DE3025828A1 - Doppler radar monitor for instantaneous vehicular speed measurement - uses known length of track as reference distance for comparison of set speed with actual speed - Google Patents

Abstract

A controller (2) assisted by a Doppler unit (1) ascertains the instantaneous speed at a rail brake (3) and compares it with the set rated speed and determines control order for the brake (3) - on the basis of the values obtained. The brake can then be applied with the correct strength to the wagon (4) or group of wagons. Sensors (E,A) are necessary either side of the brake (3) to detect the presence of a wagon in the vicinity. The doppler impulses are summed in a monitoring unit (5) when an axle passes from the first sensor (E) to the next (A). The sum of the counted impulses then represents the distance (Lref) between the two sensors (E,A), which are firmly screwed to the rail, with the very accurately determined distance between them fixed to the nearest millimetre. This distance (Lref) is the length which is fed to the monitor (5) and used as a comparison with the Doppler count. This measuring method is very exact and allows a fault condition to be indicated should the Doppler count be upset by component faults.

Description

Verfahren zur Uberwachung von DopplerradargerätenMethod for monitoring Doppler radar devices

Die Einrichtung betrifft ein Verfahren zur Uberwachung von Dopplerradargeräten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The device relates to a method for monitoring Doppler radar devices according to the preamble of claim 1.

Für die berührungslose Messung der Momentangeschwindigkein von spurgebundenen oder nicht spurgebundenen Fahrzeugen werden u. a. Radargeräte eingesetzt, die nach dem an sich bekannten Dopplerprinzip arbeiten. Dabei ist die gemessene Dopplerfrequenz ein Maß für die Momentangeschwindigkeit eines Fahrzeuges. In vielen Fällen muß die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs durch entsprechende Regel- und Steuereinrichtungen so beeinflußt werden, daß eine von anderen Einrichtungen vorgegebene Sollgeschwindigkeit möglichst genau eingehalten wird. Zu diesem Zweck vergleicht man die mit dem Dopplerradargerät gemessene Istgeschwindigkeit mit einer Sollgeschwindigkeit und ermittelt aufgrund einer eventuellen Abweichung nach be- stimmten Steuer- und Regelalgorithmen Steuerkommandos für Antriebs- und Bremseinrichtungen zur Beschleunigung oder zur Verzögerung der Pahrzeuge.For the non-contact measurement of the instantaneous speed of track-bound or non-tracked vehicles are among others. Radars used after work according to the known Doppler principle. Where is the measured Doppler frequency a measure of the current speed of a vehicle. In many cases the Speed of a vehicle through corresponding regulating and control devices can be influenced in such a way that a setpoint speed specified by other devices is adhered to as precisely as possible. For this purpose one compares the one with the Doppler radar device measured actual speed with a target speed and determined based on a possible deviation after correct control and regulation algorithms Control commands for drive and braking devices for acceleration or for Delay of the vehicles.

Nun ist es möglich, daß durch Bauelementeausfälle o. ä.Now it is possible that due to component failures or the like.

innerhalb eines solchen Radargerätes das abgegebene Geschwindigkeitssignal (Dopplerfrequenz) verfälscht wird oder sogar ausfällt. Das würde bei den nachgeschalteten Steuer- und Regeleinrichtungen zur Ermittlung falscher, u. U. die Sicherheit gefährdender Steuerkommandos führen, was unter allen Umständen vermieden werden muß. Zu diesem Zweck sind Vberwachungsschaltungen bekannt, die derartige Radargeräte auf ihre einwandfreie Arbeitsweise überwachen. Nachteilig bei diesen Schaltungen ist es, daß nur otalausSälle der betreffenden Geräte erkannt werden können, und das in den meisten Fällen auch nur, wenn sich ein bewegtes Objekt innerhalb des Radarstrahls befindet. Dieser Ausfall während des Betriebes kann immer noch zu gefährlichen Situationen führen oder aber trotz schnellstmöglichen Austauschs zu Betriebsbehinderungen.within such a radar device, the speed signal output (Doppler frequency) is falsified or even fails. That would be the case with the downstream Control and regulation devices to identify incorrect, possibly safety-endangering Carry out control commands, which must be avoided under all circumstances. To this Purpose monitoring circuits are known that such radar devices on their proper Monitor operation. The disadvantage of these circuits is that only otalausSälle of the devices in question can be detected, and in most cases, too only when a moving object is within the radar beam. This failure during operation can still lead to dangerous situations or else in spite of the fastest possible exchange of operational hindrances.

Die Aufgabe besteht nun darin, durch ein hochgenauesaber einfaches Verfahren ohne großen zusätzlichen Aufwand die Tendenz eines sich abzeichnenden Totalausfalls, z. B.The task now is to go through a highly accurate but simple one Procedure without much additional effort the tendency of an emerging Total failure, e.g. B.

durch eine dem Totalausfall vorangehende Drifterscheinung, schon Abweichungen von der tatsächlichen Geschwindigkeit im%o Bereich zu erkennen und daraus geeignete MaBnahmen zur Beseitigung abzuleiten.due to a drift phenomenon preceding the total failure, there are already deviations from the actual speed in the% o range to be recognized and suitable To derive measures for elimination.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.The object is achieved according to the invention by what is stated in the claims specified measures resolved.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below by means of an exemplary embodiment explained.

