DE2635751C3 - Automatische Geschwindigkeitssteuerung fur fahrweggebundene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Geschwindigkeitssteuerung für fahrweggebundene Fahrzeuge, insbesondere elektrische Triebfahrzeuge, bei welcher auf dem Fahrzeug ein Sender in Form einer Lichtquelle und ein entsprechender Empfänger und an der Strecke ein passiver Antwortgeber in Gestalt eines 6* Reflektors angeordnet sind, wobei von der Lichtquelle ausgehendes Licht in einer Polarisationsebene reflektiert wird oder von der Lichtquelle ausgehendes polarisiertes Licht verwendet wird.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-PS 4 63 242) ist der Reflektor als tetraedischer Raumspiegel ausgebildet. Zum Abbremsen eines Zuges bei verschieden hohen Geschwindigkeiten sind in vorgegebenen Abständen vor einem Halt-Signal mehrere Einzelreflektoren neben dem Gleis angeordnet, denen jeweils ein Empfänger auf dem Zug zugeordnet ist. Der gerade belichtete Empfänger schließt einen Stromkreis, der durch ein Relais verstärkt wird und zur Betätigung der Schnellbremse dient Um störende Einwirkungen von Fremdlicht auf die Empfänger auszuschalten, wird polarisiertes Licht verwendet, das auf Doppelempfänger zur Einwirkung gebracht wird, welche mit lichtempfindlichen Zellen und Filtern arbeiten, deren Polarisationsebenen aufeinander senkrecht stehen. Wird im zweiten Empfänger Fremdlicht festgestellt, so wird der Stromkreis des ersten Empfängers unterbrochen und die eigentliche Signalinformation unterdrückt, so daß die Einrichtung außer Betrieb gesetzt ist.

Zur selbsttätigen Steuerung der Geschwindigkeit elektrischer Triebfahrzeuge ist es ferner bekannt (Siemens-Zeitschrift, Bd. 45, 1971, Beiheft »Bahntechnik << Seiten 86 bis 89), auf der Strecke Linienleiter anzuordnen, die in vorgegebenen gleichen Abständen überkreuzt sind und über welche Informationen und Befehle zwischen einer Leitstelle (zentrale Rechnerstelle) und den einzelnen Fahrzeugen ausgetauscht werden. Von der Leitslelle werden auch Zielgeschwindigkeiten vorgegeben. Dabei wird eine ständige Kommunikation zwischen der Leitstelle und dem Fahrzeug aufrechterhalten.

Dieses System ermöglicht es. Fahrzeuge automatisch mit einer von der Leitstelle her geführten Geschwindigkeit zu steuern, so daß die Fahrzeuge die jeweils an den bestimmten Streckenabschnitten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten nicht überschreiten und über eine automatische Fahr-Bremssteuerung auf dem Fahrzeug eine Sollgeschwindigkeit einhalten. Darüberhinaus ist das System in der Lage, bestimmten Fahrzeugen zeitlich begrenzt Sonderinformationen zu geben, beispielsweise um Verspätungen aufzuholen. Es ist jedoch erforderlich, die Fahrzeuge ständig mit einer zentralen Rechnerstelle in Verbindung zu halten, die über den Linienleiter das Fahrzeug zentral gesteuert erkennt und führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geschwindigkeitssteuerung mit lichtreflektierenden passiven Antwortgebern zu schaffen, welche unabhängig von Einwirkungen durch Fremdlicht arbeitet und die Vorteile der Steuerung besitzt, wie sie mit den bekannten Linienleitern erzielbar sind, bei der man jedoch ohne zentrale Rechnerstelle und die erforderlichen streckenabschnittsgebundenen Kabelzuführungen zum Rechner auskommt.

