DE3536019C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist aus einem Aufsatz von H. Uebel und U.Dräger in "Eisenbahntechnische Rundschau" (32) Heft 1/2, 1983, Seiten 63 bis 66 bekannt.

Es ist dort der Aufbau und die Wirkungsweise eines Weg-Geschwindigkeits-Meßsystems beschrieben, in dem die zuvor übliche, recht ungenaue Geschwindigkeitsmessung durch Auswertung der Frequenz von Radimpulsgebern durch eine genauere Periodendauermessung ersetzt ist.

Die Periodendauermessung erfolgt dort durch einen Mikrorechner, dessen interner Timer durch die Wegimpulse des Radimpulsgebers getriggert wird. Mit jedem durch die Rückflanke eines Wegimpulses erzeugten Unterbrechungssignal (Interrupt) wird der Zählerstand des Timers ausgelesen und der Timer zurückgestellt.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten des Rades kann die Periodendauer so lang werden, daß die Zählkapazität des Timers nicht ausreicht. Es ist dann ein Zusatzzähler notwendig um die Überläufe des Timers zu registrieren. Die Berechnung der Geschwindigkeit aus den Timerständen geschieht durch den Rechner. Der zur Berechnung notwendige Raddurchmesser, der infolge Radabriebes um bis zu 7% unter einem ursprünglichen Anfangswert liegen kann, wird dem Rechner über eine besondere Eingabe mitgeteilt.

Aus der DE-PS 30 39 265 ist eine Wegmeßeinrichtung bekannt, bei der die Folgefrequenz der Wegimpulse eines Radimpulsgebers ausgewertet wird. Um die Anzahl der Wegimpulse zu erhöhen werden die vom Randimpulsgeber in der Zeiteinheit abgegebenen Wegimpulse mit einem Faktor 2n multipliziert. Der zur Multiplikation verwendete Multiplikator weist zwei Zähler auf, von denen der erste Impuls eines durch einen Teiler reduzierten, schnellen Taktes, der zweite Impuls des schnellen Taktes ohne vorherige Teile zählt. Die Zählung des zweiten Zählers erfolgt dabei bis zu einem vom Stand des ersten Zählers vorgegebenen Zählvolumen.

Ferner ist in der US-PS 37 80 272 ein elektrischer Wegmesser (Odometer) beschrieben, der einen einstellbaren Teiler verwendet. Dieser teilt jedoch nicht den schnellen Takt eines besonderen Taktgebers, sondern die Folge der Radimpulse selbst. Damit wird eine Geschwindigkeitsmessung im Bereich niedriger Geschwindigkeiten sehr ungenau. Der beschriebene Wegmesser enthält auch voreinstellbare Zähler. Diese speichern den vom Fahrzeug zurückgelegten Weg und eine für diesen Weg vorgegebene Sollzeit.

Auch wenn der einstellbare Teiler hier eine Berücksichtigung des Radabriebs bei der Speicherung des zurückgelegten Weges ermöglicht, ist der offenbarte Wegmesser nicht dazu geeignet, den in einer kurzen Zeitspanne zurückgelegten Weg und die augenblickliche Geschwindigkeit eines Fahrzeuges so genau anzugeben, daß aus diesen Werten Vorgaben für die automatische Steuerung des Fahrzeuges errechnet werden könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine Berücksichtigung des Radabriebs bereits während der Periodendauermessung gestattet und Meßungenauigkeiten, die durch Schwankungen des Zeitpunktes der Timer-Auslesevorgänge bedingt sind, vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Weg- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung nach der Er­ findung hat gegenüber der bekannten Einrichtung den Vor­ teil, daß die Anzahl der während eines Wegimpulsinterval­ les gezählten Impulse bei genauer Einstellung des Rad­ durchmessers und gleicher Geschwindigkeit gleich ist. Die Eingabe des Raddurchmessers kann mittels eines einfachen Codierschalters erfolgen und eine besondere Rechnerein­ gabe, die sonst vor jeder Fahrt neu erfolgen muß, ent­ fällt. Ferner ist bei konstanten (Abfrage)-Intervallen die Summe der Änderungen der beiden wechselseitig bean­ spruchten Zähler geschwindigkeitsunabhängig und nur eine Funktion des Teilerverhältnisses. Dieser Umstand gestattet, daß der Auswerterechner die Frequenz des reduzierten Taktes berechnen und hieraus den eingestellten Radabrieb rückrech­ nen kann, was für Kontrollzwecke benutzt werden kann.

