EP2038158B1 - Vorrichtung zum orten eines an einen fahrweg gebundenen fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zum orten eines an einen fahrweg gebundenen fahrzeugs Download PDF

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EP2038158B1
EP2038158B1 EP06775689A EP06775689A EP2038158B1 EP 2038158 B1 EP2038158 B1 EP 2038158B1 EP 06775689 A EP06775689 A EP 06775689A EP 06775689 A EP06775689 A EP 06775689A EP 2038158 B1 EP2038158 B1 EP 2038158B1
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EP
European Patent Office
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individual sensors
sensors
scanning means
travel
individual
Prior art date
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EP06775689A
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English (en)
French (fr)
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EP2038158A1 (de
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Jens Rost
Robert Schmid
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP2038158B1 publication Critical patent/EP2038158B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer

Definitions

  • the invention relates to a device for locating a vehicle bound to a track with reference marks, which are mounted on the track, and arranged in the vehicle sensing means which generate at least one output signal when passing a reference mark.
  • a tracking system of a rail-guided vehicle includes, for example, a track laid in the track balise as a reference mark, the balise is inductive scanned by train arranged in the train, so that the scanning generate a location-dependent output signal.
  • the GB 1 595 311 discloses an apparatus for locating a vehicle tied to a track with reference marks attached to the track and having a plurality of scanning means arranged one behind the other in the vehicle which generate at least one output when passing a reference mark.
  • the distance of the reference marks is far greater than the distance of the scanning means.
  • the DE 32 00 811 describes a device for determining the location of a rail vehicle with markings arranged on the vehicle side at a distance k from one another and scanning means which are likewise spaced from one another, wherein the distance of the spacing means from each other is greater than the distance of the vehicle-side markings.
  • a location system is suitable for the operation control system, but not for driving control, for example, a magnetic levitation vehicle, since the location information must be available constantly and in real time to control the drive.
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned, which provides reliable location information and is inexpensive.
  • the scanning means are dimensioned so that they are constantly set up for reading the reference marks.
  • the scanning means are just as long or longer than the distance between two reference marks. It thus comes within the framework of Invention for a permanent location information even at slow speeds or when the vehicle is at a standstill.
  • these are composed of individual sensors, wherein the individual sensors are read out individually or interconnected in a suitable manner, so that the composite of the individual sensors scanning generate a single sum signal.
  • a control device which reads the output signal or signals by means of a sampling unit to obtain samples and digitizes the sampled values by means of analog / digital converters or obtaining digital output signal values is used for reading purposes. The digitized output values are then subjected to further evaluation steps, as will be explained in more detail below.
  • the scanning means length is a multiple of the reference mark distance.
  • the evaluation of the results downstream of the reading of the reference marks is simplified.
  • the individual sensors are arranged in succession in at least one sensor row, which extends in the direction of travel. Due to the rod-shaped design of the scanning and the orientation of the longitudinal axis of this rod in the direction of travel, a particularly inexpensive scanning is provided, since in this way for a given length of the scanning the maximum distance of the reference marks is possible.
  • side by side or successively arranged individual sensors generate when crossing a reference mark output signals with different signs.
  • the individual sensors have a different winding sense.
  • different signs can also be realized with other measuring principles.
  • all measurement principles suitable for non-contact detection of the reference marks can be used.
  • inductive measurements eddy current effects, transformer, magnetic and electromagnetic couplings are mentioned.
  • a periodic output signal of the scanning means is generated according to this advantageous development of the invention, wherein by simply counting the maxima and minima of the periodic output signal, a location information is available.
  • the periodic output signal of the scanning means has a wavelength which is twice as large as the dimension of the reference mark just passed. It is of course expedient if all reference marks are designed and dimensioned equal.
  • the individual sensors are arranged in two rows of sensors adjacent to each other, which extend in the direction of travel, the sensor rows in the direction of travel by an offset from one another offset and the offset is equal to half of the reference mark design in the direction of travel.
  • the sum signal of each sensor row is read out individually and fed to a control device or an evaluation device.
