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Einrichtung zur Fahrortbestimmung von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Fahrortbestimmung von Fahrzeugen,
insbesondere Schienenfahrzeugen, wobei die Strecke zur Bildung eines Fahrortkriteriums,
das an eine Zentrale übertragen wird, in einzelne Abschnitte unterteilt und jedem
Abschnitt eine hochfrequenzgespeiste Leitungsschleife zugeordnet ist.
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Für Fernbahnen und Stadtschnellbahnen sind zur Erkennung des jeweiligen
Fahrorts einerseits Einrichtungen der linienförmigen Zugbeeinflussung bekannt, bei
denen längs der Strecke eine gekreuzte Doppelleitung verlegt wird, deren Kreuzungspunkte
zur Positionsfeststellung der Fahrzeuge dienen. Dabei befindet sich in jedem Fahrzeug
ein Erkennungsgerät, das die überfahrenen Kreuzungspunkte zählt und den jeweiligen
Ort im Führerstand zur Anzeige bringt. Soll bei diesem Verfahren auch eine allen
Fahrzeugen gemeinsame Zentrale unterrichtet werden, so muß diese Ortsposition von
den Fahrzeugen über Fernleitungen der Zentrale mitgeteilt werden. Dieses Verfahren
ist vorteilhaft auf Bahnanlagen einsetzbar, bei denen große Strecken bzw. ein größeres
Streckennetz und eine nicht zu große Anzahl von mit Fahrzeuggeräten auszurüstenden
Triebfahrzeugen vorhanden sind, also insbesondere bei Fernbahnen und Stadtschnellbahnen.
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Ganz anders liegen die Verhältnisse, wenn nur kurze Streckenabschnitte
automatisiert werden sollen und die Anzahl der Triebfahrzeuge, die diesen Streckenabschnitt
passieren sollen, sehr groß ist. Solche Verhältnisse sind etwa bei Unterpflasterbahnen,
d. h. Straßenbahnen, bei denen ein Teil der Streckenführung in Tunneln verläuft,
anzutreffen. Bei diesen Unterpflasterbahnen liegt die Aufgabe vor, in den Tunnelabschnitten
auf elektrische Sicht oder vollautomatisch zu fahren. Man ist bemüht, möglichst
viele Straßenbahnlinien durch solche Tunnelabschnitte zu leiten, um den Oberflächenverkehr
zu entlasten. Das bedeutet aber; daß bei einer Anwendung des obengenannten Verfahrens
sehr viele Straßenbahnwagen mit teuren Fahrzeuggeräten ausgestattet werden müßten,
die auf einem großen Teil der Streckenführung gar nicht benutzt werden können.
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Andererseits sind Einrichtungen der punktförmigen Zugbeeinflussung
bekannt, bei denen durch zugbediente isolierte Schienen, Gleisstromkreise oder Achszählabschnitte
der Frei- oder Besetztzustand des betreffenden Streckenabschnitts auf irgendeine
bekannte Art der Fernsteuerung, z. B. über Streckenkabel, an die Zentrale gemeldet
wird.
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So sind Gleisstromkreise bekannt, bei denen die Schienen durch Isolierstöße
getrennt sind. Ein Besetztmeldungssignal wird dabei durch den Kurzschluß der Radachsen
zwischen beiden Schienen eines Gleises erzeugt.
