DE2158789B2 - Vorrichtung zum Feststellen des Ortes eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen des Ortes eines Fahrzeuges mit zwei längs der Fahrstrecke verlegten, sich kreuzenden Linienleitern, mit drei auf dem Fahrzeug in Fahrtrichtung versetzt angeordneten Antennen so wie mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, die aus einem Wegzähler und Speichereinrichtungen mit Vergleich der von den drei Antennen erzeugten Impulse beim Überfahren der Kreuzungspunkte der Linienleiter zwecks Feststellung der Fahrtrichtung besteht.

In neuerer Zeit werden außerordentliche Anstrengungen unternommen, um einen automatischen Betrieb eines beweglichen Gegenstandes, wie beispielsweise eines Fahrzeuges auf einer Schiene oder Straße, in einer Fabrik oder in einem Warenhaus zu verwirklichen.

Beim Aufbau eines automatischen Zugbetriebes ist man bestrebt, die Gefahren zu beseitigen, die sich bei hohen Geschwindigkeiten von Zügen mit einem zeitlich voll ausgelasteten Fahrplan ergeben. Bei einem automatischen Zugbetrieb strebt man eine Steuerung des Zuges mit Hilfe eines elektronischen Rechners an, um eventuelle Fehler durch menschliches Versagen zu vermeiden und Personalkosten einzusparen. Beim Aufbau eines Systems für einen automatischen Betrieb von Straßenfahrzeugen strebt man eine automatische Steuerung des Wagenabstandes, ein automatisches Lenken und eine wirksame Ausnutzung der Straße an.

Wenn ein beweglicher Gegenstand, wie beispielsweise ein Schienen- oder Straßenfahrzeug von einer am Boden angeordneten Steuerstation gesteuert werden soll, sind im allgemeinen nachstehende Datenübertragungsleitungen erforderlich:

(1) eine Leitung zum Feststellen der Stellung des sich bewegenden Gegenstandes,

(2) eine Leitung zum Austausch der Daten zwischen dem sich bewegenden Gegenstand und der am Boden befindlichen ortsfesten Station.

Eine bekannte Vorrichtung zum Feststellen des Ortes eines Fahrzeuges (BBC-Nachrichten, Mai 1964, Seiten 235 bis 237) weist zwei, neben der Fahrstrecke verlegte Linienleiter auf, die sich in festen Abständen kreuzen. Die gesamte Fahrstrecke ist in einzelne Streckenabschnitte (α, b, c) eingeteilt, und in jedem einzelnen Streckenabschnitt werden die Kreuzungspunkte der Linienleiter auf dem Fahrzeug, beispielsweise auf einer Lokomotive gezählt. Die Einteilung

ίο der Fahrstrecke in einzelne Streckenabschnitte ist die sogenannte Grobortung, während das Zählen der Kreuzungspunkte die sogenannte Feinortung darstellt. Die im Rahmen der Grob- und Feinortung gewonnenen und auf dem Fahrzeug gezählten Impulse werden an die ortsfeste Zentrale am Boden gegeben und ausgewertet.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Feststellen des Ortes eines Fahrzeuges bekannt (US-PS 3327111), bei welcher drei Leiter längs der Wegstrecke angeordnet und in bestimmter Weise überkreuzt sind. Durch die Leiter werden drei verschiedene Frequenzen hindurchgeschickt. Das Fahrzeug weist eine Antenne auf, welche die überkreuzten Leiter während der Fahrt des Fahrzeuges abtastet, wobei beim Überfahren der

2"> Kreuzungspunkte Impulse entstehen. Die erzeugten Impulse werden auf dem Fahrzeug empfangen und in einem auf dem Fahrzeug installierten Computer ausgewertet. Diese Anordnung dient zur Feststellung des Ortes und der Fahrtrichtung des Fahrzeugs.