  • two periodic output signals are obtained, which are phase-shifted by 90 ° to each other.
  • this information for example, using the ArcusTangens2 function, it is possible to calculate the angle from which exact location information of the vehicle can be derived.
  • the direction of travel it is possible in a simple way to determine the direction of travel.
  • the number of measured reference marks or the number of overrun periods can be derived in a simple manner. In this way, all measured values necessary for the control system are provided in real time for the drive system.
  • the rows of sensors for example, are arranged next to one another in a plane aligned parallel to the track. However, the sensor rows can also be arranged one above the other with respect to the travel path, but the requirements for the evaluation electronics are increased.
  • the evaluation unit transmits a virtually identical output signal at different times, which, however, originates from different individual sensors.
  • the evaluation unit has informational data. On the basis of the information data can be determined at what time the output signal is received and from which or which individual sensors the output signal comes. The calculation of the speed is then based on a correlation.
  • the evaluation device first attempts to bring the output signals of the individual sensors recorded at different times into coincidence with one another. This succeeds within the measuring accuracy of the individual sensors. Due to the known distance of the individual sensors, which generated the respective output signal, and based on the time difference between the times of reading the output signals, the evaluation determines the speed and transmits this speed, for example, a drive control, which is the parent of the evaluation.
  • the reference marks are electrically conductive sleepers. These are arranged for example in the guideway. For example, these may be rail sleepers. Notwithstanding this, the thresholds are laid in the track of a magnetic levitation vehicle.
  • the contactless scanning of the reference marks by the scanning means can be carried out on the basis of arbitrary measuring principles. In the context of the invention, however, the scanning takes place without contact.
  • the individual sensors detect the position of the reference marks due to eddy current effects. In other words, the individual sensors work on eddy current base.
  • the reference mark distance is greater than one meter.
  • the number of reference marks that are laid in the guideway remains limited.
  • FIG. 1 shows a device 1, which should make the invention easier to understand.
  • the prior art device 1 comprises a scanning means 2 which is composed of two individual sensors 3, wherein the individual sensors 3 generate an output signal of opposite sign, as shown in the diagram below, in the ordinate 4, the output signal of the scanning means 2 is shown as a function of the path which is removed on the abscissa 5.
  • the scanning means 2 is moved in the direction of the arrow 6 shown over a reference mark 7 away.
  • a corresponding signal results when driving over the following reference mark 8.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention 9.
  • the inventive device 9 again comprises an order of successive reference marks 7 and 8.
  • the scanning means 2 consists of a plurality of individual sensors 3 and has a length which is greater than the distance between the reference marks 7 and 8. In this way it is ensured that the scanning means 2 according to the invention generates a continuous signal, the drive from a control can be used to control the drive of a track-bound vehicle.
  • the output signal of the scanning means 2 according to FIG. 2 is due to a corresponding interconnection of the individual sensors as a sum signal 10 of the individual signals 11 of each individual sensor 3, wherein the individual signals 11 in the upper diagram next to each other and in the lower diagram of FIG. 2 the sum signal 10 is shown.
  • the sum signal 10 has a periodic profile, wherein the wavelength of the sum signal 10 is twice the length of the respective reference mark 7 or 8 in the direction of travel.
  • the length of the scanning means 2 is in the in FIG. 2 embodiment shown equal to the distance between the reference marks 7 and 8, so the reference mark distance. In this way, there is always a sum signal 10 before.
  • the scanning means 2 is connected to an evaluation unit, which samples the summation signal of the scanning means in order to obtain samples and converts the sampled values to obtain digital sampling values by means of an analog / digital converter. By counting the maximum of the periodic signal in a time interval, the speed of a track-bound vehicle, and thus the sensing means anchored to the track-bound vehicle, is obtained.
  • FIG. 3 shows a most preferred embodiment of the invention.
  • the scanning means 2 is composed of two sensor rows 12 and 13, each sensor row 12 and 13 extending in the direction of travel and wherein the individual sensors 2 are arranged side by side and rod-shaped.
