Eisenbahnsicherungsanlage mit Beeinflussung der Fahrt eines programmgesteuerten Zuges Die Erfindung betrifft eine Eisenbahnsicherungs anlage mit Beeinflussung der Fahrt eines programm gesteuerten Zuges, wobei eine Programmsteuerein richtung in Funktion des Ortes auf Antrieb und Bremsen des Zuges wirkt. Eine derartige Anlage be zweckt einen fahrplanmässigen Ablauf der Fahrt unter Einhaltung der der Strecke angepassten Fahrgeschwin digkeiten.
Sie ist besonders geeignet zur automati schen Steuerung von Eisenbahnzügen, wie beispiels weise Untergrundbahnen, bei welchen die einzelnen Streckenabschnitte zwischen den Stationen verhältnis- mässig kurz und ähnlich geartet sind, meist keine oder nur geringe Steigungen vorhanden sind, die Zugs gewichte nur wenig variieren und die Zugsfolgen regelmässig sind.
Die Anwendung der einfachen, vom Ort abhän gigen Programmsteuerung der Fahrt ist jedoch auf Vollbahnen nicht ohne weiteres möglich. Es kann nicht damit gerechnet werden, dass die Aufenthalte an Stationen immer gemäss dem Fahrplan eingehalten werden können, so dass Verzögerungen entstehen, die im Steuerprogramm nicht vorgesehen sind. Wegen der wesentlich längeren Streckenabschnitte zwischen den Stationen ist es schwierig, unter Berücksichtigung des Zwanges zur unbedingten Verhinderung einer Kollision, die Fahrweise der Züge elastisch zu ge stalten, wenn die Zugsfolge dicht ist.
Zudem bewirken zahlreiche, von Zug zu Zug oder mit der Zeit variable Faktoren wie Zugsgewicht, Leistung des Triebfahr zeuges, Schienenzustand, dass die Programmsteuer einrichtung kompliziert gestaltet werden muss, ohne dass sie dadurch jeder möglichen Situation angepasst sein kann.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und auch bei Voll bahnen eine automatische Zugführung zu ermög lichen, wobei den Anforderungen an die Sicherheit Gegüge geleistet wird und gleichzeitig eine wirt schaftliche Fahrweise erreicht wird. Die erfindungs gemässe Anlage mit Programmsteuereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzugskontroll- einrichtung zur Messung und Auswertung der Ab weichung zwischen Istzeit und Sollzeit des Zuges und eine Annäherungskontrolleinrichtung,
welche Mittel umfasst zur Messung und Auswertung des Unterschiedes der Bewegungsgrössen zwischen dem programmgesteuerten Zug und eines vorausfahrenden Zuges, vorhanden sind, welche die Programmsteue rung ihrerseits zwecks Sicherung und günstiger Fahr weise der Zugfahrt beeinflussen, wobei mindestens einzelne Steuerbefehle der Annäherungskontrollein- richtung bevorzugt sind gegenüber jenen der Ver- zugskontrolleinrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an hand der Zeichnung erläutert.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Steuer einrichtung dargestellt. Sie umfasst die Programm steuereinrichtung PS, die Verzugskontrolleinrichtung VK und die Annäherungskontrolleinrichtung AK.
Die Programmsteuereinrichtung PS beeinflusst in Abhängigkeit vom Ort des Zuges und von seiner Geschwindigkeit den Strom der Antriebsmotoren durch das Steuersignal i und/oder die Bremsen des Zuges durch das Steuersignal f.
Sie enthält im wesent lichen einen für die betreffende Fahrstrecke gemäss Fahrplan bestimmten Programmgeber, der synchron mit der Bewegung des Zuges abläuft. Hiezu gehört die Messung der vom Zug zurückgelegten Strecke s2 sowie seiner augenblicklichen Geschwindigkeit v2.
Tritt nun in der Fahrt des Zuges eine Verzöge rung auf, die im Steuerprogramm nicht vorgesehen ist, so ist es wünschenswert, dass die auf den Fahr plan entstandene Verspätung mindestens teilweise durch eine höhere Fahrgeschwindigkeit ausgeglichen wird. Dies wird durch die vorgesehene Verzugs- kontrolleinrichtung VK bewirkt, welche die für den betreffenden Ort durch den Programmgeber fest gestellte Zeit ts (Sollzeit) mit der laut Fahrplan vor geschriebenen Zeit t; (Istzeit) vergleicht und einen von Zeitdifferenz @t abhängigen Steuerbefehl für erhöhte Fahrgeschwindigkeit an die Programmsteuereinrich tung abgibt.
Zur Anpassung der Fahrgeschwindigkeit des programmgesteuerten Zuges an die vor dem Zug vor handene Streckenbelegung durch einen vorausfah renden Zug werden ferner Steuerbefehle für den Strom der Antriebsmotoren und die Bremsen durch die vorgesehene Annäherungskontrolleinrichtung AK gegeben.
Es ist einerseits notwendig, dass der ge steuerte Zug gegenüber dem vorausfahrenden Zug zwecks Vermeidung einer Kollision einen minimalen Abstand einhält, der dem Bremsweg des Zuges zu- sätzlich einer Sicherheitsstrecke entspricht.