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Bei diesen Gleisstromkreisen wirkt sich jedoch nachteilig aus, daß
viele Fehlermöglichkeiten, z. B. bedingt durch hohe Achskurzschlußwiderstände leichter
Fahrzeuge, insbesondere wenn die Laufflächen der Schienen mit Sand, Rost oder anderen
isolierenden Stoffen bedeckt sind, gegeben sind. Diese Gleisstromkreise würden somit
bei ungenügendem Achskurzschluß stets im unsicheren Sinn versagen. Weiterhin ist
die Einrichtung isolierter Gleisstromkreise auf vielen Strecken nicht möglich, wenn
die Schienen auf Stahlschwellen liegen oder die Bettung aus anderen Gründen zu geringe
Querwiderstände bietet. Hinzu kommt, daß die Isolierstöße mechanisch stark beansprucht
werden, so daß eine dauernde Überwachung erforderlich ist. Bei Strecken mit elektrischer
Zugförderung sind außerdem die Triebrückströme an den Isolierstößen über kostspielige
Drosselstöße zu leiten: Weiterhin sind Gleisstromkreise bekannt, bei denen der zu
überwachende Gleisabschnitt gegen die an ihn angrenzenden Abschnitte nicht isoliert
ist. Dabei ist der zu überwachende Gleisabschnitt kürzer als der kürzeste Achsabstand
von Schienenfahrzeugen und wird mit Wechselstrom einer Frequenz überwacht, die einen
genügend hohen Längswiderstand der Schiene ergibt.
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Nachteilig bei diesen Gleisstromkreisen ist jedoch, daß auch hier
wie bei den isolierten Gleisstromkreisen Störungen durch zu hohe Achskurzschlußwiderstände
leichter Fahrzeuge, insbesondere beim Vorhandensein von Sand, Rost oder anderen
isolierenden Stoffen, auf den Laufflächen der Schienen auftreten.
Ferner
muß eine ständig leitende Verbindung zwischen Rad und Achse, auch bei von den Achsen
isoliert angebrachten Rädern, durch Kupferbrücken gewährleistet sein.
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Ferner sind induktiv beeinflußbare Gleisgeräte für das Eisenbahnsicherungswesen
bekannt. Diese Geräte arbeiten derart, daß durch die Eisenmassen der Räder die induktive
Kopplung einer Sendespule mit einer Empfangsspule geändert und die dabei im Empfangskreis
entstehende Spannungsänderung durch ein Relais überwacht wird. Bei diesen Gleisgeräten
ist es möglich, die beiden Spulen entweder auf derselben Seite oder je auf einer
Seite einer Schiene anzuordnen. Derartige Gleisgeräte werden vor allem für Achszählanlagen
verwendet. Eine Unsicherheit entsteht jedoch dadurch, daß auch andere Teile der
Fahrzeuge, z. B. Schienenbremsen, diese Gleisgeräte beeinflussen können und es so
zu Fehlzählungen der Achszähler kommt.
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Bei Achszählanlagen wird der zu überwachende Streckenabschnitt durch
Zählung der an seinen Endpunkten ein- und auslaufenden Achsen und Vergleich der
Zählungen mittelbar auf seinen Besetzungszustand überwacht. Eine weitere Unsicherheit
bei diesen Achzählanlagen besteht darin, daß ein Zählfehler vorkommen kann und zufällig
ebenso viele Achsen im Abschnitt verblieben sind, wie der Zählfehler beträgt. Achszähler
weisen im allgemeinen in kurzer Zeit sehr große Betätigungszahlen auf. Strecken
mit 10 000 Achsen pro Tag sind keine Seltenheit, und die Falschzählung einer einzigen
Achse bedeutet eine Störung.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die durch die hohe Störanfälligkeit
bedingten Nachteile der vorgenannten Einrichtungen zur punktförmigen Zugbeeinflussung
zu vermeiden sowie den technischen Aufwand auf den Fahrzeugen gegenüber den Einrichtungen
zur linienförmigen Zubeeinflussung wesentlich zu verringern.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mit jeder
Leitungsschleife eine oder mehrere Empfangsantennen derart gekoppelt sind, daß die
in ihnen induzierte EMK durch das Vorbeifahren eines Fahrzeuges zusammenbricht und
das dadurch erhaltene Meldekennzeichen als Fahrortkriterium dient.
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Zur Bildung eines Fahrortkriteriums ist gemäß der Erfindung somit
eine ausreichende Kontaktierung durch Fahrzeugräder und -achsen nicht mehr erforderlich,
da das Signal durch Vorbeifahrt des gesamten Fahrzeuges ausgelöst wird. Weiterhin
entfällt der Einbau und die Überwachung von mechanischen Verschleißteilen, wie den
Isolierstößen. Die bei den Achszählanlagen herrschende Störanfälligkeit durch Zählfehler
wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung ebenfalls vermieden.
