalter zwei Steuerspannungsquellen angeschlossen sind, die zum
Festlegen der Schaltpegel des ersten Schmitt-Triggers wahlweise zu diesem durchschaltbar
sind.
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Eine besonders vorteilhafte und durch handelsübliche Bausteine zu
realisierende Ausgestaltung der Erfindung wird ferner darin gesehen, daß zum Ein-
und Ausschalten des Taktgebers an den Ausgang des ersten Schmitt-Triggers ein flankengesteuerter
mehrstufiger Zähler angeschlossen ist sowie ein durch das Ausgangssignal des ersten
Schmitt-Triggers einschaltbarer Frequenzteiler.
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Besonders vorteilhaft ist es im Zusammenhang mit dem genannten Zähler,
daß die Umschalteinrichtung für die beiden Empfangsorgane ebenfalls ohne besonderen
Mehraufwand durch mindestens ein Ausgangssignal des mehrstufigen Zählers mit gesteuert
werden kann.
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Von den verschiedensten bekannten Einrichtungen der eingangs genannten
Gattung erweist sich diejenige zur Anwendung des Erfindungsgedankens als besonders
vorteilhaft, bei welcher zur Informationsübertragung ein Abfragegerät in Form eines
Senders und der Empfangseinrichtung für elektromagnetische Schwingungen vorgesehen
ist, an welche über die Umschalteinrichtung zwei Antennen angeschlossen sind, die
mit einem als Informationsgeber vorgesehenen passiven Antwortgerät kommunizieren,
wobei die Art der zu übertragenden Informationen durch die an die Empfangseinrichtung
rückübertragenen Schwingungen gegeben sind. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann in
vorteilhafter Weise zum Bestimmen der fahrdynamischen Größen, also z. B. der Geschwindigkeit,
das Abfragegerät mit dem Sender und der Empfangseinrichtung auf dem Fahrzeug vorgesehen
werden, wobei dann das als Informationsgeber dienende passive Antwortgerät an der
Spur ortsfest installiert ist Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
clargestellt und wird nachfolgend näher
erläutert. Das Blockschaltbild
zeigt überwiegend fahrzeugseitige Einrichtungen zur Informationsaufnahme von einem
ortsfesten Informationsgeber 1 in Form eines passiven Antwortgerätes. Diesem gegenüber
bewegen sich die Fahrzeuge in Fahrrichtung F. Als Informationsabfragegerät dient
ein mit einem Sender und einem Empfänger versehenes Gerät 2, an welches über eine
elektronisch steuerbare Umschalteinrichtung 3 zwei Antennen 40, 41 angeschlossen
sind, die einerseits zum Aussenden elektromagnetischer Schwingungen im Gigahertzbereich
zur Abfrage des Informationsgebers 1 als auch zum Empfang der von diesem zurückgegebenen,
entsprechend der zu übertragenden Information codierten elektromagnetischen Schwingungen.
An das Gerät 2 ist ein die empfangenen elektromagnetischen Schwingungen auswertendes
Gerät 5 angeschlossen. Da die Art der zu übertragenden Informationen und deren Auswertung
im Zusammenhang mit der Erfindung nicht im Vordergrund steht, werden die bekannten
Geräte 2 und 5 nicht näher beschrieben.
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Wesentlich ist, daß die von den beiden wahlweise anschaltbaren Antennen
40 und 41 abgegebene Empfangsspannung, die beim Passieren des Informationsgebers
1 einen parabelförmigen Verlauf zeigt, mittelbar oder unmittelbar auch an eine Gleichrichterschaltung
6 gegeben wird, an die zwei Schmitt-Trigger 70 und 71 angeschlossen sind. Der Schmitt-Trigger
70 ist so dimensioniert, daß er gegenüber dem Schmitt-Trigger 71 einen um einen
vorgegebenen Wert höher liegenden Einschaltpegel aufweist. Bei ansteigender Gleichspannung
von der Gleichrichterschaltung 6 gelangt durch diese Maßnahme zunächst der Schmitt-Trigger
71 in die Einschaltlage und mit Sicherheit erst danach der Schmitt-Trigger 70 in
seine Einschaltlage.
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Der Schmitt-Trigger 71 ist bezüglich seinem Ausschaltpegel umschaltbar
gestaltet, derart, daß der Ausschaltpegel im eingeschalteten Zustand des Schmitt-Triggers
71 um den Spannungswert seiner Schalthysterese erhöht ist. Zur Steuerung dieses
Umschaltvorganges dient der Schmitt-Trigger 70, der einen mit dynamisch wirkenden
Steuereingängen 80,81 versehenen Schalter 8 betätigt. An diesen sind zwei Steuerspannungsquellen
U 1 und U2 angeschlossen, von denen in Grundstellung die niedrigere Spannung der
Steuerspannungsquelle U 1 zum Schmitt-Trigger 71 durchgeschaltet ist In der anderen
Schaltlage (nicht dargestellt) des Schalters 8 ist die Steuerspannungsquelle U2
mit der höheren Spannung durchgeschaltet. Diese höhere Spannung bewirkt den erwähnten
höheren Ausschaltpegel des Schmitt-Triggers 71.
