DE3843501A1 - Device for measuring distance and speed - Google Patents

Abstract

To measure distance and speed in rail vehicles a device is specified which exhibits a fast distance pulse transmitter coupled to the vehicle motor, the distance pulse spacings of which are measured by means of a fast measuring clock. The measuring clock pulses are alternately supplied to two interdependent counters. The counts of the two counters are evaluated for determining the speed and the sequence of the counter switch-overs is evaluated for determining the distance, by means of a computer. To compensate for measuring errors due to wheel wear, the primary fast distance pulse sequence is divided down by means of a divider with variable divider ratio. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device according to the Preamble of the claim.

In einem Aufsatz von H. Uebel und U. Dräger in "Eisenbahntechnische Rundschau" (32) Heft 1/2, 1983, Seiten 63 bis 66 sind (insbesondere Seite 64, rechte Spalte, unten) Aufbau und Wirkungsweise eines Weg-Geschwindigkeits-Meßsystems beschrieben, in dem die zuvor übliche, recht ungenaue Geschwindigkeitsmessung durch Auswertung der Wegimpulsfrequenz durch eine genauere Periodendauermessung ersetzt ist.In an essay by H. Uebel and U. Dräger in "Eisenbahntechnische Rundschau" (32) Issue 1/2, 1983, Pages 63 to 66 are (especially page 64, right Column, below) Structure and mode of operation of a Path-speed measuring system described in which the previously usual, rather imprecise speed measurement by evaluating the path pulse frequency using a more accurate period measurement is replaced.

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.The period measurement is carried out there by a Micro computer, whose internal timer by the path impulses of the wheel pulse generator is triggered. With everyone through the Trailing edge of a path pulse generated The counter reading becomes an interrupt signal the timer is read out and the timer is reset.

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.At low wheel speeds, the Periods become so long that the counting capacity of the  Timers are not enough. It is then an additional counter necessary to register the timer overflows. The calculation of the speed from the timer status happens through the computer. The one for calculation necessary wheel diameter due to wheel abrasion up to 7% below an original starting value can, the computer via a special input communicated.

Um die bei dieser Einrichtung umständliche, stets neu vorzunehmende Eingabe des Raddurchmessers in den Rechner sowie die aufwendige rechnerinterne Korrektur der Zählergebnisse zu vermeiden, ist es aus der DE-OS 35 36 019 bekannt, Änderungen des Raddurchmessers bereits bei der Periodendauermessung zu berücksichtigen, und zwar dadurch, daß der Meßtakt über einen einstellbaren Teiler geleitet wird, dessen Teilerverhältnis mittels eines Codierschalters in enger Stufung verändert werden kann.To the cumbersome with this facility, always new Enter the wheel diameter into the computer and the complex internal correction of the To avoid counting results, it is from the DE-OS 35 36 019 known, changes in the wheel diameter to be taken into account when measuring the period, and that in that the measuring cycle over a adjustable divider is directed, whose Division ratio by means of a coding switch in close Gradation can be changed.

Zugleich werden bei dieser Einrichtung dadurch, daß zur Zählung der Meßtaktimpulse zwei abwechselnd tätige, voneinander unabhängige Zähler verwendet werden, Ungenauigkeiten der Messung, die durch Schwankungen des Zeitpunktes der Zähler-Auslesevorgänge verursacht werden, vermieden.At the same time, in this device, that Counting the measuring clock pulses two alternating, independent counters are used Inaccuracies in the measurement caused by fluctuations in the Caused the time of the meter readings are avoided.

Werden wie in der DE-OS 35 36 019, Änderungen des Raddurchmessers durch eine Veränderung des Meßtaktes in ihrer Wirkung auf das Wegmeßergebnis ausgeglichen, so kann die Geschwindigkeit unter Vorgabe eines festen Raddurchmessers aus der Zahl der während eines Wegimpulsintervalles gezählten Meßtaktimpulse direkt abgeleitet werden. Der zurückgelegte Weg jedoch muß durch Integration aus der Geschwindigkeit ermittelt werden, da die von Wegimpuls zu Wegimpuls zurückgelegte Strecke vom jeweiligen aktuellen Raddurchmesser abhängt und eine einfache Zählung der Wegimpulse hier ein fehlerbehaftetes Wegmeßergebnis liefert.As in DE-OS 35 36 019, changes to Wheel diameter by changing the measuring cycle in balanced their effect on the measuring result, so can set a fixed speed Wheel diameter from the number of during a Path pulse interval counted measuring clock pulses directly be derived. However, the path covered must be  determined by integration from the speed as the distance traveled from path pulse to path pulse Distance depends on the current wheel diameter and a simple count of the path impulses here provides faulty displacement measurement results.