Diese Aufgabe wird bei einer Geschwindigkeitssteuerung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reflektor als ein entlang der Strecke angeordneter Streifen ausgebildet ist, der das von der Lichtquelle ausgehende Licht abhängig von einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit in einer bestimmten Polarisationsebene reflektiert oder das von der Lichtquelle ausgehende polarisierte Licht abhängig von einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit in seiner Polarisationsebene um einen bestimmten Winkel dreht, und daß im Empfänger der Drehwinkel des empfangenen Lichtes analysiert und eine vom Drehwinkel abhängige Steuergröße für einen Geschwindigkeitsregler gebildet wird.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt

In der Figur ist auf einem Fahrzeug 1 eine Lichtquelle 2 angeordnet, die beispielsweise eine Glühlampe oder Leuchtdiode sein kann und das Licht gebündelt auf einen an der Fahrbahn 3 angeordneten reflektierenden Streifen 4 wirft Dieser Streifen 4 besteht aus einer polarisierenden Folie 5 und einer reflektierenden Schicht 6, die das von der Folie 5 polarisierte Licht auf einen am Fahrzeug 1 angeordneten Empfänger 7 zurückwirft In einem Analysator 9 wird die Polarisationsebene des Lichtes festgestellt und in eine Regelgröße für den Antrieb umgesetzt Hierzu wird das reflektierte Lichtbündel durch einen Flintglasstab 8 bzw. durch ein anderes Medium mit Faradayeffekt, z. B. eine Indiumantimonzelle geschickt hinter dem sich der Analysator befindet Der Flintglasstab 8 ist von Spulen 10 bis 13 umgeben. Der Analysator 9 läflt das Licht optimal durch, das in seiner Polarisationsebene liegt Licht anderer Polarisationsebenen wird mit verminderter Intensität durchgelassen. Mit der hinter dem Analysator 9 liegenden Fotozelle 14 wird die Intensität des auftreffenden Lichtes erfaßt und dem Verstärker 15 ein entsprechendes elektrisches Signal zugeführt. Der Verstärker 15 gibt seinerseits auf die Wicklung 10 ein auf die Fotozelle 14 auftreffendes lichtproportionales Steuersignal. Durch das von dem Steuersignal hervorgerufene Magnetfeld wird im Flintglasstab die Polarisationsebene des Lichtes entsprechend gedreht. Dabei steuert der Verstärker 15 die Wicklung 10 immer so iius, daß die Fotozelle 14 hinter dem Analysator 9 maximale (minimale) Helligkeit erhält. Das Steuersignal für die Wicklung 10 ist ein Maß für die über die polarisierende Folie 5 für den entsprechenden Streckenabschnitt vorgegebene Sollgeschwindigkeit Im Ausgang des Verstärkers ist ein Widerstand 16 angeordnet, von dem ein der Sollgeschwindigkeit proportionales elektrisches Signal abgegriffen werden kann, das der Geschwindigkeitsregeleinrichtung 17 des Fahrzeuges zugeführt wird.

Einer vorgegebenen Anordnung der Polarisationsebene der reflektierenden Schicht 6 entspricht eine bestimmte Sollgeschwindigkeit. Durch Streifen mit unterschiedlichen Polarisationswinkcln lassen sich also verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten vorgeben.

Einer zweiten Wicklung 11 um den Flintglasstab 8 kann der Motorstrom oder die zeitliche Ableitung des Motorstromes aufgeschaltet werden. Die Feldrichtung muß hierbei bei der Wicklung 10 entgegengesetzt sein. Die zweite Wicklung täuscht einen geringeren erforderlichen Drehwinkel vor und erzeugt damit eine Ruckbegrenzung.

Durch eine dritte Wicklung 12, die den Motorstrom um die Fahrzeugbelastung kompensiert aufschaltet, kann eine Beschleunigungsbegrenzung erzielt werden.

Ruckbegrenzung, Beschleunigungsbegrenzung und Sollgeschwindigkeitsvorgabe können somit in einem relativ einfachen System kombiniert werden.

Über eine weitere Wicklung 13 ist es möglich, Korrektursignale aufzuschalten, ζ B. um die Geschwindigkeiisvorgabe aus dem Streifen 4 zu verändern.

Verschmutzungseffekte und Störeinflüsse können in an sich bekannter Weise dadurch eliminiert werden, daß der Lichtstrahl gepulst wird, und zwischen zugestrahltem und reflektiertem Licht der Quotient gebildet wird, so daß die absolute Intensität als Störgröße nicht eingeht.

