[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abstandhaltung von spurgebundenen Fahrzeugen
mit entgegen der Fahrtrichtung nach hinten strahlenden Lichtsendern und mit in Fahrtrichtung
von vorne empfangenden Lichtempfängern, welche Einrichtung mittels einer Antriebssteuerung
die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit abnehmendem Abstand zum unmittelbar vorausfahrenden
Fahrzeug verringert, wobei der Abstand aufgrund der empfangenen Lichtsignale ermittelt
ist.
[0002] Aus der DE-OS 26 46 587 ist eine derartige Einrichtung für mittels eines Leitkabels
automatisch lenkbare Fahrzeuge bekannt. Das Leitkabel ist in der Fahrbahn verlegt
und wird zur Abstandhaltung der Fahrzeuge in regelmässigen Zeitabständen mit einem
Steuerimpuls versorgt. Der Steuerimpuls breitet sich längs des Leitkabels aus und
bewirkt beim Erreichen eines Fahrzeugs die Aussendung eines Lichtimpulses entgegen
der Fahrtrichtung. Auf dem nachfolgenden Fahrzeug wird der Steuerimpuls und der vom
vorausfahrenden Fahrzeug stammende Lichtimpuls detektiert und wird aufgrund der Zeit
zwischen den Impulsen der Abstand ermittelt.
[0003] Die Einrichtung benötigt zur Abstandhaltung aufwendige ortsfeste Installationen.
Die ortsfesten Installationen bestehen aus dem in der Fahrbahn verlegten Leitkabel
und aus den dazugehörigen Ansteuervorrichtungen. Die Ansteuervorrichtungen müssen
derart vorgesehen sein, dass sich der Steuerimpuls bezüglich der Fahrtrichtung der
Fahrzeuge auf jedem Fahrbahnstück in einem gleichen Richtungssinn fortpflanzt, weil
die Laufzeiten der Impulse im Leitkabel und in der Luft je nach Richtungssinn zu addieren
oder zu subtrahieren sind. Die auf den Fahrzeugen angeordneten Teile der Einrichtung
sind aufwendig, weil die auszuwertenden Zeiten zwischen den Impulsen infolge der sehr
hohen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten kurz sind. Die Einrichtung wertet die kurzen
Zeiten zwischen den Impulsen nicht zuverlässig aus, falls die Impulse verzerrt sind
oder falls die Zeiten sehr kurz sind, wobei die Verzerrungen der Impulse mit zunehmender
Fahrbahnlänge bzw. Leitkabellänge zunehmen und wobei die Zeiten zwischen den Impulsen
mit abnehmendem Abstand abnehmen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine relativ einfache Einrichtung zur Abstandhaltung
von spurgebundenen Fahrzeugen vorzuschlagen, welche auf beliebig langen Fahrbahnen
zuverlässig funktioniert, welche ohne ortsfeste Installationen betrieben werden kann
und deren Zuverlässigkeit mit abnehmendem Abstand zunimmt.
[0005] Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass hinten auf den Fahrzeugen ein,
in beliebigen Richtungen seitwärts und rückwärts gleichmässig abstrahlender, mit moduliertem
Licht arbeitender Lichtsender angeordnet ist, dass vorne auf den Fahrzeugen ein in
beliebigen Richtungen von den Seiten und von vorne empfangender, Licht demodulierender
Lichtempfänger angeordnet ist und dass die Antriebssteuerung die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs mit zunehmender empfangener Lichtintensität verringert.
[0006] Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das im folgenden näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 ein vorwärts und rückwärts bewegliches Fahrzeug mit beidseits vorgesehenen
Lichtsendern und Lichtempfängern im Seitenriss,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines an einem Fahrzeugende angeordneten Lichtsenders und
eines am gleichen Fahrzeugende angeordneten Lichtempfängers,
Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier Fahrzeuge auf gerader Strecke im Grundriss,
Fig. 4 eine Darstellung der Abhängigkeit eines Signals AH von einem Abstand d,
Fig. 5 eine schematische Darstellung zweier Fahrzeuge auf gekrümmter Strecke im Grundriss
und
Fig. 6 eine schematische Darstellung dreier Fahrzeuge auf benachbarten geraden Strecken
im Grundriss.