Ausgehend von der in der DE-OS 35 36 019 beschriebenen Einrichtung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Wegmessung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.Starting from that described in DE-OS 35 36 019 The object of the invention is to provide the Simplify distance measurement. This task is accomplished by the in the characterizing part of patent claim 1 specified features solved.

Die Anwendung eines eine sehr große Zahl von Wegimpulsen pro Radumdrehung abgebenden Wegimpulsgebers ermöglicht es gegenüber Systemen mit nur wenige Wegimpulse pro Umdrehung abgebenden Wegimpulsgebern, die Wegimpulsfolge in enger Stufung zu teilen, ohne daß die Zeitdauer der Wegimpulsintervalle dabei größeren Digitalisierungssprüngen unterworfen wird. Durch die dichtere Wegimpulsfolge werden außerdem die Wegimpulsabstände verkürzt, so daß zu deren Auszählung mit Hilfe des Meßtaktes Zähler geringerer Zählkapazität ausreichen und auf Zusatzzähler zur Erfassung von Zählerüberläufen verzichtet werden kann.The application of a very large number of path impulses Enables travel pulse generator emitting per wheel revolution it compared to systems with only a few path impulses per Revolution emitting displacement pulse generators, the displacement pulse sequence to divide in narrow steps without the duration of the Path pulse intervals are larger Digitization leaps is subjected. Through the denser path impulse sequence also become the Path pulse distances shortened so that they can be counted with the help of the measuring clock counter of lower counting capacity are sufficient and on additional counter to record Counter overflows can be dispensed with.

Die Wegimpulse können auch aus der Motorsteuerung abgeleitet werden, so daß diese gleichzeitig als Wegimpulsgeber fungiert.The path impulses can also come from the motor control can be derived so that these simultaneously as Path encoder functions.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung legt das Fahrzeug in der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wegimpulsen konstant ein bestimmtes Stück Wegstrecke (Wegincrement) zurück. Es ist demnach möglich, den zurückgelegten Weg durch einfache Zählung der Wegimpulse zu ermitteln. The vehicle lays with the device according to the invention in the time between two consecutive Path impulses constantly a certain distance (Path increment) back. It is therefore possible that distance covered by simple counting of the path impulses to determine.  

Die Ermittlung der Geschwindigkeit kann ebenso einfach durch Messung des Zeitabstandes zwischen zwei Wegimpulsen (Zählung der Meßtaktimpulse pro Wegimpulsintervall) und Division des Weges durch die gemessene Zeit erfolgen.Determining the speed can be just as easy by measuring the time interval between two Path impulses (counting of measuring clock impulses per Path pulse interval) and division of the path by the measured time.

Anhand einer Figur soll nun ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung ausführlich beschrieben und seine Funktion erklärt werden.With the aid of a figure, an embodiment of the Device according to the invention described in detail and explain its function.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild der erfindungswesentlichen Teile des Ausführungsbeispiels.The figure shows a block diagram of the Parts of the exemplary embodiment essential to the invention.