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Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bildung
eines Fahrortkriteriums für nicht schienengebundene Fahrzeuge zu verwenden. So kann
eine derartige Einrichtung beispielsweise im Straßenverkehr eingesetzt sein. Die
durch das Vorbeifahren von Kraftfahrzeugen empfangenen Meldekennzeichen können dann
für die Steuerung von Straßenverkehrssignalanlagen benutzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein System zur Fahrortbestimmung,
F i g. 2 bis 4 verschiedene räumliche Anordnungen der Empfangsantenne zu der Leitungsschleife,
F i g. 5 eine räumliche Anordnung der Empfangsantenne mit den ihr zugeordneten Schaltgliedern.
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In F i g. 1 sind mit 1 die Schienen einer Strecke bezeichnet. Die
Strecke ist in einzelne Streckenabschnitte 2 a bis 2 d aufgeteilt.
Für jeden Abschnitt sind hochfrequenzgespeiste Leitungsschleifen 3 bis 6 vorgesehen,
die über die von der Zentrale 7 kommende Leitung 8 gespeist werden. Jeder Leitungsschleife
3 bis 6 sind ein oder mehrere Empfangsantennen 3 a, 3 b, 3 c bis 6 a zugeordnet,
die mit den Leitungsschleifen derart gekoppelt sind, daß- im Ruhezustand an den
Empfangsantennen eine maximale EMK abgenommen werden kann, die ein Ansprechen der
den Empfangsantennen nachgeschalteten Schaltglieder 9 bis 12 bewirkt. Fährt ein
Fahrzeug in einen Streckenabschnitt ein, so wird die Homogenität des hochfrequenten
Strahlungsfeldes gestört, und die in den Empfangsantennen induzierte EMK bricht
zusammen. Das dadurch erhaltene Meldekennzeichen wird über die Schaltglieder 9 bis
12 `sowie über die nachgeschalteten Leitungsverstärker 13 bis 16 zur Zentrale 7
übertragen, wodurch die `Besetztmeldung dieses Streckenabschnitts markiert wird.
Durch die Anwendung des Ruhestromprinzips wird die Sicherheit der Anlage erhöht,
da bei Leitungsbruch, Ausfall von Schaltgliedern usw. der betreffende Streckenabschnitt
sofort als »besetzt« gemeldet wird und dadurch kein Zug in diesen Abschnitt einfahren
kann. Der Abstand der Empfangsantennen untereinander soll zweckmäßigerweise immer
etwas kleiner sein als die Länge der auf der Strecke verkehrenden Fahrzeuge, so
daß gewährleistet ist, daß immer eine Empfangsantenne überfahren wird.
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In F i g. 2 bis 4 werden räumliche Anordnungen der Empfangsantennen
gegenüber der hochfrequenzgespeisten Leitungsschleife aufgezeigt.
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In F i g. 2 befindet sich die Empfangsantenne 20 innerhalb der Leitungsschleife
21. Mit 22 ist ein Fahrzeug bezeichnet, das auf den Schienen 23 fortbewegt wird.
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In F i g. 3 befindet sich die Empfangsantenne 20 seitlich neben dem
Fahrzeug 22, und in F i g. 4 ist die Empfangsantenne 20 über dem Fahrzeug 22 angeordnet.
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F i g. 5 zeigt eine räumliche Anordnung der Empfangsantenne mit dem
ihr zugeordneten Schaltglied und dem Leitungsverstärker. Die Empfangsantenne ist
dabei als Rahmenantenne 24 ausgebildet und an der Innenseite der Gehäusewand eines
aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehenden Gehäuses 25 befestigt. Die Rahmenantenne
24 umgibt räumlich das Schaltglied 26 sowie den Verstärker 27. Das Gehäuse wird
durch eine Abdeckung aus dem gleichen Werkstoff verschlossen.
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Die Anordnung der Empfangsantenne mit dem Schaltglied und dem Verstärker
in einem Gehäuse bildet somit ein einfaches, kompaktes Bauteil.