Hierzu enthält die Annäherungskontrolleinrichtung Mittel, um aus dem Ort s1 des vorausfahrenden Zuges und dem Ort s2 des programmgesteuerten Zuges den Ab stand der beiden Züge zu messen und diese Grösse derart auszuwerten, dass ein Steuerbefehl er für eine rasche Bremsung an die Programmsteuereinrichtung <I>PS</I> abgegeben wird, wenn der gemessene Abstand den genannten minimalen Wert erreicht.
Anderseits wird eine betrieblich günstige Fahrweise angestrebt, das heisst eine Fahrweise, die unter Berücksichtigung des Stromverbrauches und der Abnützung der Brem sen eine möglichst kurze Fahrzeit gestattet. Es soll also vermieden werden, dass der gesteuerte Zug seine volle Geschwindigkeit beibehält, bis er den minimalen Abstand vom vorausfahrenden Zug erreicht hat, um dann rasch abgebremst und anschiessend wieder be schleunigt zu werden.
Zu diesem Zwecke weist die Annäherungskon- trolleinrichtung AK Mittel auf, um den Unterschied der Bewegungsgrössen der beiden Züge zu messen, nämlich des Ortes s1, der Geschwindigkeit v1 des vor ausfahrenden Zuges und des Ortes s2, der Geschwin digkeit v2 des gesteuerten Zuges.
Die Auswertung der gemessenen Grössen liefert Steuerbefehle eif an die Programmsteuereinrichtung zur Änderung des Antriebsstromes bzw. zur Betätigung der Bremsen. Hierbei geschieht die Auswertung derart, dass vorerst nur eine geringe Geschwindigkeitsverminderung be fohlen wird, falls die beiden Züge einen grossen ge genseitigen Abstand haben und; oder die Geschwin digkeitsdifferenz klein ist, beispielsweise durch Re duktion der Stromentnahme für den Antrieb. Ver ringert sich der gegenseitige Abstand weiterhin, so wird eine verstärkte Bremswirkung befohlen.
Da die Programmsteuereinrichtung PS sowohl von der Verzugskontrolleinrichtung VK als auch von der Annäherungskontrolleinrichtung AK Steuerbefehle er hält, muss festgelegt werden, welche Steuerbefehle be vorzugt sind. Ist beispielsweise der Abstand zwischen den beiden Zügen gross und der Geschwindigkeits unterschied der beiden Züge klein, so ist der Steuer- befehl der Verzugskontrolleinrichtung wirksam, falls überhaupt ein Verzug des gesteuerten Zuges gegen über dem Fahrplan vorhanden ist. Wenn dagegen bei kleinem Abstand der Züge ein grosser Ge schwindigkeitsunterschied gemessen wird, so hat der auf Geschwindigkeitsverminderung lautende Steuer befehl der Annäherungskontrolleinrichtung den Vor zug.
Auf alle Fälle wird der Programmsteuereinrich tung ein Steuerbefehl für rasche Bremsung über tragen, wenn der Abstand zwischen den Zügen dem im wesentlichen durch den Bremsweg gegebenen untersten Wert erreicht.
Damit der Auswertung des Unterschiedes der Bewegungsgrössen nicht der grösste Bremsweg, der im Fahrbetrieb auftreten kann, zu Grund gelegt wer den muss, können die zur Messung und/oder Aus wertung der Bewegungsgrössen dienenden Mittel der Annäherungskontrolleinrichtung durch veränderliche Parameter P, P', P" zusätzlich beeinflusst werden. Darunter fallen beispielsweise das Zugsgewicht, die. Anzahl der gebremsten Achsen des Zuges, der Schie nenzustand und die Steigung bzw. das Gefälle der Strecke.
Die Wirkungsweise der Annäherungskontrollein- richtung ist aus dem in Fig.2 gezeigten Beispiel eines Fahrdiagramms ersichtlich. Der mit der Ge schwindigkeit v1 vorausfahrende Zug Z1 befindet sich im Punkt X der Fahrstrecke.
Der programm gesteuerte Zug Z, bewegt sich mit einer Geschwin digkeit v2 - v., wobei v" grösser ist als v1. Ohne An- näherungskontrolleinrichtung, also beispielsweise bei einem bekannten Blocksystem, bewegt sich der Zug Z2 mit unverminderter Geschwindigkeit v. bis zum Punkt F, der vom Punkt X, dem ursprünglichen Standort des Zuges Z1, um den Bremsweg FY <I>zu-</I> sätzlich der Sicherheitsstrecke YX entfernt ist.
Vom Punkt F an wird der Zug Z2 rasch bis zum Still stand im Punkte Y abgebremst gemäss der gestrichel ten Linie 1 des Fahrdiagramms. Mit der Steuerung durch die Annäherungskontrolleinrichtung beginnt die Geschwindigkeitsreduktion bereits früher im Punkt E gemäss der Linie 2 des Diagramms. Sie wird nun so bemessen, dass der Zug Z2 mit einem Sicherheitsabstand hinter dem Zug Z1 im Punkt Y' zum Stehen kommt unter der Annahme, dass der Zug Z1 vom Ort X an rasch abbremst und am Punkt X' stillsteht.