  • the sensor row 12 is offset from the sensor row 13 by a distance, ie an offset, counter to the direction of travel 6, wherein the offset is equal to half the length or the geometric dimensioning of the reference mark 7 or 8 in the direction of travel 6. Therefore, the sum signal 14 of the sensor row 13 is 90 degrees out of phase with the sum signal 10 of the sensor row 13, as can be seen from the representation 14 of Figure 3.
  • the angle ⁇ is determined from the measured sine or cosine function by simple trigonometric conversion, for example by forming the arc tangent 2 or taking advantage of the relationship that sine square plus cosine square equals 1.
  • the angle ⁇ a precise spatial resolution is available. Furthermore, it can be determined by the phase shift in which direction the track-bound vehicle or the scanning means are moved.
  • the representation 15 of the FIG. 3 shows an usual in the drive control angle signal as a function of time, wherein the slope of the sawtooth curve corresponds to the speed of the vehicle.
  • FIG. 4 shows another location system according to the prior art.
  • the scanning means 2 here only an individual sensor, so that when driving over the reference mark 7 or 8 an output signal 11 is generated with a positive sign.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the device according to the invention, wherein a scanning means 2 cooperates with reference marks 7 and 8.
  • the scanning means 2 a plurality of individual sensors 3, which generate all the output signals 16 and 17 with the same sign.
  • the individual sensors 3 are again arranged one behind the other in the direction of travel, so that a rod-shaped scanning means 2 is formed.
  • FIG. 5 the position of the scanning means 2 to the reference marks 7 and 8 at two different times t 1 and t 2 is shown. It is assumed that the scanning means 2 moves in the direction of the arrow 6.
  • the individual sensors 2 are not interconnected to form a sum signal. Rather, the output signal of each individual sensor 3 is separated by a figurative in FIG. 5 Detection device not shown detected.
  • the output signals are sampled, as already stated, and the samples obtained thereon are converted to digital samples by means of an analog-to-digital converter.
  • the evaluation device then recomposes the obtained digital samples so that an output signal 16 results at time t 1 , which in the lower diagram of FIG FIG. 5 figuratively shown.
  • the plotted intensity of the output signal 16 or 17 is shown as a function of the location or path on the ordinate 4, which is plotted on the abscissa 5.
  • the maximum of the output signal which would have been measured with the first individual sensor 3 from the right would therefore lie directly on the axis 4.
  • the output signals 16 and 17 can also be understood as a sample image of the reference marks 7 and 8.
  • the evaluation device now shifts the output signal 16 as far as on the axis 5 with the aid of an internal logic, until a match of the output signals 16, 17 or the images of the reference mark 7 sampled at different points in time is achieved as exactly as possible within the measurement accuracy of the individual sensors 3. From the shift in the direction of the axis 5 can now derive the way that the scanning means 2 has covered in the time interval between t 1 and t 2 . In this way, a speed can then be derived with which the scanning means, and thus the vehicle to which the scanning means 2 is fastened, moves in the direction of travel 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Orten eines an einen Fahrweg gebundenen Fahrzeugs mit Referenzmarken, die am Fahrweg angebracht sind, und mit im Fahrzeug angeordneten Abtastmitteln, die beim Passieren einer Referenzmarke wenigstens ein Ausgangssignal erzeugen.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So weisen spurgebundene Fahrzeuge Ortungssysteme zur Ermittlung der Fahrzeugposition sowohl für die Antriebsregelung als auch für die Leittechnik auf. Ein Ortungssystem eines schienengeführten Fahrzeuges umfasst beispielsweise eine im Gleisbereich verlegte Balise als Referenzmarke, wobei die Balise durch im Zug angeordnete Abtastmittel induktiv abgetastet wird, so dass die Abtastmittel ein ortsabhängiges Ausgangssignal erzeugen.
