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Dezentrale Einrichtung zum überwachen und Steuern von spurgeführten
Fahrzeugen.
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Die Erfindung betrifft eine dezentrale Einrichtung zum Überwachen
und Steuern von spurgeführten Fahrzeugen, im besonderen als überlagertes sekundäres
Sicherheitssystem £dr Schwebefahrzeuge, die primär durch zentrale Rechnersteuerung
geführt werden, bei der der Fahrweg in Abschnitte, in sogenannte Blockabschnitte,
unterteilt ist und auf die in diesen Blockabschnitten befindlichen Fahrzeuge Informationen
übertragen werden.
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Zur Steuerung und Sicherung des Betriebs ablaufes von modernen Verkehrsmitteln,
beispielsweise von Schwebefahrzeugen mit berührungsloser Spurführung, werden vorzugsweise
zentralisierte Rechnersysteme eingesetzt. Um bei Störungen in solchen Systemen die
Führung des Betriebes weiter zu gestatten, ist es erwünscht, ein völlig unabhängig
von diesem zentralisierten System arbeitendes zweites System zu verwenden, das ich
sowohl im Grundkonzept als auch in der Anordnung und Gestaltung der Geräte wesentlich
von dem ersten System unterscheidet.
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Zweck der Erfindung ist es, ein Sicherungssystem zu schaffen, das
bei Ausfall des zentralisierten Hauptsystems den Fahrbetrieb mit voller Sicherheit
aufrecht erhält.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine dezentrale Einrichtung
zu erstellen, die in wirtschaftlicher Weise Schutz von Fahrzeugen gegen Auffahren
auf vorausfahrende oder stehende Fahrzeuge und die Überufachung und Steuerung der
Fahrgeschwindigkeit von Fahrzeugen mit Rücksicht auf vorausbefindliche Fahrzeuge
bzw. Gefahrenstellen gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß den einzelnen
Blockabschnitten zum Feststellen der in den entsprechenden Blockabschnitten befindlichen
Fahrzeuge Anwesenheitsdetektoren, sowie kettenförmig an einerlängs des Fahrweges
befindlichn Steuerleitung angeordnete Steuereinrichtungen und von den Steuereinrichtungen
gespeiste Sendevorrichtungen zugeordnet sind, wobei zur Beeinflussung der Steuereinrichtungen
in'der Steuerleitung von den Anwesenheitsdetektoren abhängige Schaltmittel Jeweils
in der im Bereich der entgegen der Fahrrichtung benachbarten Blockabschnitte vorhandenen
Steuerleitung derart angeordnet sind, daß die von einer Sendevorrichtung auf das
betroffene Fahrzeug übertragenen Informationen jeweils die Anzahl der in Fahrrichtung
folgenden. freien Blockabschnitte beinhalten.
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Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die Erfindung sei anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen: Ft. 1 die beispielsweise Anordnung der erfindungsgemßen
Einrichtung an einem Fahrwegteil mit zwei Fahrzeugen, Fig. 2 und 2a Ausführungsbeispiele
der Steuereinrichtung und
Fig. 3 die Einwirkung eines Fahrzeuges
auf die Steuereinrichtungen.
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Der in Fig. 1 dargestellte Fahrwegteil ist in die Blockabschnitte
Al bis A5 unterteilt. Die Länge dieser Abschnitte ist kleiner als die Länge der
sich auf dem Fahrweg in der Fahrrichtung Fr bewegenden Fahrzeuge Flund F2, so daß
von den in jedem Blockabschnitt angeordneten Abwesenheitsdetektoren AD1 bis AD5
mindestens einer von einem anwesenden Fahrzeug beeinflußt wird. Weiterhin ist Jedem
Abschnitt eine Steuereinrichtung AS1 bis AS5 mit Je einer Sendevorrichtung ASel
bis ASe5 zugeordnet. Die Steuereinrichtungen sind kettenförmig an eine längs des
Fahrweges verlegte Steuerleitung StL und parallel an eine Speiseleitung SpL angeschlossen.