Geht jedoch dem Zug Z2 bis zur Er reichung des Punktes G, dem Schnittpunkt der Fahr diagramme 1 und 2 keine weitere Meldung über den Abstand zum Zug Z1 und dessen Geschwindigkeit zu, so wird eine rasche Bremsung gemäss Diagramm 1 vorgenommen. Es muss in diesem Falle angenommen werden, dass der Zug Z1 im Streckenabschnitt X' unerwartet rasch zum Stehen gekommen ist, also z. B. infolge Entgleisung.
Wenn dem Zug Z2 die Meldung zugeht, da,ss der Zug Z1 im Punkt X' still steht, so wird er weiterhin seine Geschwindigkeit vermindern gemäss Diagramm 2 und im Punkt Y' zum Stillstand kommen.
Falls sich aber der Zug Z1 auch im Punkt X' mit der gleichen Geschwindig- keit v1 fortbewegt, wird die Geschwindigkeitsvermin derung des Zuges Z2 im Punkte G aufgehoben und er wird sich beispielsweise mit verminderter Ge schwindigkeit gemäss Diagramm 3 weiterbewegen oder wieder beschleunigen.
Mit diesen Hinweisen soll gezeigt werden, was jeweils grundsätzlich vorgesehen werden muss, um eine wirtschaftlich günstige Fahrweise eines pro grammgesteuerten Zuges zu erreichen. Die Grösse der im Einzelfall verschiedenen Korrekturen in bezug auf Fahrmotorstrom und Bremsbetätigung kann ohne prinzipielle Schwierigkeit aus den fahrtechnischen Bedingungen abgeleitet werden.
In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungs beispiel soll nun gezeigt werden, wie die erfindungs gemässe Einrichtung, welche die drei Einheiten Pro grammsteuereinrichtung PS, Verzugskontrolleinrich- tung VK und Annäherungskontrolleinrichtung AK umfasst, zur Beeinflussung der Fahrt eines programm gesteuerten Eisenbahnzuges verwirklicht werden kann. Hierbei sind Schaltungsteile, welche die Summe der betreffenden Signale bilden, mit dem + Zeichen und Schaltungsteile, die ihre Differenz bilden, mit dem - Zeichen bezeichnet. Die, übrigen bezeichneten Schal tungsteile werden später erläutert.
In der Programmsteuereinheit PS befindet sich der Programmgeber PG, vorzugsweise ein Lochstrei fengeber, der durch einen Antrieb M mit einer zur Umdrehungszahl einer nicht eingezeichneten Lauf achse des Triebfahrzeuges proportionalen Geschwin digkeit fortbewegt wird. Der Lochstreifen gibt die folgenden Signale ab:
EMI0003.0007
- <SEP> ein <SEP> Markiersignal <SEP> m2, <SEP> welches <SEP> auf <SEP> dem <SEP> Loch streifen <SEP> gleichmässig <SEP> verteilt <SEP> ist,
<tb> ein <SEP> Zeitsignal <SEP> ts, <SEP> welches <SEP> die <SEP> Sollzeit <SEP> des <SEP> Fahr plans <SEP> darstellt,
<tb> - <SEP> ein <SEP> Signal <SEP> vs, <SEP> welches <SEP> die <SEP> Sollgeschwindigkeit <SEP> nach
<tb> Fahrplan <SEP> darstellt,
<tb> - <SEP> ein <SEP> Signal <SEP> v,", <SEP> welches <SEP> die <SEP> dem <SEP> jeweiligen <SEP> Ort
<tb> entsprechende, <SEP> maximal <SEP> zulässige <SEP> Geschwindig keit <SEP> des <SEP> Zuges <SEP> darstellt,
<tb> - <SEP> ein <SEP> Signal <SEP> fs, <SEP> dessen <SEP> Grösse <SEP> bestimmend <SEP> ist <SEP> für <SEP> das
<tb> nach <SEP> Fahrplan <SEP> vorgesehene <SEP> Mass <SEP> der <SEP> Brems betätigung,
<tb> - <SEP> ein <SEP> Signal <SEP> is,
<SEP> dessen <SEP> Grösse <SEP> massgebend <SEP> ist <SEP> für <SEP> den
<tb> nach <SEP> Fahrplan <SEP> nötigen <SEP> Strom <SEP> der <SEP> Antriebs motoren,
<tb> - <SEP> ein <SEP> Signal <SEP> i"" <SEP> das <SEP> die <SEP> für <SEP> den <SEP> befahrenen <SEP> Strecken abschnitt <SEP> erlaubte <SEP> maximale <SEP> Stromentnahme <SEP> aus
<tb> der <SEP> Fahrleitung <SEP> darstellt. Das Markierungssignal hat mit Vorteil die Form eines kurzen Impulses, die übrigen Signale sind bei spielsweise durch elektrische Spannungsamplituden charakterisiert, in welche in bekannter Weise die Aufzeichnungen des Lochstreifens umgewandelt wer den können.