[0007] In der Figur 1 ist mit 1 ein batteriebetriebenes Fahrzeug einer Flurförderanlage
bezeichnet, welches sich auf einer Fahrbahn 2 mittels Rädern 3, 4 vorwärts und rückwärts
bewegen kann. In der Unterlage der Fahrbahn 2 kann zum automatischen Lenken des Fahrzeugs
1 ein Leitkabel 5 verlegt sein, welches mit nicht näher dargestellten Lenkeinrichtungen
des Fahrzeugs 1 zusammenwirkt. An der Oberseite des Fahrzeugs 1 befinden sich Lastaufnahmemittel
6, welche entsprechend der Art der zu beförder,nden Lasten verschieden ausgebildet
sein können. Vorne und hinten am Fahrzeug 1 sind in staubdichten Glasgehäusen 7, 8
Lichtsender und Lichtempfänger für beide Fahrtrichtungen angeordnet. Direkt unter
den Glasgehäusen 7, 8 sind Metallgehäuse 9, 10 vorgesehen, welche die an Hand des
Blockschaltbilds in Figur 2 näher beschriebenen elektrischen Vorrichtungen der Lichtsender
und der Lichtempfänger enthalten. Unter den Metallgehäusen 9, 10 befinden sich in
Gummiwülste 11, 12 eingebettete Sicherheitskontakte, welche den Antrieb des Fahrzeugs
1 bei Zusammenstössen ausschalten.
[0008] Mit 20 ist in der Figur 2 ein Steuerkreis bezeichnet, an welchem vier von einer nicht
näher erläuterten mit 21 bezeichneten Antriebssteuerung des Fahrzeugs 1 stammende
Informationen AHE, AHL, AHR, AHT anliegen und welcher fünf Ausgangssignale EL, ER,SL,SR,
ST erzeugt. Die Ausgangssignale EL, ER sind einem mit 22 bezeichneten Lichtempfänger
zugeführt, während die Ausgangssignale SL, SR, ST einem mit 23 bezeichneten Lichtsender
zugeführt sind, wobei der Lichtempfänger 22 und der Lichtsender 23 an einem gleichen
Fahrzeugende angeordnet sind.
[0009] Die Ausgangssignale EL, ER liegen im Lichtempfänger 22 einerseits beide an einer
die Betriebsart des Lichtempfängers 22 optisch anzeigenden ersten Anzeigevorrichtung
24 und andererseits einzeln an den Steuereingängen einer ersten und einer zweiten
elektronischen Schaltvorrichtung 25, 26 an, wobei mittels der Kontakte der ersten
und der zweiten Schaltvorrichtung 25, 26 zwei infrarot-lichtempflindliche Dioden 27,
28 parallel zu einem Kondensator eines Resonanzkreises 29 schaltbar sind. Die zwei
lichtempflindlichen Dioden 27, 28 sind in einer waagrechten Ebene in einem gleichen
Winkel gegenüber der Fahrtrichtung derart angeordnet, dass der Lichtempfänger 22 in
beliebigen Richtungen von den Seiten und von vorne Licht empfängt. Der aus einer Parallelschaltung
eines Kondensators, einer Spule und eines Widerstands bestehende Resonanzkreis 29
ist mit einem Verstärker 30 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 30 ist mit dem
Eingang eines Demodulators 31 verbunden. Das mit AH bezeichnete Ausgangssignal des
Demodulators 31 ist der empfangenen Lichtintensität proportional und ist der Antriebssteuerung
21 zum Beeinflussen der Fahrtgeschwiridigkeit des Fahrzeugs 1 zugeführt.