Die Anwesenheitsdetektoren wirken jeweils auf die entgegen der Fahrrichtung in banachbarten
Blockabschnitten angeordneten Steuereinrichtungen ein und beeinflussen über die
Steuerleitung hierbei auch die weiter zurückliegenden Steuereinrichtungen. Das in
Fig. 1 dargestellte Fahrzeug F1 wird im Blockabschnitt Al durch den Anwesenheitsdetektor
AD1 festgestellt, der hierdurch die in Fahrrichtung zurückliegenden, den Abschnitten
A2 bis A5 zugeordneten Steuereinrichtungen AS2 bis AS5 beeinflußt.
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Die Steuereinrichtung AS1 im Abschnitt Al wird nicht durch die Belegung
durch das Fahrzeug F1 beeinflußt, so daß die von dieser Einrichtung gespeiste Sendevorrichtung
ASel, die beispielsweise eine Sende schleife sein kann, auf das Fahrzeug F1 eine
Information über den in Fahrrichtung vorausliegenden freien Abstand zu dem vorausfahrenden
Fahrzeug überträgt.
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Abhängig von den über die Sendevorrichtungen ASel bis ASe5 auf die
Fahrzeuge übertragenen Informationen können durch fahrzeugseitige
Geräte
beispielsweise die zulässigen Fahrzeuge schwindigkeiten errechnet werden.
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Für den in Fig. 1 dargestellten Fall sind diese Geschwindigkeiten
im unteren Teil der Figur beispielsweise angegeben, wobei die Geschwindigkeit V
abhangig vom Fahrweg FtL dargestellt ist. Die minimale zulässige Geschwindigkeit
Vz min ist ein abhängig von der Anlage und den Fahrzeugen bestimmter Wert, der es
erlaubt, auf ein stehendes Fahrzeug aufzufahren, z.B, bei einem Ankupplungsvcrgang
zweier Fahrzeuge, Die auf dem Fahrweg maximal zulässige Geschwindigkeit sei Vz max.
Diese Geschwindigkeit ist dann in der von einer Sendevorrichtung übertragenen Information
enthalten, wenn der vorausliegende freie Abstand vor einem Fahrzeug mindestens der
Anhaltedistarz (Bremsweg) dieses Fahrzeuges entspricht. In dem in der Fig. 1 dargestellten
Beispiel betrage diese Distanz vier Abschnitte, so daß das Fahrzeug F2 bei dem momentanen
Bewegungsahlauf mit dieser maximal zulässigen Geschwindigkeit fahren kann. Kommt
das Fahrzeug F1 im Abschnitt Al zum Stillstand, wobei der Anwesenheitsdetektor AD1
über die Steuerleitung StL die Steuereinrichtungen AS2 bis AS5 beeinflußt, so werden
von den Sendevorrichtungen ASe2 bis ASe5 in den Abschnitten A2 bis A5 auf das nachfolgende
Fahrzeug F2 Informationen mit den zulassigen Geschwindigkeiten Vz übertragen. Die
diese Treppenkurve umschreibende punktierte Linie entspricht der Geschwindigkeit,
bei der das Fahrzeug F2 beim Einfahren in den Abschnitt Al die minimal zulässige
Geschwindigkeit Vz min erreicht.
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In den Fig. 2 und 2a sind vorteilhafte Ausbildungen der den einzelnen
Abschnitten zugeordneten Steuereinrichtungen dargestellt.
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In den Steuereinrichtungen sind durch Gleichspannung gesteuerte Oszillatoren
02 bzw. 03 verwendet, die über die längs des Fahrweges verlegte Steuerleitung StL
beeinflußt werden. Zur Speisung sind zwei Leitungen Spt und ?4L vorgesehen, wobei
die eine Leitung ML parallel an den einen Eingang der Oszillatoren geschaltet ist
und die andere Leitung in Jedem Abschnitt über einen Widerstand R21 bzw. R71 zusammen
mit der Steuerleitung StL mit dem anderen Eingang der Oszillatoren verbunden ist.