Damit das auf dem Lochstreifen abrollende Steuerprogramm jederzeit mit dem der Fahrstrecke zugeordneten Programm übereinstimmt, also keine unerwünschte Abweichung eintritt, kann eine Orts- kontrolle OK vorgesehen werden. Diese vergleicht die auf dem Lochstreifen verteilten Markierimpulse m2 mit Ortsimpulsen s2, welche beispielsweise von längs der Strecke verteilten ortsfesten Sendern auf das Fahrzeug übertragen werden.
Bei Abweichungen des Standes des Lochstreifens gegenüber dem tat sächlichen Ort des Zuges treten die Impulse s2 und m2 zeitlich verschoben auf und werden in der Orts- kontrolleinrichtung <I>OK zu</I> einem den Antriebsmotor M des Programmgebers mindestens vorübergehend beschleunigenden oder verlangsamenden Signal um geformt.
Die Verzugskontrolleinrichtung VK enthält eine Subtraktionsschaltung 1, welche die Differenz des durch den Programmgeber abgegebenen Sollzeit signals ts mit dem Istzeitsignal ti einer Normaluhr N bildet. Das Differenzsignal @t gelangt über eine Schal tung I zur Unterdrückung kleiner Schwankungen und über weitere Schaltungsteile, deren Bedeutung noch erklärt wird, an die Steuerleitung i zur Beeinflussung des Motorstromes des Triebfahrzeuges. Wenn also das Steuerprogramm beispielsweise infolge unvorher gesehener Verzögerungen der Zugsfahrt in Verzug ist bezüglich der tatsächlichen Zeit, so wird der Fahr motorstrom im Sinne der Erreichung einer höheren Geschwindigkeit beeinflusst.
Die Annäherungskontrolleinrichtung AK wird be einflusst durch die Signale s. und s2, welche ein Mass darstellen für die momentanen Orte des vorausfahren den und des programmgesteuerten Zuges, ferner durch die Signale v1 und v2, welche ein Mass dar stellen für die momentanen Geschwindigkeiten der beiden Züge, und ferner gegebenenfalls durch das ein Mass für die momentane Beschleunigung des vorausfahrenden Zuges darstellende Signal bi. Diese Signale können digitale Codesignale sein', die beim vorliegenden Beispiel in bekannter Weise in analoge Signale umgewandelt werden.
Die von der Annäherungskontrolleinrichtung ab gegebenen Steuersignale e, und eif werden in die Pro grammsteuereinrichtung geführt, wo sie in noch zu erläuternder Weise auf das Motorstromsteuersignal i und das Bremssteuersignal f einwirken.
Die den beiden Zügen entsprechenden Ortssignale s1 und s2 werden in einer Subtraktionsschaltung 2 verglichen. Ihre Differenz As wird auf eine weitere Subtraktionsschaltung 3 gegeben, wo sie verglichen wird mit einem den Bremsweg des gesteuerten Zuges darstellenden Signal dB.
Der Bremsweg hängt einerseits von der Ge schwindigkeit v2 des Zuges ab und anderseits von veränderlichen Parametern wie Zugsgewicht, Anzahl der gebremsten Achsen und Schienenzustand. Das den Bremsweg darstellende Signal dB wird deshalb im Bremswegrechner <I>BW</I> in Funktion des Geschwin- digkeitssignals v2 und der veränderlichen Parameter <I>p, p',
</I> p" errechnet mittels an sich bekannter Ein richtungen wie Schablonen oder Analog- oder Digital rechenmaschinen. Das von der Subtraktionsschaltung 3 abgegebene Differenzsignal d2 entspricht also der Wegstrecke EF in Fig. 2, um welche die Geschwin digkeitsverminderung vor dem Ort F des Beginnes der raschen Abbremsung einsetzt. Ist das Differenz signal d2 gleich Null, so muss die rasche Bremsung auf alle Fälle einsetzen. Mit R1 ist eine Schwellen schaltung bezeichnet, welche nur ein Signal ei ab gibt, wenn d2 gleich Null ist.
Das Signal ei ist dem nach das Befehlssignal für die rasche Bremsung.
Im. Annäherungskontrollgerät AK wird ferner in der Subtraktionsschaltung 4 aus den Geschwindig keitssignalen v1 und v2 das der Relativgeschwindig keit entsprechende Signal Av gebildet. In der Addi tionsschaltung 5 kann das Differenzsignal Av um min destens einen Teil des der Beschleunigung des vor ausfahrenden Zuges entsprechenden Signals bi ver grössert werden. Die Signale Av' und d2 werden einer den Quotienten der beiden Grössen bildenden Schal tung Q zugeführt. Das resultierende Signal Av/d2, das mit eif bezeichnet ist, ist demnach um so grösser, je grösser die Relativgeschwindigkeit der beiden Züge und je kleiner die Wegdifferenz gegenüber dem Bremsweg ist.
Die Grösse dieses Signals ist also ein Mass für die notwendige annäherungsbedingte Ein- wirkung auf den Motorstrom und/oder die Bremsen.