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An den Ausgang des Schmitt-Triggers 71 ist einerseits der dynamische
Steuereingang 81 des Schalters 8 sowie zwei dynamische Eingänge für eine Vorder-
und Rückflankensteuerung eines dreistufigen Zählers 9 angeschlossen. Ferner ist
an den Ausgang des Schmitt-Triggers 71 ein UND-Glied 10 sowie ein NICHT-Glied 11
angeschlossen, die Bestandteil einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung sind. Zu dieser
gehören außerdem noch ein Rechteckgenerator G, dessen Impulse mit fest vorgegebener
konstanter Frequenz über einen Schalter 12 einerseits auf einen Frequenztei-1er
13 und andererseits auf ein weiteres UND-Glied 14 gelangen können. Die beiden UND-Glieder
10 und 14 sind über ein ODER-Glied 15 mit einem weiteren Zähler 16 verbunden. Da
einerseits der Rechteckgenerator G Signale mit einer fest vorgegebenen Folgefrequenz
abgibt, andererseits die beiden Antennen 40 und 41 in einem fest vorgegebenen Abstand
A angeordnet sind,
ist die Anzahl der von Zähler 16 eingezählten Impulse nach dem
Passieren der Antennen 40 und 41 des Informationsgebers 1 ein Maß für die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges. Das Zählergebnis wird einer Auswerteeinrichtung 17 zugeführt, die
den Zähler 16 danach wieder in eine definierte Grundstellung zurückstellt und den
ermittelten Geschwindigkeitswert an nicht weiter dargestellte Steuereinrichtungen
abgibt Zur Art der Steuerung des Zählers 16 sei noch bemerkt, daß dieser einerseits
unmittelbar mit der Frequenz des Rechteckgenerators Güber die Schaltglieder 14 und
15 oder aber mit der halben Frequenz des Rechteckgenerators G über den Frequenzteiler
13 und die diesem nachgeordneten Schaltglieder 10 und 15 fortgeschaltet werden kann.
Nähere Einzelheiten hierzu werden später noch näher erläutert.
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Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung an
Hand des Arbeitsbeispieles näher erläutert.
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Beim Annähern in Fahrrichtung F erfolgt der Informationsaustausch
zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Informationsgeber 1 zunächst über die am Fahrzeug
befindliche Antenne 40. Beim Annähern an den Informationsgeber 1 steigt die Empfangsspannung
und damit die davon abgeleitete und von der Gleichrichterschaltung 6 abgegebene
Gleichspannung.
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Sobald der Einschaltpegel des Schmitt-Triggers 71 erreicht ist, gelangt
dieser vor dem Schmitt-Trigger 70 in die Einschaltlage. Der Zustandswechsel am Ausgang
des Schmitt-Triggers 71 hat über den dynamischen Eingang 91 des Zählers 9 das Einstellen
der ersten Zählerstellung zur Folge. In dieser Zählerstellung wird über eine Leitung
L I der Schalter 12 geschlossen. Da während der Einschaltlage des Schmitt-Triggers
71 das UND-Glied 14 durch das NICHT-Glied ii gesperrt und nur das UND-Glied 10 aktiviert
ist, werden die vom Rechteckgenerator G abgegebenen Signale über den Frequenzteiler
13, das UND-Glied 10 und das ODER-Glied 15 an den Zähler 16 gegeben. Dieser wird
also zunächst mit der halben Frequenz des Rechteckgenerators G fortgeschaltet.
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Beim weiteren Annähern der Antenne 40 an den Informationsgeber 1
und dabei weiter ansteigender Gleichspannung am Eingang des Schmitt-Triggers 70
gelangt auch dieser in die Einschaltlage, wodurch der Schalter 8 aus der dargestellten
stabilen Schalterstellung in die andere Lage geschaltet wird. Dies hat zur Folge,
daß der Schmitt-Trigger 71 mit der Steuerspannungsquelle U2 verbunden wird, wodurch
für den Schmitt-Trigger 71 der gewünschte höhere Ausschaltpegel eingestellt wird.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die normalerweise immer vorhandene Schalthysterese
des Schmitt-Triggers 71 nicht zu einer fehlerhaften Steuerung des Zählers 16 führt.