[0010] Die Ausgangssignale SL, SR, ST des Steuerkreises 20 sind im Lichtsender 23 einerseits
einer die Betriebsart des Lichtsenders 23 optisch anzeigenden zweiten Anzeigevorrichtung
32 zugeführt. Andererseits liegt das Signal ST am Steuereingang einer steuerbaren
Stromquelle 33, das Signal SL am Steuereingang einer dritten elektronischen Schaltvorrichtung
34 und das Signal SR am Steuereingang einer vierten elektronischen Schaltvorrichtung
35 an. Die steuerbare Stromquelle 33 speist eine Serieschaltung 36 von zwölf Infrarotleuchtdioden,
wobei von den zwölf Leuchtdioden nur vier dargestellt sind. Die Leuchtdioden sind
in einer horizontalen Ebene derart fächerförmig angeordnet, dass der Lichtsender 23
in beliebigen Richtungen seitwärts und rückwärts gleichmässig Licht abstrahlt. Der
Kontakt der dritten Schaltvorrichtung 34 ist parallel zu den sechs nach links strahlenden
Leuchtdioden der Serieschaltung 36 geschaltet, während der Kontakt der vierten Schaltvorrichtung
35 parallel zu den sechs nach rechts strahlenden Leuchtdioden der Serieschaltung 36
geschaltet ist.
[0011] Die in der vorstehenden Beschreibung aufgeführten digitalen Signale beziehungsweise
Informationen können zwei üblicherweise mit "0" und "1" bezeichnete Werte annehmen.
Es bedeutet:
AHE eine von der Antriebssteuerung 21 erzeugte Information, welche bei Vorwärtsfahrt
den Wert AHE = 0 und bei Rückwärtsfahrt den Wert AHE = 1 annimmt,
AHL eine von der Antriebssteuerung 21 erzeugte Information, welche beim Vorhandensein
einer benachbarten Fahrbahn links des Fahrzeugs 1 den Wert AHL = 1 und sonst den Wert
AHL = 0 annimmt,
AHR eine von der Antriebssteuerung 21 erzeugte Information, welche beim Vorhandensein
einer benachbarten Fahrbahn rechts des Fahrzeugs 1 den Wert AHR = 1 und sonst den
Wert AHR = 0 annimmt,
AHT eine von der Antriebssteuerung 21 mittels eines quarzgesteuerten Generators erzeugte,
periodisch ändernde Taktinformation,
EL ein mit EL = 0 den linken Teilwinkel eines Lichtempfängers 22 einschaltendes Ausgangssignal
des Steuerkreises 20,
ER ein mit ER = 0 den rechten Teilwinkel eines Lichtempfängers 22 einschaltendes Ausgangssignal
des Steuerkreises 20,
SL ein mit SL = 0 den linken Teilwinkel eines Lichtsenders 23 freigebendes Ausgangssignal
des Steuerkreises 20,
SR ein mit SR = 0 den rechten Teilwinkel eines Lichtsenders 23 freigebendes Ausgangssignal
des Steuerkreises 20 und
ST ein mit ST = 0 einen Lichtsender 23 einschaltendes Ausgangssignal des Steuerkreises
20.
[0012] Die oben beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Wie in der Figur 3 dargestellt sei angenommen, dass zwei mit 41, 42 bezeichnete Fahrzeuge
auf einer geraden Strecke 43 gemäss den Pfeilrichtungen hintereinander vorwärts fahren
und dass keine benachbarten Fahrbahnen vorhanden sind. Folglich weisen die Informationen
AHE, AHL, AHR die Werte AHE = AHL = AHR = 0 auf.
[0013] Unter diesen Bedingungen haben die Ausgangssignale EL, ER, SL, SR der hinten auf
den Fahrzeugen 41, 42 befindlichen Steuerkreise 20 die Werte EL = ER = 1, SL = SR
= 0. Mit den Werten EL = ER = 1 sind die lichtempfindlichen Dioden 27, 28 mittels
der ersten und der zweiten Schaltvorrichtungen 25, 26 von den Resonanzkreisen 29 getrennt,
womit beide Teilwinkel der hinten angeordneten Lichtempfänger 22 ausgeschaltet sind.