In der Programmsteuereinrichtung werden nun alle aufgeführten Steuersignale vs, vm, fs5 is, i,", At, er und ei, sowie die Geschwindigkeit des gesteuerten Zuges darstellende Signale v2 so zusammengeführt, das die Steuersignale<I>i</I> für den Motorstrom bzw. f für die Bremsen des Triebfahrzeuges im gewünschten Sinne hervorgehen.
Dies geschieht in der folgenden Weise: Das vom Programmgeber PG kommende Pro grammsignal is für die Steuerung des Motorstromes wird im Begrenzer B in Funktion des vom Pro- grammgeber kommenden Programmsignals im für den Maximalstrom begrenzt. Hierauf wird es in der Poten tiometerschaltung P unter dem Einfluss des gegen wirkenden Signals eif der Annäherungskontrollein- richtung verringert und gelangt schliesslich über den Schalter S als Signal i zur Motorstromsteuerung.
Der Schalter S ist geöffnet, sobald ein Bremssteuersignal f auftritt, was bedeutet, dass die Fahrmotoren bei Brem sung abgeschaltet sind.
Bei Rekuperation ist das Steuersignal für den Motorstrom negativ. Bei sehr starker Rekuperation muss die mechanische Bremsung ausgelöst werden. Aus diesem Grund ist die Stromsteuerleitung is über eine Schwellenschaltung R2 so mit der Bremssteuer leitung f3 verbunden, dass bei grossen negativen Wer ten das Bremssignal verstärkt wird.
Das vom Programmgeber kommende Programm- signal fs für die Steuerung der Bremsen wird ferner vergrössert durch das Bremssignal ei der Annähe- rungskontrolleinrichtung und gelangt schliesslich als Signal f zur Bremssteuerungseinrichtung.
Sowohl das Stromsteuersignal i wie auch das Bremssteuersignal f werden schliesslich beeinflusst durch die Programmsignale vs und vm für die Zugs geschwindigkeit sowie durch das Signal v2 der eigenen vorhandenen Zugsgeschwindigkeit. Das Signal v5 des Programmgebers wird vergrössert durch das Signal At der Verzugskontrolleinrichtung so, dass eine grö ssere Geschwindigkeit bei Verzug auftritt und ver kleinert durch das Signal eif der Annäherungskontroll- einrichtung so, dass eine kleinere Geschwindigkeit bei Annäherung an den vorausfahrenden Zug vor geschrieben wird.
Das resultierende Signal v's wird einerseits über einen Differenzbildner zur Strom steuerleitung geführt und anderseits an eine doppelte Schwellenschaltung RR, an welche auch das Signal v2, welches der effektiven Geschwindigkeit entspricht, und das Programmsignal v", für die maximal zulässige Geschwindigkeit herangeführt sind. Wenn v2 grösser ist als v's, das heisst, wenn die effektive Geschwin digkeit grösser ist als die nach Programm befohlene, so wird das Signal v's durch RR vermindert und setzt damit das Steuersignal i5 herab.
Wenn v2 aber grösser ist als v"" das heisst, wenn die effektive Geschwindig keit grösser ist als die maximal erlaubte, so gibt RR ein Signal an die Bremssteuerleitung ab, wodurch die Stromsteuerleitung durch den Schalter S ausgeschaltet wird. _ Die Messung der vom gesteuerten Zug zurück gelegten Strecke s2, die für die Ortskontrolle<I>OK</I> not wendig ist, wird zweckmässig dadurch gemacht, dass Mittel zum Empfang von den Durchfahrtsort jeweils kennzeichnenden Signalen vorhanden sind.
Diese können von einem am Durchfahrtsort befindlichen Sender ausgesendet werden, die auch benützt werden können, um durch ihre Signale dem Zug das ein zuschaltende Programm zu befehlen. In diesem Falle kann der Programmgeber PG erübrigt werden.
Zur Gewinnung der den Ort, die Geschwindig keit und die Beschleunigung des vorausfahrenden Zuges darstellenden Signale s1, v1 bzw. bi ist es nötig, in der Annäherungskontrolleinrichtung Mittel zum Empfang von die Bewegungsgrösse des vorausfahren den Zuges kennzeichnenden Signalen vorzusehen. Es werden mit Vorteil längs der Fahrstrecke Empfänger aufgestellt, welche die den Bewegungsgrössen des vor ausfahrenden Zuges entsprechenden Signale aufneh men und in der der Fahrrichtung entgegengesetzten Richtung mindestens zum nächststehenden Sender zwecks Aussendung übertragen.
Der Abstand und die Aufstellung dieser Sender-Empfänger richtet sich nach den Gegebenheiten der Strecke. Zweckmässiger weise kann innerhalb einer Bremsstrecke, z. B. der Strecke<I>E Y'</I> der Fig. 2, mehr als nur ein solches Gerät sich befinden.
Die Messung und/oder Auswertung der Abwei chung zwischen Istzeit und Sollzeit in der Verzugs- kontrolleinrichtung VK wie auch die Messung und/ oder Auswertung des Unterschiedes der Bewegungs grössen zwischen dem programmgesteuerten Zug und dem vorausfahrenden Zug müssen nicht dauernd erfolgen. Sie können auch während nur kurzer Zeit abschnitte vorgenommen werden, wobei dann für die betreffenden Mess- und;'oder Auswertungsgrössen in bekannter Weise Speichermittel verwendet werden, um sie dauernd bzw. bis zur nächsten Veränderung auswerten zu können.