  • Die GB 1 595 311 offenbart eine Vorrichtung zum Orten eines an einem Fahrweg gebundenen Fahrzeugs mit Referenzmarken, die an dem Fahrweg angebracht sind und mit mehreren hintereinander im Fahrzeug angeordneten Abtastmitteln, die beim Passieren einer Referenzmarke wenigstens ein Ausgangssignal erzeugen. Der Abstand der Referenzmarken ist jedoch weit größer als der Abstand der Abtastmittel.
  • Die DE 32 00 811 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen des Ortes eines Schienenfahrzeugs mit fahrzeugseitig angeordneten Markierungen mit einem Abstand k zueinander und Abtastmitteln, die ebenfalls voneinander beabstandet sind, wobei der Abstand der Abstandsmittel voneinander größer ist als der Abstand der fahrzeugseitigen Markierungen.
  • Ein solches Ortungssystem ist zwar für die Betriebsleittechnik, nicht jedoch zur Antriebsregelung beispielsweise eines Magnetschwebefahrzeugs geeignet, da zur Regelung des Antriebs die Ortsinformation ständig und in Echtzeit vorliegen muss.
  • Aus diesem Grunde wurde beispielsweise im Zusammenhang mit einer Magnetschwebebahn bereits vorgeschlagen, die Nuten eines Blechpaketes des Fahrweges induktiv abzutasten und neben ortsabhängig eingebauten Referenzmarken als Ortungssignal zu verwenden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine zuverlässige Ortsinformation bereitstellt und kostengünstig ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1.
  • Erfindungsgemäß sind die Abtastmittel so dimensioniert, dass diese ständig zum Ablesen der Referenzmarken eingerichtet sind. Die Abtastmittel sind genauso lang oder länger als der Abstand zweier Referenzmarken. Es kommt somit im Rahmen der Erfindung zu einer ständigen Ortsinformation selbst bei langsamen Fahrten oder bei Stillstand des Fahrzeugs. Um die Auflösung der Abtastmittel zu erhöhen, sind diese aus Einzelsensoren zusammengesetzt, wobei die Einzelsensoren einzeln ausgelesen oder miteinander auf zweckmäßige Weise verschaltet sind, so dass die aus den Einzelsensoren zusammengesetzten Abtastmittel ein einziges Summensignal erzeugen. Zum Auslesen dient beispielsweise eine Steuereinrichtung, die das oder die Ausgangssignale mittels einer Abtasteinheit unter Gewinnung von Abtastwerten abtastet und die Abtastwerte mittels Analog/Digital-Wandler oder Gewinnung von digitalen Ausgangssignalwerten digitalisiert. Die digitalisierten Ausgangswerte sind anschließend weiteren Auswerteschritten unterworfen, wie im Folgenden noch genauer ausgeführt werden wird.
  • Vorteilhafterweise ist die Abtastmittellänge ein Vielfaches des Referenzmarkenabstandes. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Weiterentwicklung vereinfacht sich die dem Ablesen der Referenzmarken nachgeschaltete Auswertung der Ergebnisse.
  • Vorteilhafterweise sind die Einzelsensoren in wenigstens einer Sensorreihe hintereinander angeordnet, die sich in Fahrtrichtung erstreckt. Durch die stabförmige Ausgestaltung der Abtastmittel und die Ausrichtung der Längsachse dieses Stabes in Fahrtrichtung ist ein besonders kostengünstiges Abtastmittel bereitgestellt, da auf diese Weise bei gegebener Länge des Abtastmittels der größtmögliche Abstand der Referenzmarken ermöglicht ist.