Die weiterhin in der Steuerleitung StL kettenförmig angeordneten tängswiderstände
R22 bzw. R32 bilden zusammen mit den Widerständen R21 bzw. R31 in jedem Abschnitt
A2 bzw. A3 einen Spannungsteiler, an deren Mittelpunkten die Jeweils den betroffenen
Oszillator 02 bzw. 03 steuernde Gleichspannung U02 bzw. U03 anliegt. Diese Steuerspannungen
U02 bzw. U03 werden abhängig von den Schaltzuständen der den in Fahrrichtung Fr
vorausliegenden Abschnitten Al bzw. A2 zugeordneten Anwesenheitsdetektoren AD1 bzw.
AD2, AD3 beeinflußt, indem von den Detektoren abhängige Schaltmittel, z.B. die Transistoren
T2 bzw. T3, Fig. 2, oder die Arbeitskontakte der Kontakte AD11 bzw. AD21, AD31,
Fig. 2a, parallel an die Eingänge der Oszillatoren 02 bzw. O3 geschaltet sind.
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Durch das im Abschnitt Al anwesende Fahrzeug F1 wird der Anwesenheitsdetektor
AD1 beeinflußta Hierdurch wird in Fig. 2 der Transistor T2 leitend bzw. in Fig.
2a der Kontakt ADil umgeschaltet. In beiden Fällen wird der Eingang des Oszillators
02 kurzgeschlossen, so daß begrenzt durch den Widerstand R21 die an den Oszillator
02 anliegende Steuerspannung U02 zusammenbricht. Über die in der Steuerleitung angeordneten
Langswiderstände R22 bzw. R32 werden weiterhin dje in Fahrrichtung zurückliegenden
Steuerspannungen der betreffenden Oszillatoren im Verhältnis der WiderstandskojbiantIonen
herabgesetzt. Die so erzeugten unterschiedlichen Steuerspannungen
stt-tern
die betreffenden Oszillatoren derart, daß ver den die Oscillatoren in die zugehörigen
Sendevorrichtungen ASe? ASe; eingespeisten Frequenzen f02 bzw. f03 jeweils die Anse@@@
der in Fahrrichtung vorausliegenden freien Blickabschnitte beirüialten.
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Um die Beeinflussung der in Fahrrichtung vorausliegenden Steuereinrichtungen
beim Ansprechen der Anwesenheitsdetektoren zu verhindern, sind in der Steuerleitung
StL Dioden D2, D3 bzw. die Ruheseiten der Kontakte AD11, AD21, AD31 vorgesehen.
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Die Wirksamkeit der Anwesenheitsdetektoren kann in vorteilhafter Weise
dadurch überwacht werden, daß von den Anwesenheitsdetektoren, z.B. AD2 und AD3,
gesteuerte Schaltmittel, z.B.
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die Kontakte AD22 und AD32, Jeweils in den Speiseleitungen der denselben
Blockabschnitten A2 bzw. A3 zugeordneten Sendevorrichtungen ASe2 bzw. ASe3 angeordnet
werden. Hierbei ist es zweckmäßig, um eine kontinuierliche Übertragung von den Sendevorrichtungen
benachbarter Abschnitte auf ein Fahrzeug zu gewährleisten, daß die Beeinflussung
der Anwesenheitsdetektoren durch ein Fahrzeug lückenlos erfolgt.
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Fig. 3 zeigt die stufenweise Beeinflussung der Steuerspannung UO an
den Eingängen der Oszillatoren in den in Fahrrichtung zurtickliegenden Steuereinrichtungen
abhängig von den freien Abschnitten A-No hinter einem Fahrzeug F in der Fahrrichtung
Fr, das den vor den Abschnitt l liegenden Abschnitt besetzt hat.
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Es sei angenommen, daß ein im besetzten Abschnitt angeordneter Anwesenheitsdetektor
die Steuereinrichtungen von 30, in der Fig. sind lediglich 24 Abschnitte bezeichnet,
in Fahrrichtun; zurückliegenden Abschnitten beeinlußt. Die Steuerspannung UO steigt
nach einer Exp,onentialfurLktion stufenweise an, wobei
im 3o. Abschnitt
nahezu die Speisespannung UB erreicht wird.