Railway safety system influencing the travel of a program-controlled train The invention relates to a railway safety system influencing the travel of a program-controlled train, a program control device acting as a function of the location on the drive and braking of the train. Such a system is intended to ensure that the journey is carried out in accordance with the timetable while maintaining the travel speeds adapted to the route.
It is particularly suitable for the automatic control of railway trains, such as subways, in which the individual route sections between the stations are relatively short and similar, there are usually no or only slight inclines, the train weights vary only slightly and the Movement sequences are regular.
However, the application of the simple, location-dependent program control of the journey is not easily possible on mainline railways. It cannot be expected that the stops at stations can always be adhered to according to the timetable, so that delays occur that are not foreseen in the control program. Because of the much longer sections of the route between the stations, it is difficult, taking into account the compulsion to unconditionally prevent a collision, to shape the way the trains run elastically when the train sequence is tight.
In addition, numerous factors that vary from train to train or over time, such as train weight, power of the traction vehicle, rail condition, mean that the program control device has to be designed in a complicated way, without it being able to be adapted to every possible situation.
The present invention shows a way to avoid these difficulties and to enable automatic train routing even with full railways, with the requirements for safety being met and at the same time an economical driving style is achieved. The system according to the invention with a program control device is characterized in that a delay control device for measuring and evaluating the deviation between the actual time and the target time of the train and an approach control device,
which includes means for measuring and evaluating the difference in movement variables between the program-controlled train and a train ahead, which in turn influence the program control for the purpose of securing and favorable driving manner of the train journey, with at least individual control commands of the proximity control device being preferred over those the distortion control device.
An embodiment of the invention is explained with reference to the drawing.
In Fig. 1 the basic structure of a control device is shown. It comprises the program control device PS, the delay control device VK and the proximity control device AK.
Depending on the location of the train and on its speed, the program control device PS influences the current of the drive motors through the control signal i and / or the brakes of the train through the control signal f.
It essentially contains a programmer determined for the route concerned according to the timetable, which runs synchronously with the movement of the train. This includes the measurement of the distance s2 covered by the train and its current speed v2.
If a delay occurs while the train is running that is not provided for in the control program, it is desirable that the delay that has arisen on the timetable is at least partially compensated for by a higher driving speed. This is brought about by the delay control device VK provided, which compares the time ts (target time) established by the programmer for the relevant location with the time t specified in the timetable; (Actual time) compares and sends a control command, which is dependent on the time difference @t, for increased driving speed to the program control device.
To adapt the speed of the program-controlled train to the line occupancy in front of the train by a train ahead, control commands for the current of the drive motors and the brakes are also given by the proximity control device AK provided.
On the one hand, it is necessary for the controlled train to maintain a minimum distance from the train in front in order to avoid a collision, which corresponds to the braking distance of the train in addition to a safety distance.
For this purpose, the proximity control device contains means to measure the distance between the two trains from the location s1 of the train ahead and the location s2 of the program-controlled train and to evaluate this variable in such a way that a control command is sent to the program control device <I> PS for rapid braking </I> is issued when the measured distance reaches the specified minimum value.
On the other hand, an operationally favorable driving style is sought, that is, a driving style that allows the shortest possible driving time, taking into account the power consumption and the wear and tear of the brakes. It should therefore be avoided that the controlled train maintains its full speed until it has reached the minimum distance from the train ahead, in order to be quickly decelerated and then accelerated again.
For this purpose, the proximity control device AK has means to measure the difference in the movement quantities of the two trains, namely the location s1, the speed v1 of the train leaving in front of them and the location s2, the speed v2 of the controlled train.
The evaluation of the measured variables delivers control commands to the program control device for changing the drive current or for actuating the brakes. The evaluation is done in such a way that initially only a slight reduction in speed is foaled if the two trains have a large mutual distance and; or the speed difference is small, for example by reducing the power consumption for the drive. If the mutual distance continues to decrease, an increased braking effect is commanded.
Since the program control device PS receives control commands both from the delay control device VK and from the proximity control device AK, it must be determined which control commands are preferred. For example, if the distance between the two trains is large and the speed difference between the two trains is small, the control command of the delay control device is effective if the controlled train is at all delayed compared to the timetable. If, on the other hand, a large difference in speed is measured at a small distance between the trains, the control command of the approach control device for reducing the speed has the preference.
In any case, the Programmsteuereinrich device will carry a control command for rapid braking when the distance between the trains reaches the lowest value given essentially by the braking distance.
So that the evaluation of the difference in the movement variables does not have to be based on the greatest braking distance that can occur during driving, the means of the proximity control device used for measuring and / or evaluating the movement variables can be changed using variable parameters P, P ', P " These include, for example, the train weight, the number of braked axles on the train, the condition of the rails and the gradient or gradient of the route.