In der Figur ist ein radgekoppelter Wegimpulsgeber WG dargestellt, der eine große Zahl von Wegimpulsen (ca. 600) während jeder Radumdrehung liefert. Die Wegimpulse gelangen auf einen Teiler TL, der über einen Codeschalter S in feiner Stufung so eingestellt werden kann, daß er, z.B. in Verbindung mit einer Division durch 100, bis zu 7% der Wegimpulse unterdrückt. Die verbleibenden Wegimpulse werden einem Flipflop FF zur Synchronisation mit einem in einem Taktgeber TG erzeugten schnellen Meßtakt zugeleitet. Der Ausgang des Flipflops steuert über einen Inverter IN eine erste Torschaltung T 1 und auf direktem Weg eine zweite Torschaltung T 2 an. Diese Torschaltungen werden somit abwechselnd und zueinander antivalent für ihnen zugeführte Meßtaktimpulse des Taktgebers TG geöffnet und gesperrt. Die Meßtaktimpulse gelangen so abwechselnd (während eines ersten Wegimpulsintervalles) auf einen Zähler Z 1 und (während des darauffolgenden Wegimpulsintervalles) auf einen Zähler Z 2. In the figure, a wheel-coupled travel pulse generator WG is shown, which delivers a large number of travel pulses (approx. 600) during each wheel revolution. The path pulses arrive at a divider TL , which can be set in fine increments via a code switch S so that it suppresses up to 7% of the path pulses, for example in connection with a division by 100. The remaining path pulses are fed to a flip-flop FF for synchronization with a fast measuring clock generated in a clock generator TG . The output of the flip-flop controls a first gate circuit T 1 via an inverter IN and directly controls a second gate circuit T 2 . These gate circuits are thus opened and blocked alternately and mutually equivalent for the measurement clock pulses of the clock generator TG supplied to them. The measuring clock pulses thus arrive alternately (during a first travel pulse interval) on a counter Z 1 and (during the subsequent travel pulse interval) on a counter Z 2 .

Die beiden Zähler werden von einem Rechner R ausgelesen, der aus der Anzahl der Wegimpulse (Zählerumschaltungen) den von dem die Einrichtung tragenden Fahrzeug zurückgelegten Weg und aus der Anzahl der Meßtaktimpulse pro Wegimpulsintervall den Zeitpunkt der Zählerumschaltung und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges errechnet.The two counters are read by a computer R , which calculates the distance traveled by the vehicle carrying the device and the time of the counter changeover and the speed of the vehicle from the number of measuring pulses per distance pulse interval from the number of path pulses (counter switches).

Als Taktgeber für den schnellen Meßtakt kann, wie beim Stand der Technik, der interne Timer des auswertenden Rechners verwendet werden.As a clock for the fast measuring cycle, as with State of the art, the internal timer of the evaluating Calculator can be used.

Die Einstellung des Teilers TL kann von Zeit zu Zeit aufgrund einer Eichung des Wegmessers oder, bei der Wartung des Fahrzeuges, aufgrund einer genauen Vermessung des Rades vorgenommen werden. In der Zwischenzeit genügt es meist, eine Nachstellung des Teiles in Abhängigkeit von der Kilometerleistung vorzunehmen, sofern für die Radabnutzung pro gefahrene Strecke Erfahrungswerte bekannt sind.The setting of the divider TL can be carried out from time to time based on a calibration of the odometer or, when servicing the vehicle, based on an exact measurement of the wheel. In the meantime, it is usually sufficient to readjust the part depending on the mileage, provided that experience values are known for the wheel wear per traveled route.

Claims (1)

Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung bei Schienenfahrzeugen mit mindestens einem radgekoppelten Wegimpulsgeber und einer Auswerteschaltung, welche Fahrzeuggeschwindigkeit und zurückgelegten Weg durch Zählen von innerhalb einzelner Wegimpulsintervalle eintreffenden Impulsen eines schnellen Meßtaktes mittels zweier abwechselnd tätiger, voneinander unabhängiger Zähler und anschließende Verarbeitung der Zählergebnisse ermittelt und dabei unterschiedliche Raddurchmesser berücksichtigt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Wegimpulsgeber (WG) verwendet wird, der eine sehr große Zahl von Wegimpulsen pro Radumdrehung erzeugt, daß die Folge der Wegimpulse vor deren Zählung über einen einstellbaren Teiler (TL) geleitet wird, der die Zahl der Wegimpulse pro Radumdrehung so weit herabsetzt, daß ein aufgrund einer Änderung des Raddurchmessers auftretender Wegmeßfehler kompensiert wird.Device for distance and speed measurement in rail vehicles with at least one wheel-coupled distance pulse generator and an evaluation circuit which determines the vehicle speed and distance covered by counting pulses of a fast measuring pulse arriving within individual distance pulse intervals by means of two alternating, independent counters and subsequent processing of the counting results and thereby different Wheel diameter taken into account, characterized in that a displacement encoder (WG) is used, which generates a very large number of displacement pulses per wheel revolution, that the sequence of displacement pulses before their counting is passed through an adjustable divider (TL) that the number of displacement pulses per wheel revolution so far that a displacement error occurring due to a change in the wheel diameter is compensated.