Mit den Werten SL = SR = 0 sind die Leuchtdioden der Serieschaltungen 36 mittels der
dritten und der vierten Schaltvorrichtungen 34, 35 nicht kurzgeschlossen, womit beide
Teilwinkel der hinten angeordneten Lichtsender 23 freigegeben sind. Die Signale ST
wechseln wie die Informationen AHT mit einer Frequenz von etwa 20 kHz von "0" auf
"1" und umgekehrt, weshalb die steuerbaren Stromquellen 33 die Leuchtdioden der Serieschaltungen
36 mit einem im gleichen Takt ändernden Strom speisen. Die Lichtsender 23 strahlen
moduliertes Infrarotlicht gemäss schematisch dargestellten Sendecharakteristiken 44
ab, wobei die Intensität des Lichts dem Kehrwert des Abstandsquadrats proportional
ist.
[0014] Bei den obgenannten Informationswerten AHE = AHL = AHR = 0 haben die Ausgangssignale
EL, ER, SL, SR der vorne auf den Fahrzeugen 41, 42 befindlichen Steuerkreise 20 die
Werte EL = ER = 0, SL = SR = 1. Mit den Werten SL = SR = 1 sind die Leuchtdioden der
Serieschaltungen 36 mittels der dritten und vierten Schaltvorrichtungen 34, 35 kurzgeschlossen,
womit beide Teilwinkel der vorne angeordneten Lichtsender 23 ausgeschaltet sind. Mit
den Werten EL = ER = 0 sind die lichtempflindlichen Dioden 27, 28 mittels der ersten
und zweiten Schaltvorrichtungen 25, 26 parallel zu den Kondensatoren der Resonanzkreise
29 geschaltet, womit beide Teilwinkel der vorne angeordneten Lichtempfänger 22 eingeschaltet
sind, wie dies mittels Empfangscharakteristiken 45 schematisch dargestellt ist. An
den lichtempflindlichen Dioden 27, 28 liegen Spannungen an, welche aus Gleichspannungsanteilen
und Wechselspannungsanteilen bestehen. Die bezüglich der Modulationsfrequenz um ein
bestimmtes Mass verstimmten Resonanzkreise 29 leiten die mit der Modulationsfrequenz
ändernden Wechselspannungsanteile als Empfangssignale den Verstärkern 30 mit einer
durch die Verstimmung gegeben Signaldämpfung zu. Mit zunehmenden Umgebungslichtstärken
nehmen die Wechselspannungsanteile infolge verringerter Empfindlichkeiten der Dioden
27, 28 ab. Gleichzeitig nehmen die Gleichspannungsanteile an den Dioden 27, 28 ab,
wobei die Sperrschichtkapazitäten der Dioden 27, 28 zunehmen. Die zunehmenden Sperrschichtkapazitäten
der Dioden 27, 28 bewirken, dass die Verstimmungen der Resonanzkreise 29 abnehmen,
wodurch die abnehmenden Empfindlichkeiten der Dioden 27, 28 mittels abnehmender Signaldämpfungen
der Resonanzkreise 29 kompensiert sind. Die Empfangssignale werden von den Verstärkern
30 verstärkt und von den Demodulatoren 31 demoduliert. Die an den Ausgängen der Demodulatoren
31 auftretenden Signale AH sind von den Abständen d abhängig.
[0015] Aufgrund eines gegebenen Werts z.B. AH1 oder AH2 des Signals AH ermittelt die Antriebssteuerung
21 eines Fahrzeugs 41, 42 gemäss dem Verlauf der in der Figur 4 strichpunktiert dargestellten
Kurve 46 einen Abstandswert d1 oder d2. Infolge unterschiedlicher Verschmutzung der
Glasgehäuse 7, 8 kann der ermittelte Wert d1 oder d2 vom vorhandenen Abstand d abweichen,
wobei die Grenzen des möglichen Abweichungsbereichs Δd1 oder Δd2 durch Kurven 47,
48 dargestellt sind. Aus den Kurven 46, 47, 48 ist ersichtlich, dass der Bereich Δd1,
Δd2 mit abnehmendem Abstandswert d1, d2 schmäler wird, weil die Kurven 46, 47, 48
mit abnehmendem Abstand d steiler verlaufen. Folglich nimmt die Zuverlässigkeit der
Einrichtung mit abnehmendem Abstand d zu. Der ermittelte Abstandswert d1 oder d2 dient
der Antriebssteuerung 21 zum Steuern der Fahrtgeschwindigkeit.