The mode of operation of the proximity control device can be seen from the example of a travel diagram shown in FIG. The train Z1 traveling ahead at the speed v1 is at point X of the route.
The program-controlled train Z moves at a speed v2 - v., Where v "is greater than v1. Without an approach control device, for example with a known block system, the train Z2 moves with undiminished speed v. To the point F, which is removed from point X, the original location of train Z1, by the braking distance FY in addition to the safety distance YX.
From point F on, the train Z2 is quickly decelerated to a standstill at point Y according to the dashed line 1 of the travel diagram. With the control by the proximity control device, the speed reduction begins earlier at point E according to line 2 of the diagram. It is now dimensioned in such a way that train Z2 comes to a standstill with a safety margin behind train Z1 at point Y ', assuming that train Z1 brakes rapidly from location X and comes to a standstill at point X'.
However, if train Z2 does not receive any further information about the distance to train Z1 and its speed until it reaches point G, the intersection of travel diagrams 1 and 2, rapid braking is carried out according to diagram 1. It must be assumed in this case that the train Z1 in the route section X 'has come to an unexpectedly rapid stop, so z. B. as a result of derailment.
When train Z2 receives the message that train Z1 is at a standstill at point X ', it will continue to reduce its speed according to diagram 2 and come to a standstill at point Y'.
If, however, train Z1 also moves at the same speed v1 at point X ', the speed reduction of train Z2 is canceled at point G and it will continue to move at a reduced speed according to diagram 3 or accelerate again.
These instructions are intended to show what has to be provided in each case in order to achieve an economically favorable driving style of a program-controlled train. The size of the various corrections in the individual case with regard to traction motor current and brake actuation can be derived from the driving conditions without any difficulty in principle.
In the embodiment shown in FIG. 3, it should now be shown how the device according to the invention, which comprises the three units program control device PS, delay control device VK and proximity control device AK, can be implemented to influence the travel of a program-controlled train. Circuit parts that form the sum of the relevant signals are designated with the + sign and circuit parts that form their difference with the - sign. The remaining designated scarf device parts will be explained later.
In the program control unit PS is the programmer PG, preferably a Lochstrei fengeber, which is moved by a drive M with a speed proportional to the number of revolutions of a running axis of the motor vehicle, which is not shown. The punched tape emits the following signals:
EMI0003.0007
- <SEP> a <SEP> marking signal <SEP> m2, <SEP> which <SEP> on <SEP> the <SEP> perforated strip <SEP> is evenly <SEP> distributed <SEP>,
<tb> a <SEP> time signal <SEP> ts, <SEP> which <SEP> represents the <SEP> target time <SEP> of the <SEP> timetable <SEP>,
<tb> - <SEP> a <SEP> signal <SEP> vs, <SEP> which <SEP> the <SEP> target speed <SEP> after
<tb> represents timetable <SEP>,
<tb> - <SEP> a <SEP> signal <SEP> v, ", <SEP> which <SEP> the <SEP> the <SEP> respective <SEP> location
<tb> represents the corresponding, <SEP> maximum <SEP> permissible <SEP> speed <SEP> of the <SEP> train <SEP>,
<tb> - <SEP> a <SEP> signal <SEP> fs, <SEP> whose <SEP> size <SEP> determines <SEP> is <SEP> for <SEP> that
<tb> according to <SEP> schedule <SEP> intended <SEP> measure <SEP> of the <SEP> brake actuation,
<tb> - <SEP> a <SEP> signal <SEP> is,
<SEP> whose <SEP> size <SEP> is decisive <SEP> <SEP> for <SEP> the
<tb> according to <SEP> schedule <SEP> required <SEP> current <SEP> of the <SEP> drive motors,
<tb> - <SEP> a <SEP> signal <SEP> i "" <SEP> the <SEP> the <SEP> for <SEP> the <SEP> traveled <SEP> route section <SEP> allowed <SEP> maximum <SEP> current consumption <SEP> off
<tb> represents the <SEP> contact line <SEP>. The marking signal is advantageously in the form of a short pulse; the other signals are characterized, for example, by electrical voltage amplitudes into which the recordings of the perforated tape can be converted in a known manner.
A location check OK can be provided so that the control program rolling on the punched tape always agrees with the program assigned to the route, that is, no undesired deviation occurs. This compares the marking pulses m2 distributed on the punched tape with location pulses s2, which are transmitted to the vehicle, for example, by stationary transmitters distributed along the route.
If the position of the perforated tape deviates from the actual location of the train, the pulses s2 and m2 occur with a time delay and in the location control device <I> OK </I> become a signal that at least temporarily accelerates or decelerates the drive motor M of the programmer molded around.
The delay control device VK contains a subtraction circuit 1 which forms the difference between the target time signal ts output by the programmer and the actual time signal ti of a standard clock N. The difference signal @t reaches the control line i via a circuit I to suppress small fluctuations and via further circuit parts, the meaning of which will be explained below, to influence the motor current of the traction vehicle. So if the control program is delayed with respect to the actual time, for example due to unforeseen delays in the train journey, the drive motor current is influenced in the sense of achieving a higher speed.