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Abhängig von den an den Oszillatoren anliegenden Steuerspannungen
UO werden die von den Oszillatoren abgegebenen Frequenzen fo erzeugt, wobei bei
UO = UB die Oszillatorfrequenz fo = £ max ist, so daß bei der Verwendung von Oszillatoren
mit einer Frequenz von 3o kHz beispielsweise Stufen von 1 kllz in dem nahezu linearen
Teil der Funktion realisierbar sind.
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Die Neigung der StuRenSuntt40n kann durch das Verhältnis zwischen
den Widerständen, z.B. P.21 und R22, der Spannungsteiler in den Steuereinrichtungen,
z,B. AS2, eingstellt werden.
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Die in der Fig.3 dargestellten unterbrochenen Linien veranschaulichen,
daß die von der Sendevorrichtung im Abschnitt 18 auf ein in diesem Abschnitt sich
bewegendes Fahrzeug übertragene Frequenz f018, die abhängig von der Steuerspannung
U018 erzeugt wird, die Information beinhaltet, daß dierahrzeuggeschwin digkeit V
max 18 nicht überschritten werden darf, um bei einer Notbremsung das Fahrzeug in
dem vorgegebenen Abstand zum Halten zu bringen.
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In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung können in den Blockabschnitten
vor Fahrwegverzweigungen auf den beiden Seiten des Fahrweges je eine Sendevorrichtung
angeordnet werden, von denen die eine die Informationen des einen und die andere
die Informationen des anderen Fahrwegzweiges aussendet.
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In diesem Fall wird auf den mit zwei Antennensystemen versehenen FahrZeugen
Jeweils die Sendevorrichtung ausgewählt, die die Information über den in Fahrrichtung
des betreffenden Fahrzeuges vorausliegenden freien, weiteren Fahrweg bzw. den Abstand
bis zum Haltpunkt aussendet. Die Auswahl der Sendevorrichtung kann beispielsweise
dadurch erfolgen,
daß mit dem Schalten des Weichensystems auf dem
Fahrzeug gleichzeitig auf die entsprechende Antenne umgeschaltet wird, die die Informationen
der den weiteren Fahrweg zugeordneten streckenseitigen Sendevorrichtungen empfängt.
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Bei ortsfester Weichenumstellung ist es zweckmäßig, in den Blockabschnitten
vor Fahrwegverzweigungen nur eine streckenseitige Sendevorrichtung anzuordnen. In
diesem Fall wird dann die Information über den kürzeren der beiden freien Abstände
auf den abzweigenden Fahrwegen eingegeben.
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Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Informationen über den freien
Abstand auf dem Fahrwegzweig einzugeben, der durch die Weichenstellunb markiert
ist.
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Bei der Zusammenführung zweier Fahrwege, z.B. eines Nebenweges in
den Hauptfahrweg, ist bei der erfindungsgemäßen dezentralen Einrichtung folgendes
Steuersystem vorgesehen: Nähert sich ein auf dem Hauptfahrweg sich bewegendes Fahrzeug
dem Zusammenführungspunkt, so wird, so bald dieses Fahrzeug in einem Blockabschnitt
einfährt, dessen Abstand vom ZusammenfUhrungspunkt der Anhaltedistanz (Bremsweg)
des Fahrzeuges entspricht, das Einfahren eines Fahrzeuges von dem Nebenweg aus in
den Hauptweg gesperrt.
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In der gleichen Weise wird der Hauptfahrweg gesperrt, wenn ein Fahrzeug
auf dem Nebenfahrweg zuerst den entsprechenden Blockabschnitt besetzt. Hierbei ist
es vorteilhaft, um den Bewegungsablauf der Fahrzeuge sowohl auf dem Hauptfahrweg
als auch auf dem Nebenweg. möglichst wenig zu behindern, ein Scheinfahrzeug entsprechend
der Geschwindigkeit des auf dem Nebenweg befindlichen Fahrzeuges auf den Hauptfahrweg
bzw. umgekehrt zu übertragen.
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Die Informationen der in den Überwachungsbereichen eines Zusammenührungspunktes
angeordneten Anwesenheitsdetektoren werden einer Vergleichseinrichtung zugeführt.