«ι Der Ausgang des auf dem Fahrzeug installierten Computers kann über eine eigene, weitere Antenne und mit einer anderen Frequenz an eine Bodenstation weitergegeben werden. Die Einrichtung zur Übermittlung der auf dem Fahrzeug gewonnenen Daten

η an eine Bodenstation stellt einen zusätzlichen Bauaufwand dar und birgt darüber hinaus die Gefahr in sich, daß durch die Übermittlung der Daten vom Fahrzeug an die Bodenstation Ungenauigkeiten und Fehler auftreten. Darüber hinaus ist bei diesem bekannten Orts-

4(i kennungssystem keine Möglichkeit vorgesehen, eine Korrektur des durch die Impulse betätigten Wegzählers vorzunehmen. Eine derartige Korrektur ist jedoch insbesondere dann unerläßlich, wenn das Ortskennungssystem für weite Strecken Verwendung finden soll, da es sich bei langen Strecken nicht vermeiden läßt, daß sich in der Wegzählung Fehler einschleichen. Ein anderes bekanntes System zur Zugortung (DE-OS 1455381) weist zwei sich kreuzende Linienleiter und drei auf dem Fahrzeug angeordnete Antennen auf, die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs versetzt angebracht sind. Dieses bekannte Ortskennungssystem besitzt ferner eine auf dem Fahrzeug angeordnete Signalverarbeitungseinrichtung, die aus einem Wegzähler und Speichereinrichtungen mit Vergleich der von den drei Antennen erzeugten Impulse beim Überfahren der Kreuzungspunkte der Linienleiter besteht. Auf die Linienleiter wird eine Frequenz aufgegeben, die von den aufeinanderfolgenden Antennen in Form von Impulsen empfangen wird. Die von den

bo verschiedenen Antennen empfangenen Impulse werden in der vorstehend erwähnten Signalverarbeitungseinrichtung gespeichert und verglichen, um die Fahrtrichtung und die örtliche Lage des Fahrzeugs zu bestimmen. Die örtliche Lage des Fahrzeugs wird durch Zählen der Kreuzungspunkte der Linienleiter bestimmt.

Bei diesem bekannten Ortskennungssystem ist es ebenfalls erforderlich, daß die auf dem Fahrzeue ee-

wonnenen Daten über eine besondere Übertragungseinrichtung an eine Bodenstation übertragen werden. Diese Übertragungseinrichtung stellt ebenfalls einen zusätzlichen Bauaufwand dar und vermindert die Genauigkeit der Anzeige. Darüber hinaus nt bei diesem bekannten Ortskennungssystem keine Korrektur des Wegzählers vorgesehen.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zur Ortskennung eines Fahrzeugs (GB-PS 1081474) weist eine Einrichtung zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs auf. Diese bekannte Vorrichtung weist an einer Seite der Fahrstrecke zwei sich kreuzende Linienleiter auf, die an einer bestimmten Stelle der Fahrstrecke unter Zwischenschaltung einer sogenannten Transmirtereinrichtung durch zwei sich kreuzende Linienleiter auf der anderen Seite der Fahrstrecke fortgeführt werden. Das Fahrzeug weist zwei nebeneinander liegende Antennen auf, von denen die eine Antenne die Wechselspannungsfrequenz der zwei sich kreuzenden Linienleiter der ein^n Seite und die andere Antenne die Wechselspannungsfrequenz der zwei sich kreuzenden Linienleiter der anderen Seite empfängt. Die abwechselnd links und rechts der Fahrstrecke angeordneten, sich kreuzenden Linienleiter dienen zur Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Beim Überfahren der Transmittereinrichtung wird ein getrenntes Signal erzeugt, welches einen Zähler auf eine vorbestimmte Anfangsstellung zurückstellt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung, wie auch bei den übrigen vorstehend abgehandelten bekannten Vorrichtungen wird den Linienleitern eine Wechselspännungsfrequenz zugeführt, die als Impulse vom Fahrzeug empfangen und in einer am Fahrzeug befindlichen Signalverarbeitungseinrichtung verarbeitet und gezählt werden. Die Anzeige der Fahrtrichtung und der Wegstrecke erfolgt damit im Fahrzeug. Wenn die Anzeige im Fahrzeug an eine ortsfeste Zentralstelle oder an eine Bodenstation weitergegeben werden soll, sind besondere Übertragungseinrichtungen erforderlich, welche einen die Sicherheit beeinträchtigenden Störfaktor darstellen können. Darüber hinaus sind die besonderen Übertragungseinrichtungen mit zusätzlichen Raumanforderungen und Kosten verbunden.

Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Vorrichtung zum Feststellen des Ortes eines Fahrzeugs zu schaffen, bei welcher Störfaktoren bei der Übertragung der Daten von einem sich bewegenden Fahrzeug zu einer ortsfesten Zentralstation ausgeschaltet sind und eine äußerst genaue Anzeige des Ortes des Fahrzeugs erzielt wird und zusätzliche Kosten für ein besonderes Übertragungssystem vermieden sind.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jede Antenne mit einem von drei Oszillatoren verbunden ist, deren Wechselspannungen unterschiedliche Frequenzen aufweisen und über die Antennen und Linienleiter der an die Linienleiter angeschlossenen Signalverarbeitungseinrichtui ig zugeführt werden, und daß mindestens eine Leiterschleife als Wegmarke in einem Kreuzungspunkt der Linienleiter angeordnet und zur Korrektur des Wegzählers über ein Kabel mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden ist.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden verschiedene Wechselspannungsfrequenzen den Antennen auf dem Falirzeug zugeführt, so daß bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Signale vom Fahrzeug ausgehen und über dw. Linieiileiter direkt der ortsfesten Zentrale oder der Bodenstation zugeführt werden. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind daher keine besonderen Übertragungseinrichtungen erforderlich, die einen Störfaktor darstellen, so daß mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine überaus genaue Anzeige der örtlichen Lage des Fahrzeugs erzielt und damit die Sicherheit erhöht wird.

ίο Die Erfindung wird im nachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Diagramm, in welchem die Änderung des Signalpegels dargestellt ist, die sich bei der Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ergibt, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung, bei welcher die Anordnung der Antennen auf dem Fahrzeug der

2(i in Fig. 2 dargestellten Ausführungsfonr. gezeigt ist. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Feststellen des Ortes eines Fahrzeugs dargestellt. Zwei Linienleiter 5 sind neben der nicht dargestellten Fahrstrecke des Fahrzeugs verlegt. Die beiden

r> Linienleiter 5 kreuzen einander in regelmäßigen Abständen. Die Linienleiter 5 sind mit einer Signalverarbeitungseinrichtung verbunden, die aus einem Empfänger 8 und einer Verarbeitungeinheit 9 besteht. Auf dem Fahrzeug ist eine Antenneneinrichtung 6 mit ei-

)o ner Mehrzahl von Antennen vorgesehen, von denen jede mit einem Oszillator verbunden ist. Die Oszillatoren 7 sind ebenfalls auf dem Fahrzeug angeordnet. Wenn die Oszillatoren 7 auf dem sich bewegenden Fahrzeug über die Antenneneinrichtung 6 ein konti-

r> nuierliches Signal abgeben, wird dieses Signal von den Linienleitern 5 aufgenommen und an den Empfänger 8 in der Bodenstation empfangen. Das vom Empfänger 8 empfangene Signal wird jedesmal auf Null zurückgeführt, wenn sich das Fahrzeug über einen

4Ii Kreuzungspunkt der Linienleiter 5 bewegt.

In Fig. 2 ist die Änderung des Ausgangspegels des im Empfänger 8 empfangenen Signals dargestellt, wenn sich das Fahrzeug längs seiner Fahrtstrecke bewegt. Aus der vorstehenden Beschreibung geht her-

4) vor, daß die vom Fahrzeug zurückgelegte Strecke dadurch bestimmt werden kann, daß die Anzahl der Nullpunkte im empfangenen Signal gezählt wird.

Wenn die Antenneneinrichtung auf dem Fahrzeug nur eine einzige Antenne umfaßt, kann die das Signal

-><> empfangende Bodenstation nicht herausfinden, ob sich das Fahrzeug in positiver oder negativer Richtung bewegt, d. h. ob das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt. Wenn das Fahrzeug in der Nähe eines Nullpunktes oder eines Kreuzungspunktes stillsteht und

« vibriert oder schwingt, wird die Schwingung über die Linienleiter S übertragen, wobei jedesmal eine Änderung des Ausgangspegels hervorgerufen wird, wenn das stehende Fahrzeug vibriert oder schwingt. In der Signalverarbeitungseinheit 9 der Bodenstation ent-

bo steht dann der Eindruck, als ob das Fahrzeug eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, die der Anzahl der Nullpunktübergänge bei der Schwingbewegung des Fahrzeugs entspricht.