The proximity control device AK is influenced by the signals s. and s2, which represent a measure for the current locations of the preceding train and the program-controlled train, furthermore by the signals v1 and v2, which represent a measure for the current speeds of the two trains, and also, if necessary, by the one measure for the current one Signal bi representing acceleration of the train ahead. These signals can be digital code signals which, in the present example, are converted into analog signals in a known manner.
The control signals e and eif given by the proximity control device are fed into the program control device, where they act on the motor current control signal i and the brake control signal f in a manner still to be explained.
The location signals s1 and s2 corresponding to the two trains are compared in a subtraction circuit 2. Their difference As is passed to a further subtraction circuit 3, where it is compared with a signal dB representing the braking distance of the controlled train.
The braking distance depends on the one hand on the speed v2 of the train and on the other hand on variable parameters such as train weight, number of braked axles and rail condition. The signal dB representing the braking distance is therefore used in the braking distance calculator <I> BW </I> as a function of the speed signal v2 and the variable parameters <I> p, p ',
</I> p "is calculated by means of known devices such as templates or analog or digital computing machines. The difference signal d2 output by the subtraction circuit 3 thus corresponds to the distance EF in FIG. 2 by which the speed reduction before the location F des If the difference signal d2 is equal to zero, the rapid braking must start in any case. R1 is a threshold circuit which only emits a signal ei when d2 is equal to zero.
The signal ei is accordingly the command signal for rapid braking.
In the proximity control device AK, the signal Av corresponding to the relative speed is also formed in the subtraction circuit 4 from the speed signals v1 and v2. In the addition circuit 5, the difference signal Av can be increased by at least part of the signal corresponding to the acceleration of the train departing before. The signals Av 'and d2 are fed to a circuit Q forming the quotient of the two quantities. The resulting signal Av / d2, which is denoted by eif, is accordingly greater, the greater the relative speed of the two trains and the smaller the distance difference compared to the braking distance.
The size of this signal is therefore a measure of the necessary proximity-related effect on the motor current and / or the brakes.
In the program control device, all listed control signals vs, vm, fs5 is, i, ", At, er and ei, as well as signals v2 representing the speed of the controlled train are combined in such a way that the control signals <I> i </I> for the Motor current or f for the brakes of the traction vehicle emerge in the desired sense.
This is done in the following way: The program signal is coming from the programmer PG for controlling the motor current is limited in the limiter B as a function of the program signal im coming from the programmer for the maximum current. It is then reduced in the potentiometer circuit P under the influence of the counteracting signal eif from the proximity control device and finally reaches the motor current control via the switch S as signal i.
The switch S is open as soon as a brake control signal f occurs, which means that the traction motors are switched off when braking.
During recuperation, the control signal for the motor current is negative. In the case of very strong recuperation, mechanical braking must be triggered. For this reason, the current control line is is connected to the brake control line f3 via a threshold circuit R2 in such a way that the brake signal is amplified in the event of large negative values.
The program signal fs for the control of the brakes coming from the programmer is further increased by the brake signal ei of the proximity control device and finally reaches the brake control device as signal f.
Both the current control signal i and the brake control signal f are ultimately influenced by the program signals vs and vm for the train speed and by the signal v2 of the train's own existing train speed. The signal v5 of the programmer is increased by the signal At of the delay control device so that a higher speed occurs in the event of delay and decreased by the signal eif of the proximity control device so that a lower speed is prescribed when approaching the train ahead.
The resulting signal v's is fed to the current control line via a subtracter and to a double threshold circuit RR to which the signal v2, which corresponds to the effective speed, and the program signal v ", for the maximum permissible speed, are also fed. If v2 is greater than v's, that is, if the effective speed is greater than that commanded according to the program, then the signal v's is reduced by RR and thus reduces the control signal i5.
But if v2 is greater than v "", that is, if the effective speed is greater than the maximum permitted, RR emits a signal to the brake control line, whereby the switch S switches off the current control line. _ The measurement of the distance s2 covered by the controlled train, which is necessary for the location control <I> OK </I>, is expediently made in that there are means for receiving signals indicating the place of transit.
These can be sent by a transmitter located at the transit point, which can also be used to command the train to switch on the program through their signals. In this case the programmer PG can be dispensed with.
To obtain the location, speed and acceleration of the train ahead, signals s1, v1 or bi, it is necessary to provide means in the proximity control device for receiving signals indicative of the movement of the train ahead. It is advantageous to set up receivers along the route, which pick up the signals corresponding to the movement variables of the train leaving in front of them and transmit them in the direction opposite to the direction of travel at least to the nearest transmitter for transmission.
The distance and the setup of this transmitter-receiver depends on the conditions of the route. Conveniently, within a braking distance, z. B. the route <I> E Y '</I> of FIG. 2, there is more than just one such device.
The measurement and / or evaluation of the deviation between the actual time and the target time in the delay control device VK as well as the measurement and / or evaluation of the difference in the movement variables between the program-controlled train and the train ahead do not have to take place continuously. They can also be carried out for a short period of time, in which case storage means are used in a known manner for the relevant measurement and evaluation variables in order to be able to evaluate them continuously or until the next change.