Der erfindungsgemäße Gedanke geht dabei von der physikalischen Tatsache aus, daß eine Schwingung der Dopplerfrequenz ein festes, wohldefiniertes Wegelement darstellt.The idea according to the invention is based on the physical fact from the fact that an oscillation of the Doppler frequency is a fixed, well-defined path element represents.

Dabei ist der gesamte zurückgelegte Weg und das einzelne Wegelement A s 2 f 5 mit s = zurückgelegter Weg c = Lichtgeschwindigkeit fs = Sendefrequenz des Radargerätes fD = Dopplerfrequenz dt entspricht damit einer Zählung der Dopplerizpulse Bei gängigen Radargeräten, die z. B. bei der Steuerung von Gleisbremsen in Ablaufanlagen Verwendung finden, beträgt die Sendefrequenz 9,35 GHz. Ein Dopplerimpuls entspricht somit nach der oben angegebenen Formel s = 1,604 cm.Here is the entire distance covered and the individual path element A s 2 f 5 with s = distance covered c = speed of light fs = transmission frequency of the radar device fD = Doppler frequency dt thus corresponds to a count of the Dopplerizpulse. B. are used to control track brakes in sequential systems, the transmission frequency is 9.35 GHz. According to the formula given above, a Doppler pulse corresponds to s = 1.604 cm.

In der Zeichnung ist die prinzipiell an sich bekannte Anordnung einer Gleisbremsensteuerung in Ablaufanlagen zur Geschwindigkeitsbeeinflussung von ablaufenden Güterwagen oder -wagengruppen dargestellt. Mit Hilfe eines Dopplerradargerätes 1 ermittelt eine Regeleinrichtung 2 an einer Gleisbremse 3 die Momentangeschwindigkeit, vergleicht sie mit der Sollgeschwindigkeit und ermittelt aufgrund dieser Basiswerte nach bestimmten Algorithmen Steuerkommandos für die Gleisbremse 3, um die durchlaufenden Wagen 4 oder Wagengruppen-mehr oder weniger stark abzubremsen.-Sensoren E und A sind dabei notwendig, um die Anwesenheit eines Wagens im Bereich der Bremse festzustellen.In the drawing, the arrangement, which is known in principle, is a Track brake control in sequence systems to influence the speed of running off Freight wagons or groups of wagons shown. With the help of a Doppler radar device 1 determines a control device 2 on a Track brake 3 is the current speed, compares it with the target speed and determines based on these basic values according to certain algorithms control commands for the track brake 3, to the passing through Carriages 4 or car groups - to be braked more or less strongly - sensors E and A are necessary to determine the presence of a car in the area of the brake.

Der erfindungsgemäße Gedanke liegt nun darin, daß alle Dopplerimpulse der Länge a s beim Durchlauf einer Achse von E nach A in einer Uberwachungseinrichtung 5 aus um miert werden. Nach dem Durchfahren der Strecke E - A stellt somit die Summe der gezählten Impulse die Entfernung Brief zwischen E und A dar. Die beiden Sensoren sind fest an der Schiene 6 verschraubt und ändern ihren Abstand zueinander nach der Montage nicht mehr. Der Abstand ist sehr leicht und auf den Millimeter genau meßtechnisch zu erfassen. Dieser Abstand dient als feste Referenzlänge und wird der Uberwachungseinrichtung 5 eingegeben. Die Überwachungseinrichtung vergleicht nun jedem Durchlauf eines Wagens oder einer Wagengruppe die durch Zählung der Dopplerimpulse ermittelte Entfernung E - A mit dem festen -Wert Brief.The idea according to the invention is that all Doppler pulses the length a s when an axis passes from E to A in a monitoring device 5 to be mized out. After driving through the route E - A, the total is thus of the counted pulses represent the distance letter between E and A. The two sensors are firmly screwed to the rail 6 and change their distance from one another assembly no longer. The distance is very easy and accurate to the millimeter to be recorded by measurement. This distance serves as a fixed reference length and is the monitoring device 5 entered. The monitoring device compares now every pass of a car or a group of cars by counting the Doppler impulses determined distance E - A with the fixed value letter.