Aus diesem Grund weist die in Fig. 3 dargestellte

b5 Ausführungsform der Erfindung drei Antennen 11, 12, 13 auf, die auf dem Fahrzeug angeordnet sind. Diesen drei Antennen werden Signale mit verschiedenen Frequenzen /,, f₂ und f₃ zugeführt. Diese drei

Frequenzen gehen aufeinanderfolgend durch Null, wenn das Fahrzeug über einen Kreuzungspunkt läuft. Weiterhin wird in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs die Folge geändert, in welcher diese Frequenzen zu Null werden oder durch Null gehen. Wenn somit diese Tatsache ausgenutzt wird und ein Algorithmus aufgestellt wird, wie es im Nachstehenden angegeben ist, kann die Stellung des Fahrzeugs mit großer Genauigkeit festgestellt werden:

(1) der /,-Speicher (oder der /₃-Speicher) wird zu einem Zeitpunkt eingestellt, zu welchem das Ausgangssignal der Frequenz /, (oder /₃) ansteigt.

(2) Wenn ein Ausgangssignal der Frequenz /₃ (oder /,) unter der Bedingung auf Null fällt, daß der /.-Speicher (oder /j-Speicher) sich in eingestelltem Zustand bzw. im Zustand »EIN« befindet, wird dies so ausgelegt, daß sich das Fahrzeug in positiver Richtung um eine Einheit vorwärtsbewegt hat (bzw. 'Jaß sich das Fahrzeug in negativer Richtung um e ine Einheit zurückbewegt hat), so daß ein Signa', für die Vorwärtsbewegung (bzw. ein Signal für die Rückwärtsbewegung) gesendet wird.

(3) Wenn ein Ausgangssignal der Frequenz /₂ auf Null zurückgeführt ist, ist der /,-Speicher (bzw. der /₃-Speicher) gelöscht.

Da mit der vorstehend beschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung eine relative Bewegungsstrecke des Fahrzeugs festgestellt wird, sind Maßnahmen notwendig, um die absolute Stellung des Fahrzeugs zu bestimmen. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist eine Leiterschleife 14 in einem Kreuzungspunkt der Linienleiter 5 angeordnet, um ein Korrektursignal zu liefern. Die Leiterschleife 14 stellt damit eine Wegmarke dar, die zur Korrektur des Wegzählers über ein Kabel mit der Signalverarbeitungeinrichtung 8, 9 verbunden ist.

Wenn die Signalverarbeitungseinheit 9 feststellt, daß das Fahrzeug über die Schleife 14 läuft und eine der Frequenzen oder alle Frequenzen /,, /₂ und /₃ empfängt, sendet die Einheit 9 ein Bezugssignal, worauf die Korrektur der Stellung des Fahrzeugs ausgeführt wird. Die Antennen 11,12,13 können innerhalb des Intervalls zwischen zwei benachbarten Kreuzungspunkten angeordnet sein oder auch an Stellen vorgesehen werden, die von den zuerst genannten Stellen um ein ganzzahliges Vielfaches des Intervalls entfernt sind.

Da bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nur zwei sich kreuzende Linienleiter verwendet werden, kann ein von außen zugeführtes Geräusch aufgehoben und gelöscht werden. Auf diese Weise läßt sich eine stabile Anzeige und eine genaue Ortsbestimmung des Fahrzeugs erzielen.

Versuche mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung haben ergeben, daß der Ort eines sich bewegenden Fahrzeugs mit einem Fehler von weniger als etwa 10 cm festgestellt werden kann.

Im Vorstehenden ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben worden, bei welchem die Amplitudenänderung des empfangenen Signals verändert wird. Es ist jedoch auch möglich, den Ort des Fahrzeugs durch Verwendung der Phasenänderung zu bestimmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Feststellen des Ones eines Fahrzeuges mit zwei längs der Fahrstrecke verlegten, sich kreuzenden Linienleitern, mit drei auf dem Fahrzeug in Fahrtrichtung versetzt angeordneten Antennen sowie mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, die aus einem Wegzähler und Speichereinrichtungen mit Vergleich der von den drei Antennen erzeugten Impulse beim Überfahren der Kreuzungspunkte der Linienleiter zwecks Feststellung der Fahrtrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne (6; 11,12, 13) mit einem von drei Oszillatoren (7) verbunden ist, deren Wechselspannungen unterschiedliche Frequenzen (J₁, f₂, /₃) aufweisen und über die Antennen und Linienleiter (5) der an die Linier.leiter angeschlossenen Signalverarbeitungseinrichtung (8,9) zugeführt werden, und daß mindestens eine Leiterschleife (14) als Wegmarke in einem Kreuzungspunkt der Linienleiter (5) angeordnet und zur Korrektur des Wegzählers über ein Kabel mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden ist.