  • Vorteilhafterweise erzeugen neben- oder hintereinander angeordnete Einzelsensoren beim Überfahren einer Referenzmarke Ausgangssignale mit unterschiedlichem Vorzeichen. So weisen die Einzelsensoren beispielsweise im Falle einer induktiven Abtastung einen unterschiedlichen Wicklungssinn auf. Unterschiedliche Vorzeichen lassen sich jedoch auch bei anderen Messprinzipien realisieren. Erfindungsgemäß können alle zur berührungslosen Erfassung der Referenzmarken geeigneten Messprinzipien eingesetzt werden. Nur beispielhaft sei induktive Messungen, Wirbelstromeffekte, transformatorische, magnetische und elektromagnetische Kopplungen genannt. Beim Überfahren einer Referenzmarke wird gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung daher ein periodisches Ausgangssignal der Abtastmittel erzeugt, wobei durch einfaches Zählen der Maxima und Minima des periodischen Ausgangssignals eine Ortsinformation erhältlich ist. Das periodische Ausgangssignal der Abtastmittel weist eine Wellenlänge auf, die doppelt so groß ist wie die Bemessung der gerade überfahrenen Referenzmarke. Hierbei ist es selbstverständlich zweckmäßig, wenn alle Referenzmarken gleich ausgestaltet und bemessen sind.
  • Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung sind die Einzelsensoren in zwei nebeneinander liegenden Sensorreihen angeordnet, die sich in Fahrtrichtung erstrecken, wobei die Sensorreihen in Fahrtrichtung um einen Versatz zueinander versetzt sind und der Versatz gleich der Hälfte der Referenzmarkenbemessung in Fahrtrichtung ist. Hierbei wird das Summensignal jeder Sensorreihe einzeln ausgelesen und einer Steuerungseinrichtung oder einer Auswerteeinrichtung zugeführt. Auf diese Weise werden zwei periodische Ausgangssignale erhalten, die zueinander um 90° phasenverschoben sind. Mit anderen Worten erhält man beispielsweise ein sinusähnliches Ausgangssignal sowie ein kosinusähnliches Ausgangssignal. Mit diesen Informationen lässt es sich beispielsweise unter Verwendung der ArcusTangens2-Funktion der Winkel berechnen, aus dem sich eine genaue Ortsinformation des Fahrzeuges ableiten lässt. Darüber hinaus ist es auf einfache Art möglich, die Fahrtrichtung zu bestimmen. Selbstverständlich lässt sich auch die Anzahl der gemessenen Referenzmarken oder die Anzahl der überfahrenen Perioden auf einfache Weise herleiten. Auf diese Weise sind für das Antriebssystem sämtliche für die Regelung notwendigen Messwerte in Echtzeit bereitgestellt. Die Sensorreihen sind beispielsweise in einer parallel zum Fahrweg ausgerichteten Ebene nebeneinander angeordnet. Die Sensorreihen können jedoch auch bezüglich des Fahrwegs übereinander angeordnet sein, wobei jedoch die Anforderungen an die Auswerteelektronik erhöht sind.
  • Bei der abweichenden Ausgestaltung der Erfindung erzeugen nebeneinander angeordnete Einzelsensoren beim Überfahren einer Referenzmarke Ausgangssignale mit gleichem Vorzeichen und von jedem Einzelsensor ist ein Einzelsensorsignal erfassbar. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung wird von der Auswerteeinheit zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein nahezu identisches Ausgangssignal übermittelt, das jedoch von unterschiedlichen Einzelsensoren stammt. Die Auswerteeinheit verfügt über Informationsdaten. Anhand der Informationsdaten ist ermittelbar zu welchem Zeitpunkt das Ausgangssignal aufgenommen und von welchem oder welchen Einzelsensoren das Ausgangssignal stammt. Die Berechnung der Geschwindigkeit beruht dann auf einer Korrelation. Die Auswerteeinrichtung versucht die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommenen Ausgangssignale der Einzelsensoren zunächst miteinander zur Deckung zu bringen. Dies gelingt im Rahmen der Messgenauigkeit der Einzelsensoren. Aufgrund des bekannten Abstandes der Einzelsensoren, die das jeweilige Ausgangssignal erzeugten, und auf Grundlage der Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten der Auslesung der Ausgangssignale bestimmt die Auswerteeinrichtung die Geschwindigkeit und übermittelt diese Geschwindigkeit beispielsweise einer Antriebsregelung, die der Auswerteeinrichtung übergeordnet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind die Referenzmarken elektrisch leitfähige Schwellen. Diese sind beispielsweise im Fahrweg angeordnet. So kann es sich beispielsweise um Schienenschwellen handeln. Abweichend hiervon sind die Schwellen im Fahrweg eines Magnetschwebefahrzeuges verlegt. Wie bereits ausgeführt wurde, kann das berührungslose Abtasten der Referenzmarken durch die Abtastmittel auf Grundlage beliebiger Messprinzipien erfolgen. Im Rahmen der Erfindung erfolgt jedoch das Abtasten berührungslos. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfassen die Einzelsensoren die Lage der Referenzmarken aufgrund von Wirbelstromeffekten. Mit anderen Worten arbeiten die Einzelsensoren auf Wirbelstrombasis.
