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Einrichtung zur Ortsbestimmung eines längs einer Bahn beweglichen
Objekts Die Erfindung bezieht sich auf eine Eiarichtung zur Ortsbestimmung eines
längs einer Bahn beweglichen Objektes mittels eines längs der Bahn verlegten wechselstrom-durchflossenen
Leitersystems und auf dem Objekt sich befindenden Empfangsspulen für das von dem
Leiter erzeugte Magnetwechaelteld.
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Einrichtungen solcher Art sind bereits bekannt. Dazu sei etwa auf
die deutsche Offenlegungsschrift 1 530 350 verwiesen. Dort ist in der Figur ein
verlegtes Leitersystems dargestellt, bei dem zwei Leiter in einem bestimmten Abstand
parallel verlegt sind und ein mäanderförmiger Leitor als gemeinsamer Rückleiter
dient. Zwischen dem ersten Hinleiter und dem mäanderförmigen Rückleiter wird eine
Wechselspannung mit der Frequenz f1, zwischen dem zweiten Hinleiter und dem mäanderförmigen
Rückleiter eine Wechselspannung
mit der Frequenz * eingespeist.
Diese Verlegung ergibt längs der Strecke wechselnd mit der Position veränderliche
Schleifen mit Magnetfeldern mit f1 und *, Die wechselnden Frequenzen werden in einem
Fahrzeug von desson Empfänger als Fahrortmarkierung festgestellt; die Zählung der
überfahrenen Abschnitte ergibt den relativen Fahrort.
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Bei dieser Einrichtung werden also drei Leiter verlegt und zwei Wechselspannungen
eingespeist. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Mittel zu verringern,
ohne aber auf den besonderen Vorzug der beschriebenen Einrichtung, nämlich das Vorliegen
eines statischen Signals in jedem Mäanderabschnitt, zu verzichten.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelast, daß
der Kinleiter des Leitungssystems mäanderförmig verlegt ist, während der Rückleiter
als gerade geführter Leiter in der nitte des Mäanders verläuft, daß das Objekt drei
Empfapgsspulen besitzt, von denen die erste über dem Rückleiter, die zweite und
dritte nahe den außenliegenden Teilen des Kinleiters angeordnet ist - und zwar entweder
beide nahe zur Innenseite oder beide nahe zur Außenseite des Mäanders - wobei die
erste Spule parallel zum Leitungssystem und quer zur Bewegungsrichtung des Objekts
und die zweite und dritte Spule senkrecht zum Leitungssystem ausgerichtet sind,
und daß die Phasenlage der in die zweite und dritte Spule induzierten Wechselspannung
nit der Phasenlage der in die erste Spule induzierten Wechselspannung verglichen
wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß nur zwei Leiter längs der Bahn verlegt zu werde brauchen und auch nur ein Sender
mit einer Wechselspannung benötigt wird; Trotzdem wird während der Bewegung des
Objekts in einem Mäanderabschnitt ein diesen Abschnitt von vorliergehenden und nachfolgenden
Abschnitten unter,cheidendes
statisches Signal empfangen.
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Die Einrichtung gemäß dcr Erfindung kann etwa bei schienengebundenen
Fahrzeugen angewendet werden, wo die Leitungen dann zwischen den Schienen vorlegt
werden können. Hier entstcht noch der besondere Vorteil einer weitgehenden Unempfindlichkeit
gegen Kurzschlußschleifen (gebildet aus Schienenabschnitten und den Radachsen aufeinanderfolgender
Fahrzeuge). Die Einrichtung kann auch angewendet werden auf Fahrzeuge, etwa Autos,
die mit Hilfe einer wechseIstrondurchrlossenen verlegten Leitung längs dieser Leitung
automatisch geführt werden.
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Der in dem Leitungssystem fließende Wechselstrom kann ortsfest eingespeist
werden; jedoch kann auch anders verfahren werden: eine besonders vorteilhafte Ausbildung
der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß am Fahrzeug eine weitere
Spule über dem Rüçkleiter, in Fahrtrichtung gesehen, hinter der ersten Spule angeordnet
ist, mit Hilfe einer auf dem Fahrzeug erzeugten Wechselspannung über diese Spule
eine Wechselspannung in das Leitersystem induziert wird und das so vom Leiter erzeugte
Magnetwechselfed zur Ortsbestimmung dient.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Leitungsverlegung
und die Anordnung der Empfangs spulen am Fahrzeug gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 die Magnetfelddurchsetzung der Empfangsspulen je nach Position
des Objekts.