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Die Anzahl der in einer Vergleichseinrichtung zusammengefaßten Anwesenheitsdetektoren
wird durch örtlich bestimmte lSorschriften und abhängig von auf dem Hauptfahnseg
und Nebenfahrweg erlaubten maximalen Fahrgeschwindigkeiten bestimmt.
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Die Ausgangs signale der Vergleichseinrichtung werden in eine dem
Zusammenführungspunkt zugeordnete Steuereinrichtung eingegeben, in der sie das Sperren
und das Übertragen des entsprechenden Scheinfahrzeuges in das betroffene Blocksignalsystem
auslösen und so lange aufrechterhalten, bis das einwirkende Fahrzeug den Zusammenführungspunkt
überfahren hat.
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Bei der erfindungsgemäßen dezentralen Einrichtung können zwei Blocklängensysteme
verwendet werden. Das erste System verwendet einheitlich bei allen Blockabschnitten
gleiche Längen, wobei die Länge eines Blockabschnittes der auf den Fahrwegen verkehrenden
Fahrzeuge entspricht.
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Bei dem zweiten System können beispielsweise für die Nebenfahrwege
die Blocklängen des ersten Systems verwendet werden und die Hauptfahnsege in längere
Blockabschnitte unterteilt werden, deren Länge z.B. vier Blocklängen des ersten
Systems entspricht. Dies ist zweckmäßig, da auf dem Hauptfahrweg die Fahrzeuge in
einem größeren Abstand zueinander fahren. Bei den längeren Blockabschnitten können
die gleichen Blockeinrichtungen wie bei den kurzen Blockabschnitten verwendet werden,
indem die Anwesenheitsdetektoren bzw. die Sendevorrichtungen lediglich parallel
geschaltet werden.
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In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, die
von den Sendevorrichtungen der einzelnen Blockabschnitte auf die Fahrzeuge übertragenen
Frequenzen nach ihrer Auswertung in Fahrzeugeinrichtungen zur Geschwindigkeitsregelung
der betreffenden Fahrzeuge zu verwenden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, aus den auf die Fahrzeuge übertragenen
Informationen die jeweilige freie Weglänge zu ermitteln und danach diese freie Weglänge
mit dem aus der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeuges errechneten Bremsweg zu
vergleichen. Für diese Fälle muß bei der dezentralen Einrichtung die momentane Geschwindigkeit
der Fahrzeuge von fahrzeugeigenen Vorrichtungen ermittelt werden. Dies kann durch
Radareinrichtungen oder ein optisches Korrelationsverfahren oder ein anderes bekanntes
System erreicht werden.
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Der maximal zulässige Abstand kann für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit
nach folgender Formel ermittelt werden: SSD = V2 + V . ta, 2a in der SSD = der minimal
zulässige Abstand, V = die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit, a = der VerzögerungsmeSwert
bei Notbremsung und ta = die Ansprechzeit der Bremseinrichtung bedeutet.
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Dieser minimal zulässige Abstand wird dann mit dem Abstand zu dem
vorausfahrenden Fahrzeug verglichen und bei Unterschreitung des minimal zulässigen
Abstands wird die Notbremsung betätigt.
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Beim Erreichen einer vorgegebenen minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit,
z.B. die das Ankuppeln von Fahrzeugen erlaubt, wird die Notbremse gelöst.
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Dies ist auch der Fall, wenn ein Fahrzeug zum Halten eine Station
erreicht, bzw. ein defektes Fahrzeug abgeschleppt werden soll.
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Um den Bewegungsablauf der Fahrzeuge durch einen gestörten Blockabschnitt
bzw. durch unterschiedliche Informationsübertragungen beim Einfahren bzw. beim Verlassen
der Blockabschnitte möglichst nicht zu beeinflussen, ist es zweckmäßig, zur Geschwindigkeitsregelwng
der Fahrzeuge die übertragenen Informationen von jeweils mindestens zwei Blockabschnitten
auszuwerten.
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7 Patentansprüche 3 bs. Zeichnungen, 3 Fig.