  • Vorteilhafterweise ist der Referenzmarkenabstand größer als ein Meter. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Referenzmarkenabstand zwei Meter ist. Auf diese Weise ist auf der einen Seite eine zu große Dimensionierung der Abtastmittel vermieden. Auf der anderen Seite bleibt die Anzahl der Referenzmarken, die im Fahrweg verlegen sind, begrenzt.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
    • Figur 1
    eine Vorrichtung zum Hinzuführen zur Erfin- dung,
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Figur 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin- dung,
    Figur 4
    ein abweichendes Ausführungsbeispiel gemäß dem Stand der Technik und
    Figur 5
    ein von den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 2 beziehungsweise 3 abweichendes Ausführungs- beispiel der Erfindung zeigen.
  • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1, welche die Erfindung besser verständlich machen soll. Die als Stand der Technik bezeichnete Vorrichtung 1 weist ein Abtastmittel 2 auf, das aus zwei Einzelsensoren 3 zusammengesetzt ist, wobei die Einzelsensoren 3 ein Ausgangssignal mit entgegengesetztem Vorzeichen erzeugen, wie in der darunter liegenden Darstellung verdeutlicht ist, in der auf der Ordinate 4 das Ausgangssignal des Abtastmittels 2 in Abhängigkeit des Weges dargestellt ist, der auf der Abszisse 5 abgetragen ist. Dabei wird das Abtastmittel 2 in Richtung des eingezeigten Pfeils 6 über eine Referenzmarke 7 hinweg bewegt. Ein entsprechendes Signal ergibt sich beim Überfahren der nachfolgenden Referenzmarke 8.
  • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 9 umfasst wieder eine Reihenfolge von aufeinander folgenden Referenzmarken 7 und 8. Im Gegensatz zur Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 besteht das Abtastmittel 2 jedoch aus einer Vielzahl von Einzelsensoren 3 und weist eine Länge auf, die größer ist als der Abstand zwischen den Referenzmarken 7 und 8. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Abtastmittel 2 erfindungsgemäß ein ständiges Signal erzeugt, das von einer Antriebsregelung zur Regelung des Antriebs eines spurgebundenen Fahrzeuges verwendet werden kann. Das Ausgangssignal des Abtastmittels 2 gemäß Figur 2 ergibt sich aufgrund einer entsprechenden Verschaltung der Einzelsensoren als Summensignal 10 der Einzelsignale 11 jedes Einzelsensors 3, wobei die Einzelsignale 11 in dem oberen Diagramm nebeneinander und in dem unteren Diagramm der Figur 2 das Summensignal 10 gezeigt sind. Es ist erkennbar, dass das Summensignal 10 einen periodischen Verlauf aufweist, wobei die Wellenlänge des Summensignals 10 der doppelten Länge der jeweiligen Referenzmarke 7 beziehungsweise 8 in Fahrtrichtung entspricht. Die Länge des Abtastmittels 2 ist in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel gleich dem Abstand zwischen den Referenzmarken 7 und 8, also dem Referenzmarkenabstand. Auf diese Weise liegt ständig ein Summensignal 10 vor.