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Fig. 3 eine Auswertungsschaltung für die in die Empfangs spulen induzierten
Spannungen.
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In der Fig. 1 ist zunächst die Leitungsverlegung gemäß der Erfindung
dargestcllt, bestehend aus einem mäanderförmig
verlegten Hinleiter
1 und einem gerade geführten Rückleiter 2 in der Mitte des Mäanders. Beide Leitungsteile
sind übcr den Abschlußwiderstand 4 miteinander verbunden; in der so gebildeten Leitungsschleife
wird durch den Wechselspannungsgenerator 4 ein Wechselstrom mit der Frequenz f1
erzeugt, von dem ein momentaner Richtungszustand durch die in der Fig. 1 eingetragenen
Pfeile angedeutet wird.
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Ein Fahrzeug ist durch das gestrichelte Kästchen 5 gekennzeichnet;
es bewegt sich auf einer Bahn, längs deren die Mäanderleitung verlegt ist. Die Fahrtrichtung
sei in der Richtung angenommen, die durch den neben dem Fahrzeug aufgetragenen Pfeil
gekennzeichnet ist. An dem Fahrzeug sind drei Empfangsspulen 6, 7, 8 für den Empfang
des Magnetwechselfeldes, das durch den in den Leitern und 2 fließenden Wechselstroi
erzeugt wird, angebracht.
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Die Spule 7 befindet sich direkt über dem Rückleiter 2 und ist parallel
zum verlegten Leitungssystem und quer zur Bewegungsrichtung des Objekts ausgerichtet.
Die Spulen 6 und 8 sind nahe, aber nicht über den außenliegenden eilen des mäanderförmigen
Rinleitera 1 angebracht. Sie sind senkrecht zum Leitungssystem ausgerichtet. (In
der Figur 1 sind beide Spulen 6 und 8 innerhalb der Mäanderaußenseiten dargestellt;
sie können beide aber auch außerhalb der Mäanderaußenseiten angebracht werden.)
Die Magnetwechselfeld-Durchsetzung der Spulen 6, 7, 8 ist in der Fig. 2 dargestellt;
dabei wird ein Schnitt senkrecht zum verlegten Leitungasystem gezeigt. Der obere
Teil seiht die Verhältnisse für die Position des Fahrzeugs gemäß Pig. 1.
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Der untere Teil zeigt die Verhältnisse, wenn sich das Fahrzeug in
bezug auf die in Fig. 1 dargestellte Position ii (bezüglich der Fahrtrichtung) nächsten
oder vorhergehenden Mäanderabschnitt befindet;
Man erkennt unmittelbar
folgendes: die Spule 7- wird in beiden Fällen vom gleichen Magnetfeld durchsetzt.
Während im oberen Teil derFig. 2 die Spule 5 von keinem Feld durchsetzt wird, wird
im unteren Teil die Spule 6 von keinem Feld durchsetzt..Umgekehrt wird im oberen
Teil der Fig. 2 die Spule 6 von dem Feld des links verlaufenden Teiles des Leiters
1 durchsetzt, im unteren Teil die Spule 5 von den Feld des rechts verlaufenden Teiles
des Leiters 1.
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Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß es naheliegend erscheinen könnte,
je nach Vorhandensein eines Feldes in den Spulen 5 und 6 die verschiedenen Abschnitte
zu diskriminieren; dabei könnte man sogar auf die Spule'7 verzichten. In diesem
Falle aber würde es sich um eine Amplituden-Diskriminierung der magnetischen Feldstärke
handeln, der aber die Nachteile hinsichtlich der Störanfälligkeit jeder Amplituden-Diskriminierung
anhaftet.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird aber die Phasenlage der
in die Spule 6, 8, 7 induzierten Spannungen U1, U3, U2 ausgenutzt: da das Magnetwechselfeld
die Spule 6 in Fig. 2, oberer Teil, in entgegengesetzter Richtung wie die Spule
5 im unteren Teil der Fig. 2 durchsetzt wird, hat die in die Spule 6 im oberen Teil
induzierte Spannung U1 eine um 180° versetzte Phasenlage gegenüber derjenigen Spannung,
die in die Spule 5 im unteren Teil der Fig. 2 induziert wird.