Bei Unterschreitung einer bestimmten Intensität wird zunächst eine Warnung ausgegeben, und bei einem noch niedrigeren Pegel das Fahrzeug zwangsgebremst

Neben der oben beschriebenen Flintglasanordnung kann auch eine Anordnung angewendet werden, wie sie in der DE-PS 20 12 746 beschrieben ist In diesem Fall kanr eine Glättung des Sollwertverlaufs zur Ruck- und Beschleunigungsbegrenzung beim sprunghaften Übergang zu einem neuen Gebersignal durch eine geeignete Dämpfungscharakteristik der Elektronik erreicht werden.

Polarisierte Kunststoffolien haben die Eigenschaft, nichtpolarisiertes Licht in einer bestimmten Ebene zu polarisieren. Dieser Vorgang ist mit einer Ausrichtung der Moleküle des Folienmaterials zu erklären. Dreht man die Folie um einen bestimmten Winkel, so dreht sich auch der Polarisationswinkel mit In einfacher Weise kann somit je nach Drehung der Folie der Polarisationswinkel gedreht werden, was ein Maß für die Sollgeschwindigkeit ist

Der Streifen 4 kann in Scheibenform ausgeführt und mit einer Skala versehen werden, so daß vor Ort die jeweils zulässige Geschwindigkeit eingestellt werden kann. Bei Baustellen etc. können die Scheiben im Bereich der Baustelle entsprechend von Hand verstellt werden, so daß das Fahrzeug automalisch mit der geänderten Geschwindigkeit fährt.

In Aufhnl- oder Abstandshaltestrecken können Kunststoffolienscheiben z. B. über einen Drehfeldgeber fernbedient verstellbar ausgebildet werden, oder es wird dem Fahrzeug über ein ferngesteuertes Signal eine andere Sollgeschwindigkeit vorgetäuscht. Dies kann — wie bereits erwähnt — in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die weitere Wicklung 13 mit der ferngesteuerten Korrekturgröße, z. B. einem impulsbreitengesteuerten Strom, beaufschlagt wird, so daß ein anderer Drehwinkel als durch die übrigen Steuergrößen entsteht.

Bei längeren Strecken, die mit konstanter Geschwindigkeit durchfahren werden sollen, werden zweckmäßigerweise am Anfang dieser Strecken kurz hintereinander zwei Folienscheiben angeordnet, wobei die erste den neuen Fahrbefehl anregt und der zweiten eine Kontrollfunktion zufällt, derart, daß das richtig erkannte Signal quittiert wird. Das Signal wird jeweils bis zum nächsten gespeichert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für Bereiche dauernd festliegender Geschwindigkeiten z. B. in Kurven ist es, die Fahrbahnteile innen durchgehend z. B. mit einer Folienschicht zu kaschieren. So entsteht eine stetige Informationsübertragung und die Folienkaschierung kann bereits bei der Fertigung des Fahrbahnteils, z. B. abhängig von dessen Kurvenradius, als ein Folienband mit zugeordneter Polarisationsebene aufgetragen werden.

Auch ist es möglich, mehrere Spuren in der Fahrbahn anzuordnen, z. B. rechts, links und oben, so daß für bestimmte Betriebszustände verschiedene Sollgeschwindigkeitsinformationen zur Verfügung stehen, auf die jeweils von Hand oder automatisch umgeschaltet wird. Eine auslenkbare Kabine kann z. B. eine Spur lesen, während eine nicht auslenkbare eine andere Spur liest. Hierbei geschieht die Leseumschaltung zweckmäßigerweise mit der Entscheidung »Auslenkung« oder »keine Auslenkung« im einfachsten Fall von Hand.

Ein Folienband kann auch in anders genutzten Räumen, z. B. auf den Reaktionsschienen eines Linearmotors oder zwischen oder hinter den Stromschienen angeordnet werden. Informationslücken durch Stützer werden durch Speicherung des Signals eliminiert.

Zweckmäßigerweise werden an jedem Fahrzeug aus Redundanzgründen zwei Leseeinrichtungen hintereinander angeordnet, deren Aufbau verschieden sein kann. So kann eine Anordnung z. B. ohne Aufschaltung von Ruck, Beschleunigung etc. allein das Geschwindigkeitssignal einlesen, während der anderen obige Signale zusätzlich aufgeschaltet werden.