Eine im Anspruch 2 wiedergegebene Weiterbildung der Er­ findung ermöglicht eine einfache Ausdehnung des Meßinter­ valles auf mehrere Wegimpulsintervalle. Damit kann die Einrichtung an unterschiedliche, auf Schienenfahrzeugen gebräuchliche Wegimpulsgeber sehr gut angepaßt werden.

Anhand zweier Figuren soll nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung näher beschrieben wer­ den.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungs­ beispieles und

Fig. 2 zeigt ein Impulsdiagramm.

In Fig. 1 erzeugt ein Taktgeber TG einen schnellen Takt, der in einem nachgeschalteten ersten Teiler T 1 herunter­ geteilt wird. Durch einen Codierschalter S 1 kann das Teilerverhältnis so geändert werden, daß sich eine Ände­ rung der Frequenz der am Teilerausgang anstehenden Im­ pulse um bis zu 7% ergibt. Beispielsweise kann das Tei­ lerverhältnis von 100 : 1 stufenweise bis auf 93 : 1 herab­ gesetzt werden.

Die am Teilerausgang anstehende Impulsfolge wird zwei NOR-Gliedern G 1, G 2 zugeführt, die als Torschaltungen wirken und durch von einem nicht dargestellten Wegimpuls­ geber WG stammende Wegimpulse gesteuert werden. Die Weg­ impulse werden hierzu zunächst mittels eines D-Flipflops FF auf den redu­ zierten Takt synchronisiert und dann über einen zweiten Teiler T 2 und einen Schalter S 2 gleichzeitig beiden NOR-Gliedern zugeführt, wobei in die Zuleitung zu einem der NOR- Glieder, in diesem Falle dem NOR-Glied UG 1, ein Inverter IN geschaltet ist.

Die Ausgänge der NOR-Glieder sind auf Zähler Z 1 und Z 2 geführt, die ihrerseits von einem nicht dargestellten Rechner R ausgelesen werden. Durch diese Schaltung ist gewährleistet, daß der reduzierte Takt beim Eintreffen eines Wegimpulses (Sperren des einen Tores, öffnen des zweiten Tores) nicht irrtümlich von beiden Zählern erfaßt wird.

In Fig. 2 ist ein Impulsdiagramm wiedergegeben. Es zeigt schematisch die Impulsfolgen am Ausgang des Taktgebers TG (Fig. 2a), am Ausgang des Teilers T 1 (Fig. 2b), ferner die Folge der Wegimpulse (Fig. 2c), die synchronisierte Folge der Wegimpulse (Fig. 2d), die Folge der Wegimpuls­ intervalle (Fig. 2e) und den Systemtakt (Fig. 2f), an dessen positiver Flanke die Zähler Z 1 und Z 2 ausgelesen werden.

Der in Fig. 2a dargestellte schnelle Takt, der in der Größenordnung von 1 MHz liegt und beispielsweise auch vom Taktgeber des die Zählergebnisse auswertenden Rech­ ners R stammen kann, wird im Teiler T 1 durch 93 .... 100 geteilt und steht dann als Zähltakt (Fig. 2b) zur Perio­ dendauermessung zur Verfügung.