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Die in die Spulen 6, i, 8 induzlerten Spannungen U1, U3,-U2 werden
einer Vergleichsschaltung zugeführt, die in dor Fig.3 dargestellt ist, dabei werden
einerseits die Spannungen Ul und U2 gemeinsam über einen Verstärker, 9 und Bogrenzer
10, andererseits die Spannung U3,über einen Verstärker .11 und Begrenzer 12 dieser
Vergleichsschaltung zugeführt. Die Vergleichsschaltung
besteht
aus Dioden 13, 1t, 15, 16 und Widerständen 17, 18, 19, 20. Die Dioden 13 und 14
liegen in Durchlaßrichtung in den Ausgangsleitungen des Begrenzers lo; die Ausgangsleitungen
führen auf die Primärwicklung 21a eines Ubertragers 21. Die Widerstände 17 und 18
liegen in Reihe zwischen den Ausgangslcitungen des Begrenzers lo vor den Dioden
13 und 14, die Widerstände 19 und 20 ebenfalls in Reihe zwischen diesen Ausgangsleitungen,
und zwar nach den Dioden 13 und 14. Die Diode 15 liegt in Durchlaßrichtung zwischen
einem Punkt hinter der Diode 12 und einem Punkt vor der Diode 14, die Diode 16 liegt
zwischen einem Punkt hinter Diode 14 und einem Punkt vor der Diode 13. Dic eine
Ausgangsleitung des Begrenzers 12 führt auf den Verbindungspunkt der Widerstände
17 und 18, die andere auf den Verbindungspunkt der Widerstände 19 und 20.
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Die Ausgangswicklung 21b des Übertragers 21 führt über zwei in Durchlaßrichtung
geschaltete Dioden 22 und 23 auf zwei in Reihe geschaltete Widerstände 24 und 25.
Die Ausgangsrichtung 21b besitzt eine Mittelanzapfung, die über einen Kondensator
26 auf den Verbindungspunkt der Widerstände 24 und 25 führt; von den beiden Zuführuugen
zur Kondensator 26 führt Je eine Leitung zu den Klonen 27 und .28, an denen die
Ausgangsspannung UA erscheint.
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Die Ausgangsspannung besteht aus einer positiven oder neSa tiven Gleichspannung,
je nachdem, ob die Spule 8 oder die Spule 6 sich in der Nähe eines Abschnitts des
mäanderförmigen Leiters 1 befindet.
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Die Spulen 6 und 8 können auch versetzt um einen Abstand versetzt
auf einer Seite des Fahrzeugs angebracht werden, wobei der Abstand kleiner als die
Mäanderlänge ist.
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Durch die beschriebene Einrichtung erreicht man eine.Positionie?ung,
indem die Mäanderabschnitte wechselnder negativer
und positiver
Gleichspannung an den Ausgangsklemmen 27 und ?8 gezählt werden. Es steht während
dcn ganzen Aufenthaltes des Fahrzeuges in einem Abschnitt ein statisches Signal
an, das von Abschnitt zu-Abschnitt in seiner Polarität wechselt. Das Anstehen des
Signals bedeutet eine große Sicherheit bei der Feststellung der Position.
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Die gemäß Fig. 1 ortsfest eingespeiste Wechselspannung mit der Frequenz
f1 kann auch fortfallen, wenn man das Fahrzeug mit einer zusätzlichen Spule versieht,
die sich über dem Rückleiter 2, in Fahrtrichtung hinter der Spule 7, befindet, Über
die vom Fahrzeug aus ein Magnetwechselfeld mit der Frequenz f1 abgegeben. wird,
das eine Wechselspannung mit dieser Frequenz in die Leitung 2 induziert.
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Die ortsfest eingespeiste Wechselspannung mit der Frequenz f1 kann
auch als Träger für eine Datenübermittlung von der Strecke zum Fahrzeug mittels
Frequenzmodulation benutzt werden. Das gilt umgekehrt auch für den Fall, daß die
Wechselspannung vom Fahrzeug aus erzeugt wird. Auf jeden Fall kann ein Datenaustausch
zwischen Fahrzeug und Strecke über zusätzliche Kanäle mit anderen Frequenzen als
f1 erfolgen.