Die beschriebene Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung kann gleichzeitig kombiniert als Geschwindigkeitserfassungseinrichtung ausgeführt werden. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß auf den auf der Fahrbahn aufgebrachten Polarisationsstreifen in bestimmten festen Abständen Schwarzfelder (oder Weißfelder) angebracht werden, deren zeitlicher Abstand vom vorüberfahrenden Fahrzeug als Geschwindigkeit ausgewertet wird. Separate Verschmutzungen werden als zusätzliches Schwarzfeld gezählt, so daß in diesem Fall eine zu hohe Geschwindigkeit vorgetäuscht wird und das Fahrzeug somit bis zur nächsten einwandfreien Erkennung zur sicheren Seite hin reagiert, nämlich gebremst wird.

Da sich Folien nur in bestimmten Bahnbreiten herstellen lassen, kann der Stoß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Folienslreifen als Schwarzfeld ausgebildet werden.

Bringt man in der Fahrbahn nur kürzere Folienstücke an, so entsteht ein fortlaufendes Raster als Wegmarkierung. Dieses Raster kann über die Geschwindigkeitssteuer-Leseeinrichtung miterfaßt und als Geschwindigkeitsistwert ausgewertet werden.

Anstelle der in der Figur gezeigten Lichtquelle mit nichtpolarisiertem Licht kann in einer abgewandelten Ausführungsform auch eine Lichtquelle mit polarisiertem Licht verwendet werden. In diesem Fall wird anstelle der Folie 5 eine Anordnung verwendet, welche die Polarisationsebene des zugestrahlten Lichtes dreht und reflektiert. Hierzu eignen sich z. B. bestimmte Flüssigkeiten mit dahinterliegenden Spiegeln oder Prismen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Automatische Geschwindigkeitssteuerung Für fahrweggebundene Fahrzeuge, insbesondere elektrische Triebfahrzeuge, bei welcher auf dem Fahrzeug ein Sender in Form einer Lichtquelle und ein entsprechender Empfänger und an der Strecke ein passiver Antwortgeber in Gestalt eines Reflektors angeordnet sind, wobei von der Lichtquelle ausgehendes Licht in einer bestimmten Polarisationsebene ι ο reflektiert wird oder von der Lichtquelle ausgehendes polarisiertes Licht verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor als ein entlang der Strecke angeordneter Streifen (4) ausgebildet ist, der das von der Lichtquelle (2) ausgehende Licht abhängig von einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit in einer bestimmten Polarisationsebene reflektiert oder das von der Lichtquelle ausgehende polarisierte Licht abhängig von einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit in seiner Polarisationsebene um einen bestimmten Winkel dreht, und daß im Empfänger der Drehwinkel des empfangenen Lichtes analysiert und eine vom Drehwinkel abhängige Steuergröße für einen Geschwindigkeitsregler gebildet wird.

2. Geschwindigkeitssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Flintglasstab hat, auf den das reflektierte Lichtbündel geworfen wird und der mit mindestens einer Wicklung versehen ist. die von einem dem Polarisationswinkel proportionalen Strom und damit einer der Sollgeschwindigkeit proportionalen Steuergröße gespeist wird.

3. Geschwindigkeitssteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Flintglasstab eine Wicklung (11) angeordnet ist, die von einem Strom gespeist ist, der der Änderung des Fahrmotorstromes proportional ist.

4. Geschwindigkeitssteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Flintglasstab eine Wicklung (12) angeordnet ist, die von einer dem Fahrzeuggewicht proportionalen Steuergröße gespeist ist.

5. Geschwindigkeitssteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Flintglasstab eine weitere Wicklung (13) angeordnet ist, die von einem Korrektursignal gespeist ist.

6. Geschwindigkeitssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (4) so drehbar ausgebildet ist und mit Markierungen der Polarisationsebene versehen ist.

7. Geschwindigkeitssteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Streifen (4) fernbedient verstellbar ausgebildet sind.