  • Das Abtastmittel 2 ist im Rahmen der Erfindung mit einer Auswerteeinheit verbunden, die das Summensignal des Abtastmittels unter Gewinnung von Abtastwerten abtastet und die Abtastwerte unter Gewinnung von digitalen Abtastwerten mittels eines Analog/Digital-Wandlers umwandelt. Durch Zählen der Maximal des periodischen Signals in einem Zeitintervall ergibt sich die Geschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeuges und somit des fest mit dem spurgebundenen Fahrzeug verankerten Abtastmittels.
  • Figur 3 zeigt ein am meisten bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist erkennbar, dass das Abtastmittel 2 aus zwei Sensorreihen 12 und 13 zusammengesetzt ist, wobei sich jede Sensorreihe 12 beziehungsweise 13 in Fahrtrichtung erstreckt und wobei die Einzelsensoren 2 nebeneinander liegend und stabförmig angeordnet sind. Es ist erkennbar, dass die Sensorreihe 12 gegenüber der Sensorreihe 13 entgegen der Fahrtrichtung 6 um eine Wegstrecke, also einen Versatz, versetzt ist, wobei der Versatz gleich der Hälfte der Länge oder der geometrischen Bemessung der Referenzmarke 7 beziehungsweise 8 in Fahrtrichtung 6 ist. Daher ist das Summensignal 14 der Sensorreihe 13 um 90 Grad phasenverschoben zum Summensignal 10 der Sensorreihe 13, wie aus der Darstellung 14 der Figur 3 erkennbar ist. In der nachgeschalteten Auswerteeinrichtung ist eine Auswertung dahin möglich, dass aus der gemessenen Sinus- beziehungsweise Kosinusfunktion durch einfache trigonometrische Umrechnung beispielsweise durch Bildung des ArcustTangens2 oder unter Ausnutzung der Beziehung, dass Sinusquadrat plus Kosinusquadrat gleich 1 ist, der Winkel α bestimmt wird. Mit dem Winkel α ist eine genaue Ortsauflösung erhältlich. Ferner kann durch die Phasenverschiebung bestimmt werden, in welcher Richtung das spurgebundene Fahrzeug beziehungsweise die Abtastmittel bewegt werden.
  • Die Darstellung 15 der Figur 3 zeigt ein in der Antriebsregelung üblich gewordenes Winkelsignal in Abhängigkeit der Zeit, wobei die Steigung der Sägezahnkurve der Geschwindigkeit des Fahrzeuges entspricht.
  • Figur 4 zeigt ein weiteres Ortungssystem gemäß dem Stand der Technik. Im Gegensatz zu den vorher gezeigten Ausführungsbeispielen weist das Abtastmittel 2 hier lediglich einen Einzelsensor auf, so dass bei Überfahren der Referenzmarke 7 beziehungsweise 8 ein Ausgangssignal 11 mit positivem Vorzeichen erzeugt wird.
  • Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein Abtastmittel 2 mit Referenzmarken 7 und 8 zusammenwirkt. Im Gegensatz zu dem in den Figuren 2 und 3 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist das Abtastmittel 2 eine Vielzahl von Einzelsensoren 3 auf, die alle Ausgangssignale 16 und 17 mit dem gleichen Vorzeichen erzeugen. Dabei sind die Einzelsensoren 3 wieder in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet, so dass ein stabförmiges Abtastmittel 2 ausgebildet ist.
  • In Figur 5 ist die Lage des Abtastmittels 2 zu den Referenzmarken 7 und 8 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 gezeigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich das Abtastmittel 2 in Richtung des Pfeils 6 bewegt. Gemäß dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Einzelsensoren 2 nicht zur Ausbildung eines Summensignals verschaltet. Vielmehr wird das Ausgangssignal jedes Einzelsensors 3 separat durch eine figürlich in Figur 5 nicht dargestellte Auswerteeinrichtung erfasst. Die Ausgangssignale werden, wie bereits ausgeführt wurde, abgetastet und die darauf erhaltenen Abtastwerte mittels eines Analog/Digital-Wandlers in digitale Abtastwerte umgewandelt. Anschließend setzt die Auswerteeinrichtung die erhaltenen digitalen Abtastwerte wieder zusammen, so dass sich zum Zeitpunkt t1 ein Ausgangssignal 16 ergibt, das in dem unteren Diagramm der Figur 5 figürlich dargestellt ist. In dem Diagramm ist auf der Ordinate 4 die abgetragene Intensität des Ausgangssignals 16 beziehungsweise 17 in Abhängigkeit des Ortes oder Weges dargestellt, der auf der Abszisse 5 abgetragen ist. Das Maximum des Ausgangssignals, das mit dem ersten Einzelsensor 3 von rechts gemessen worden wäre, würde daher unmittelbar auf der Achse 4 liegen.