Durch Bauelementefehler bedingte Falschmessungen wirken sich durch eine Veränderung der Dopplerfrequenz aus, d. h.Incorrect measurements caused by component errors have an impact a change in the Doppler frequency, d. H.

durch zuviele oder zuwenige Impulse, bezogen auf die feste Referenzstrecke. Bei einer angenommenen, in der Praxis vorkommenden Entfernung zwischen E und A von Brief = 16,o4 m und einen für diese Zwecke handelsüblichen Radargerät mit einer Dopplerimpulslänge von a s = 1,604 cm kann man also theoretisch durch Abzählen des Dopplerimpulse den Abstand zwischen E und A auf 1 %o genau ermitteln, mit dem Refe- renzwert vergleichen und bei Abweichungen eine Fehlermeldung 7 abgeben. In der Praxis muß man davon ausgehen, daß durch Umwelteinflüsse, z. B. Reflexionen oder schwingende Kupplungen, Auslöschungen verursacht werden, so daß die Ansprechschwelle der Uberwachung nicht so eng auf + einen Impuls bzw. + 1 %o eingestellt wird, sondern auf einen etwas höheren Wert, was die Wirksamkeit des Verfahrens, schon Tendenz änderungen und Drifterscheinungen zu erkennen, nicht beeinträchtigt.due to too many or too few pulses in relation to the fixed reference distance. With an assumed, in practice occurring distance between E and A of Letter = 16, o4 m and a commercially available radar device for this purpose with a Doppler pulse length of a s = 1.604 cm can theoretically be determined by counting the Doppler pulses determine the distance between E and A with an accuracy of 1% o, with the reference limit value Compare and issue an error message 7 in the event of deviations. In practice it must it is assumed that by environmental influences such. B. reflections or vibrating Clutches, extinctions are caused, so that the response threshold of the monitoring is not set so tightly to + one pulse or + 1% o, but to one slightly higher value, what the effectiveness of the procedure, already tendency changes and recognizing drift phenomena is not impaired.

Die Anwendung des Verfahrens ist genauso denkbar bei der fahrzeugseitigen Ermittlung der Momentangeschwindigkeit, indem die ortsfesten Sensoren in bekanntem Abstand auf dem Fahrzeug abgefragt werden und die ermittelte Wegabschnitts länge auf dem Fahrzeug mit der bekannten Länge des ortsfesten Wegabschnitts verglichen wird.The application of the method is just as conceivable for the vehicle side Determining the instantaneous speed by placing the stationary sensors in a known position Distance on the vehicle can be queried and the length of the path segment determined on the vehicle compared with the known length of the fixed section of the road will.

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Claims (7)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Uberwachung von Dopplerradargeräten fbr die berührlungslose Messung von Momentangeschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in einem durch geeignete Mittel begrenztem, durch Umwelteinflüsse und Störungen praktisch nicht mehr veränderbaren, genau festgelegten ortsfesten Wegabschnitt Dopplerimpulse zu Wegabschnitten summiert werden und das ermittelte Ergebnis mit der feststehenden tatsächlichen Referenzlänge verglichen wird. Claims 1. Method for monitoring Doppler radar devices fbr the non-contact measurement of instantaneous speeds, characterized by that limited by suitable means, by environmental influences and disturbances practically no longer changeable, precisely defined stationary path section Doppler pulses are added up to route sections and the determined result with the fixed actual reference length is compared. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem genau festgelegten Abstand, innerhalb dessen von einem Dopplerradargerät durch Dopplerfrequenzerfasseng die Momentangeschwindigkeit gemessen wird, an den Schienen zwei Sensoren montiert sind, die einerseits mit einer Reglereinrichtung, welche mit dem Sollgeschwindigkeitswert beaufschlagt wird, andererseits mit einer Uberwachungseinrichtung in Verbindung stehen, in der der Entfernung der Sensoren entsprechende längenreferenzwert gespeichert ist und die eine eventuelle Fehlmeldung abgibt. 2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that at a precisely defined distance, within which from one Doppler radar device measured the instantaneous speed by Doppler frequency detection will, on the rails two sensors are mounted, the one hand with a regulator device to which the setpoint speed value is applied will, on the other hand, be in communication with a monitoring device in which the length reference value corresponding to the distance of the sensors is stored and which sends a possible error message. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtübereinstimmung des Vergleiches eine Fehlermeldung abgegeben wird.3. The method according to claim 1, characterized in that in the event of non-compliance an error message is issued after the comparison. 4. Verfähren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle zur Abgabe einer Fehlermeldung einstellbar ist.4. Method according to claim 1, characterized in that the response threshold can be set to issue an error message. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die absolute Differenz der Dopplerimpulse zwischen dem Referenzwegabschnitt und dem ermittelten Wegabschnitt auf einem Datenträger aufgezeichnet wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the absolute Difference in Doppler pulses between the reference path section and the determined one Section of the route is recorded on a data carrier. 6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- bzw. Uberwachungseinrichtun ortsfest installiert sind.6. Arrangement according to claim 2, characterized in that the control or Uberwachungseinrichtun are installed in a stationary manner. 7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- bzw. Vberwachungseinrichtungen auf dem Fahrzeug installiert sind.7. Arrangement according to claim 2, characterized in that the control or monitoring devices are installed on the vehicle.