Durch den Umschaltvorgang mit Hilfe des Schalters 8 wird praktisch gesehen die Schalthysterese
unwirksam gemacht.
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Wenn nun die Antenne 40 in Fahrrichtung F vom Informationsgeber 1
entfernt wird, sinkt auch die durch den Informationsgeber 1 hervorgerufene Antennenspannung
und damit die im Empfänger des Gerätes 2 vorherrschende Spannung wieder. Dies hat
eine im Fahrverlauf des Fahrzeuges fallende Gleichspannung der Gleichrichterschaltung
6 zur Folge. Sobald der Ausschaltpegel des Schmitt-Triggers 71 erreicht ist, geht
dieser wieder in die Ausschaltlage zurück. Durch den Wechsel des Ausgangssignals
des Schmitt-Triggers 71 wird der Schalter 8 über dessen dynamischen
Eingang
81 wieder in die andere stabile Schaltlage (wie dargestellt ist) gesteuert. Dabei
ist wieder die Steuerspannungsquelle U1 mit dem Schmitt-Trigger 71 verbunden, so
daß bezüglich dessen Einschalt- und Ausschaltpegel wieder die ursprünglichen Verhältnisse
vorhanden sind.
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Bei der Einnahme der Ausschaltlage des Schmitt-Triggers 71 wird der
Zähler 9 über dessen Eingang 90 weiter fortgeschaltet. In der dabei erreichten Zählerstellung
bleibt der Schalter 12 auch weiterhin geschlossen, und die Umschalteinrichtung 3
gelangt durch ein diesbezügliches Signal über eine Leitung L2 in die andere Schaltlage
(nicht dargestellt), bei welcher die Antenne 41 mit dem Gerät 2 verbunden ist. In
der Ausschaltlage des Schmitt-Triggers 71 ist das UND-Glied 10 gesperrt, und das
NICHT-Glied 11 schaltet das UND-Glied 14 für die vom Rechteckgenerator G abgegebenen
Signale ein, die über das ODER-Glied 15 dem Zähler 16 zugeführt werden. Somit wird
der Zähler 16 nicht mehr mit der halben Frequenz, sondern mit der vollen Frequenz
der vom Rechteckgenerator G abgegebenen Signale fortgeschaltet. Der Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, daß bis zum Betrachtungszeitpunkt nicht nur der Schmitt-Trigger
71 in die Ausschaltlage gelangte, sondern auch der Schmitt-Trigger70.
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Beim Annähern der Antenne 41 an den Informationsgeber I wiederholen
sich Schaltvorgänge, die bereits in entsprechender Form erläutert wurden für den
Fall der Annäherung der Antenne 40 an den Informationsgeber 1. Sobald dann wieder
der Einschaltpegel für den Schmitt-Trigger 71 erreicht wird, wird der Zähler 9 nochmals
fortgeschaltet in eine Zählerstellung, bei
welcher der Schalter 12 weiterhin geschlossen
bleibt und bei welcher ferner sich die Umschalteinrichtung 3 in einer Schaltlage
befindet, bei welcher die Antenne 41 nach wie vor mit dem Gerät 2 verbunden ist.
In der Einschaltlage des Schmitt-Triggers 71 erfolgt nochmals die Umschaltung der
den Zähler 16 fortschaltenden Impulse auf die halbe Frequenz.
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Wenn sich die Antenne 41 in Fahrrichtung F weit genug vom Informationsgeber
1 entfernt hat, gelangt der Schmitt-Trigger 71 wieder in die Ausschaltlage, wodurch
der Zähler 9 schließlich nochmals fortgeschaltet wird. Bei der dann erreichten Zählstufe
fehlt das vorher über die Leitung L 1 gegebene Steuersignal, so daß der Schalter
12 wieder öffnet Entsprechendes gilt sinngemäß für die an den Zähler 9 angeschlossene
Leitung L 2, wodurch die Umschalteinrichtung 3 wieder in die dargestellte Lage zurückgeht
Nach dem Abschalten des Rechteckgenerators G liegt im Zähler 16 ein endgültiges
Zählergebnis vor, das unter Beachtung des Abstandes der beiden Antennen 40 und 41
in der Auswerteeinrichtung 17 in einen Geschwindigkeitswert umgerechnet wird unter
Berücksichtigung der Folgefrequenz der von Rechteckgenerator Gabgegebenen Signale.
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In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles kann auf den
Schmitt-Trigger 70, den Schalter 8 und die beiden Steuerspannungsquellen Ul und
U2 sowie auf die spezielle Ausbildung des Schmitt-Triggers 71 im Hinblick auf die
Umschaltmöglickeit dann verzichtet werden, wenn an die Geschwindigkeitswertermittlung
nicht so hohe Anforderungen gestellt werden müssen.