  • Die Ausgangssignale 16 und 17 können auch als Abtastbild der Referenzmarken 7 und 8 aufgefasst werden. Die Auswerteeinrichtung verschiebt nun mit Hilfe einer internen Logik das Ausgangssignal 16 soweit auf der Achse 5, bis eine im Rahmen der Messgenauigkeit der Einzelsensoren 3 möglichst genaue Übereinstimmung der Ausgangssignale 16, 17 beziehungsweise der zu verschiedenen Zeitpunkten abgetasteten Bilder der Referenzmarke 7 erreicht ist. Aus der Verschiebung in Richtung der Achse 5 lässt sich nun der Weg ableiten, den das Abtastmittel 2 im Zeitintervall zwischen t1 und t2 zurückgelegt hat. Auf diese Weise lässt sich dann eine Geschwindigkeit ableiten, mit der das Abtastmittel und somit das Fahrzeug, an dem das Abtastmittel 2 befestigt ist, sich in Fahrtrichtung 6 fortbewegt.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Orten eines an einen Fahrweg gebundenen Fahrzeugs mit Referenzmarken (7,8), die am Fahrweg angebracht sind, und mit im Fahrzeug angeordneten Abtastmitteln (2), die beim Passieren einer Referenzmarke (7,8) wenigstens ein Ausgangssignal (10,11) erzeugen, wobei
    die Abtastmittel (2) aus mehreren Einzelsensoren (3) zusammengesetzt sind und sich in Fahrtrichtung (6) mit einer Abtastmittellänge erstrecken, die gleich oder größer ist als der Referenzmarkenabstand von in Nachbarschaft zueinander angeordneten Referenzmarken (7,8), wobei das Abstastmittel mit seinen Einzelsensoren so dimensioniert ist, dass das Abtastmittel genauso lang oder länger als der Abstand zweier Referenzmarken ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensoren miteinander auf zweckmäßige Art verschaltet sind, so dass ein einziges Summensignal erzeugt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittellänge ein Vielfaches des Referenzmarkenabstandes ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensoren (3) in wenigstens einer Sensorreihe (12,13) hintereinander angeordnet sind, die sich in Fahrtrichtung erstreckt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass nebeneinander angeordnete Einzelsensoren (2) beim Überfahren einer Referenzmarke (7,8) Ausgangssignale (11) mit unterschiedlichen Vorzeichen erzeugen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensoren (3) in zwei nebeneinander liegenden Sensorreihen (12,13) angeordnet sind, die sich in Fahrtrichtung (6) erstrecken, wobei die Sensorreihen (12,13) in Fahrtrichtung (6) um einen Versatz zueinander versetzt sind und der Versatz gleich der Hälfte der Referenzmarkenbemessung in Fahrtrichtung (6) ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensoren (3) jeder Sensorreihe (12,13) so miteinander verschaltet sind, dass ein Summensignal (16) der Abtastmittel (2) erfassbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass nebeneinander angeordnete Einzelsensoren (3) beim Überfahren einer Referenzmarke (7,8) Ausgangssignale (11) mit gleichem Vorzeichen erzeugen und von jedem Einzelsensor (3) ein Einzelsensorsignal (11) erfassbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarken (7,8) elektrisch leitfähige Schwellen sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensoren (3) auf Wirbelstrombasis arbeitende Einzelsensoren sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzmarkenabstand größer als 1 m ist.
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