[0016] In der Figur 5 sind zwei auf gekrümmter Strecke 51 hintereinander vorwärts fahrende
Fahrzeuge mit 52 und 53 bezeichnet. Da keine benachbarten Fahrbahnen vorhanden sind,
haben die Informationen und die Signale die gleichen Werte wie bei den Fahrzeugen
41, 42 der Figur 3. Die gegenüber der Figur 3 unveränderten Empfangscharakteristiken
54 und Sendecharakteristiken 55 zeigen, dass die Einrichtung auch auf der gekrümmten
Strecke 51 funktioniert.
[0017] In der Figur 6 sind zwei auf einer geraden Strecke 61 hintereinander vorwärts fahrende
Fahrzeuge mit 62 und 63 bezeichnet. In Fahrtrichtung rechts von der Strecke 61 ist
eine benachbarte gerade Strecke 64 vorhanden, auf welcher sich ein Fahrzeug 65 in
gleicher Richtung bewegt. Die Informationen AHL, AHR der auf der linken Strecke 61
fahrenden Fahrzeuge 62, 63 weisen die Werte AHL = 0, AHR = 1 auf, während die Informationen
AHL, AHR des auf der rechten Strecke 64 fahrenden Fahrzeugs 65 die Werte AHL = 1,
AHR = 0 aufweisen. Unter diesen Bedingungen nehmen die Ausgangssignale ER, SR der
Steuerkreise 20 der links fahrenden Fahrzeuge 62, 63 die Werte ER = SR = 1 und die
Ausgangssignale EL, SL der Steuerkreise 20 des rechts fahrenden Fahrzeugs 65 die Werte
EL = SL = 1 an, womit die gegen die benachbarte Strecke 61, 64 gerichteten Teilwinkel
der Lichtsender 23 und Lichtempfänger 22 der Fahrzeuge 62, 63, 65 ausgeschaltet sind.
Alle anderen Informationen und Signale haben die gleichen Werte wie die Informationen
und Signale der Fahrzeuge 41, 42 der Figur 3, weshalb die anderen Teilwinkel der Lichtsender
23 und Lichtempfänger 22 gemäss der Fahrtrichtung eingeschaltet sind. Dies ist mittels
Sendecharakteristiken 66, 67 und Empfangscharakteristiken 68, 69 schematisch dargestellt.
Folglich beeinflussen sich die Lichtsender 23 und Lichtempfänger 22 der Fahrzeuge
62, 63, 65 von benachbarten Strecken 61, 64 nicht.
[0018] Für die praktische Ausführung der erfindungsgemässen Einrichtung ist es vorteilhaft,
auf vorwärts und rückwärts beweglichen Fahrzeugen vorne und hinten gleiche Vorrichtungen
vorzusehen, wobei die Informationen AHL und AHR den hinteren Vorrichtungen vertauscht
zugeführt sind und wobei die Information AHE den hinteren Vorrichtungen über ein in
den Vorrichtungen vorgesehenes wahlweise zuschaltbares NICHT-Glied zugeführt ist.
[0019] Es liegt im Rahmen der Erfindung Analog-Digital-Wandler für die Signale AH vorzusehen
und die von einem gegebenen Signalwert AH1, AH2 ausgehende Ermittlung des Abstandswerts
dl, d2 mit digitalen Mitteln auszuführen.
[0020] Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung auf den Lichtsendern und auf den Lichtempfängern
Abdeckungen derart vorzusehen, dass nur geringe vertikale Winkelbereiche für den Betrieb
der Lichtempfänger und Lichtsender freibleiben.
[0021] Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung einzeln einschaltbare gleichartige Lichtsender
ortsfest anzuordnen und damit bei Kreuzungen, Umladestationen oder dergleichen den
Verkehrsfluss zu regeln.