Die Periodendauer ist durch den zeitlichen Abstand der Impulse der in Fig. 2c dargestellten Impulsfolge des Wegimpulsgebers (Wegimpulsintervalle) gegeben. Die Weg­ impulse (Fig. 2c) werden durch das Flipflop FF auf den reduzierten Takt synchronisiert (Fig. 2d). Die Wegim­ pulsintervalle (Fig. 2e) stehen am Ausgang des Teilers T 2 zur Verfügung.

Durch die wechselweise Öffnung der Tore G 1 und G 2 werden die während aufeinanderfolgender Wegimpulsintervalle eintreffenden Impulse immer abwechselnd entweder vom Zähler Z 1 oder vom Zähler Z 2 gezählt. Während der Zäh­ ler Z 2 zählt, bleibt das während des Wegimpulsinterval­ les zuvor ermittelte Zählergebnis des Zählers Z 1 gespei­ chert, so daß es während der Gesamtzeit in der der Zäh­ ler Z 2 zählt, vom Rechner ausgelesen werden kann. Ein Rücksetzen des Zählers Z 1 kann entweder durch den Rech­ ner, unmittelbar nach Auslesen des Zählergebnisses er­ folgen oder erst mit Umschaltung der NOR-Glieder G 1 und G 2 durch den folgenden Wegimpuls. Umgekehrt bleibt das Ergebnis des Zählers Z 2 während des Impulsintervalles, in dem der Zähler Z 1 mit Zählimpulsen beaufschlagt wird, gespeichert.

Die Geschwindigkeitsberechnung kann jetzt unter Verwen­ dung eines fest vorgegebenen Raddurchmessers erfolgen. Eine besondere Eingabe des aktuellen Raddurchmessers kann entfallen. Die Wegermittlung erfolgt durch Integration der ermittelten Geschwindigkeit über die Zeit. Eine Weg­ messung durch einfaches Zählen der Wegimpulse wäre ver­ fälscht, da der Radabrieb hier nicht berücksichtigt würde.

Mittels des Teilers T 2 kann eine Verdopplung des Wegim­ pulsintervalles und damit eine Verdopplung der Perioden­ dauer vorgenommen werden. Diese Verdopplung muß auch dem die Zählerstände auswertenden Rechner mitgeteilt werden. Mit der jetzt größeren Zeitbasis wird eine genauere Mes­ sung möglich, da unvermeidbare Digitalisierungssprünge zwischen aufeinanderfolgenden Zählerständen nicht mehr so stark ins Gewicht fallen. Außerdem lassen sich Wegim­ pulsgeber mit unterschiedlichen Wegincrementen (Abstand der Wegimpulse voneinander) ohne zusätzlichen Aufwand an den Auswerterechner anpassen.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung bei Schienenfahrzeugen mit mindestens einem radgekoppel­ ten Wegimpulsgeber und einer Auswerteschaltung, welche Fahrzeuggeschwindigkeit und zurückgelegten Weg aus dem durch Auszählen von Impulsen eines durch einen Teiler reduzierten schnellen Taktes ermittelten zeitlichen Ab­ stand zwischen zwei oder mehreren Wegimpulsen errechnet und dabei unterschiedliche Raddurchmesser berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Teiler (T 1) ein Codierschalter (S 1) verbunden ist, der das Teilerverhältnis entsprechend der Änderung eines eingegebenen Raddurchmessers verändert und daß zur Ermittlung der Zahl der zwischen zwei Wegimpulsen ein­ treffenden Impulse des reduzierten schnellen Taktes zwei voneinander unabhängige Zähler (Z 1, Z 2) verwendet werden, denen, jeweils abwechselnd, alle innerhalb eines Wegimpuls­ intervalls eintreffenden Zählimpulse zugeführt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die wechselweise Anschaltung der Zähler über einen weiteren Teiler (T 2) erfolgt, dem die auf den re­ duzierten Takt synchronisierten Wegimpulse zugeführt werden und dessen Teilerverhältnis einstellbar ist.