1. Einrichtung zur Abstandhaltung von spurgebundenen Fahrzeugen (1, 41, 42, 52, 53,
62, 63, 65) mit entgegen der Fahrtrichtung nach hinten strahlenden Lichtsendern (23)
und mit in Fahrtrichtung von vorne empfangenden Lichtempfängern (22), welche Einrichtung
mittels einer Antriebssteuerung (21) die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (1, 41, 42,
52, 53, 62, 63, 65) mit abnehmendem Abstand (d) zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug
(1, 41, 42, 52, 53, 62, 63, 65) verringert, wobei der Abstand (d) aufgrund der empfangenen
Lichtsignale ermittelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass hinten auf den Fahrzeugen
(1, 41, 42, 52, 53, 62, 63, 65) ein, in beliebigen Richtungen seitwärts und rückwärts
gleichmässig abstrahlender, mit moduliertem Licht arbeitender Lichtsender (23) angeordnet
ist, dass vorne auf den Fahrzeugen (1, 41, 42, 52, 53, 62, 63, 65) ein in beliebigen
Richtungen von den Seiten und von vorne empfangender Licht demodulierender Lichtempfänger
(22) angeordnet ist und dass die Antriebssteuerung (21) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
(1, 41, 42, 52, 53, 62, 63, 65) mit zunehmender empfangener Lichtintensität verringert.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender
(23) und der Lichtempfänger (22) von der Antriebssteuerung (21) betätigbare Schaltvorrichtungen
(25, 26, 34, 35) aufweist, wobei mittels der Schaltvorrichtungen (25, 26, 34, 35)
einzelne seitliche Abstrahlrichtungen des Lichtsenders (23) und einzelne seitliche
Empfangsrichtungen des Lichtempfängers (22) abschaltbar sind.
3. Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender
(23) eine mittels eines periodischen Taktsignals (ST) steuerbare Stromquelle (33)
und mehrere von der Stromquelle (33) gespiesene, in einer waagrechten Ebene fächerförmig
angeordnete rückwärts und seitwärts gerichtete Infrarotleuchtdioden aufweist und dass
der Lichtempfänger (22) mindestens zwei in der waagrechten Ebene in einem gleichen
Winkel seitwärts und vorwärts gerichtete infrarot-lichtempflindliche Dioden (27, 28),
einen mit jeder Diode (27, 28) im Sinn einer Signalüberlagerung verbindbaren, einen
Eingang und einen Ausgang aufweisenden Verstärker (30) und einen mit dem Ausgang des
Verstärkers (30) verbundenen Demodulator (31) aufweist, wobei das Ausgangssignal (AH)
des Demodulators (31) der Antriebssteuerung (21) zugeführt ist.
4. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungen
der lichtempflindlichen Dioden (27, 28) mit dem Eingang des Verstärkers (30) eine
erste und eine zweite von der Antriebssteuerung (21) betätigbare Schaltvorrichtung
(25, 26) vorgesehen ist und dass parallel zu den gegen die eine Seite gerichteten
Leuchtdioden und parallel zu den gegen die andere Seite gerichteten Leuchtdioden eine
dritte und eine vierte von der Antriebssteuerung (21) betätigbare Schaltvorrichtung
(34, 35) geschaltet ist.
5. Einrichtung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit
dem Eingang des Verstärkers (30) verbundener, eine Kapazität aufweisender Resonanzkreis
(29) vorgesehen ist, wobei die mit ändernder Umgebungslichtstärke ihre Kapazität und
ihre Empfindlichkeit ändernden lichtempfindlichen Dioden (27, 28) parallel zu der
Kapazität des Resonanzkreises (29) schaltbar sind.
6. Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei vorwärts
und rückwärts beweglichen Fahrzeugen (1, 41, 42, 52, 53, 62, 63, 65) Lichtsender (23)
und Lichtempfänger (22) für beide Fahrtrichtungen vorgesehen sind, wobei der in Fahrtrichtung
vorne befindliche Lichtempfänger (22) und der in Fahrtrichtung hinten befindliche
Lichtsender (23)eingeschaltet ist.