-
Einrichtung zur Quotientenbildung in Verkehrssignalanlagen Zusatz
zum Zusatzpatent 687 452 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Quotientenbildung
in Verkehrssignalanlagen gemäß -Patent 687 452. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß durch Reihenschaltung von den einzelnen Fahrbahnen einer Kreuzung
zugeordneten Kondensatoren, die bei jeder Betätigung der Fahrbahnkontakte mittels
Relais von einer Spannungsquelle aus über einen hohen.Widerstand schrittweise aufgeladen
werden, die Differenzspannung der Kondensatorspannungen gebildet wird, die die Frequenz
des Signalwechsels bestimmt. Die zwischen. beiden Kondensatoren bestehende Spannungsdifferenz
wird z. B. benutzt, um, den inneren Widerstand einer als Auflad-ewiderstand in einem
Kippschwingungskreis liegenden Glühkathodenröhre und hierdurch die Frequenz des.
zugehörigen Kippschwingungskreises und damit die Schaltzeiten einer Schaltwalze
zu beeinflussen.
-
Die Rückzählung nach Ablauf der Durchschnittsfahrzeit wird erfindungsgemäß
so vorgenommen, daß die dem Kondensator der Freistraße impulsweise zufließende Ladung
über einen Widerstand ständig abfließen kann, wobei der Widerstand zweckmäßig so
bemessen ist, daß eine Ladungseinheit des Kondensators, und zwar am besten die dem
ersten Impuls entsprechende, innerhalb der durchschnittlichen Fahrzeit der Fahrzeuge
in der MeBstrecke abfließen kann.
-
Jeder' Fahrtrichtung bleibt ferner ständig ein Kondensator .zugeordnet,
und im Augenblick .der Umschaltung auf Gelb wird der vorerwähnte, .der jeweiligen,
Freistraße zugeordnete Rückzählzviderstand abgeschaltet, so daß die bei Beendigung
der Grünzeit vorhandene Ladung bestehen, bleibt. Zusätzlich zu. dieser Restladung
kommen noch die Lademengen, welche von den -in der nunmehr gesperrten Straße ankommenden
Fahrzeuge ausgelöst werden, so daß die Gesamtladung der Zahl aller wartenden, Fahrzeuge
entspricht.
-
Die auf den beiden Straßen einer Kreuzung wartenden Fahrzeuge werden
gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verschieden bewertet, daß man dem Kondensator
der Freistraße einen kleineren Ladewiderstand als dem Kondensator der Gesperrtstraße
zuschaltet. Hierdurch wird erreicht, daß die Ladekurve des jeweiligen Freistraßenkondensators
steiler ist und dementsprechend durch die in der MeBstrecke der Freistraße befindlichen
Fahrzeuge die Differenzspannung stärker beeinflußt wird.
-
Die Regelung der AbflieBzeit endlich wird erfindungsgemäß dadurch
vorgenommen, daß der Kondensator der Gesperrtstraße, der eine der Zahl der wartenden
Wagenentsprechende
Ladung besitzt, im Augenblick der Umschaltung
auf Grün sich über einen Entladesviderstand entlädt, der mit dem für die Rückzäh-Jung
benutzten Widerstand identisch sein . kann.. Da hierdurch die Entladung nur langsam
vor sich geht, kann sich die Zahl der angesammelten Fahrzeuge für eine gewisse Zeit
bei: der Quotientenbildung stark durchsetzen, so daß also für die wartenden Fahrzeuge
eine von, ihrer Zahl abhängige Mindestfreigabezeit geschaffen ist. Hierbei ist es
möglich, diese Abfließzeit allein von. der Zähl der wartenden Wagen abhängig zu
machen, wenn man für die Zeit der Entladung des Kondensators eine Beeinflussung
der Schaltzeiten von der Freistraße aus völlig unterbindet. Bei Benutzung einer
Schaltwalze kann dies z: B. durch Einfügung eines Zwischenschrittes bei Grün geschehen,
wobei also .erst der zweite Grünschritt die normale Beeinflussung - der Signaldauer
von beiden Straßen aus wiederherstellen würde.
-
Als Ausführungsbeispiel zeigt Abb: i das Schaltbild einer Anlage .gemäß
der Erfindung, Die Kontakthebel 14, 16, 17, 19, 25, 28,
33, 34 und 39 werden
von einer dauernd umlaufenden. Schaltwalze gesteuert.
-
Abb.2 zeigt die Stellung der Kontakthebel in den verschiedenen Signalperioden.
Dabei sind die Schaltvorgänge in der Nord-Süd-Richtung betrachtet.
-
In jeder Fahrtrichtung ist auf jeder Fahrbahn je eine Kontaktschwelle
angeordnet. Da diese Schwellen parallel geschaltet sind und auf ein Impulsrelais
einwirken, ist im Schaltschema immer nur eine Schwelle i, 2 für jede Fahrbahn dargestellt.
-
Der in der Nord-Süd-Richtung laufende Fahrbahnkontakt i schließt den
Stromkreis des Relais 3 über den von Hand betätigten Hauptschalter 5, zu dem ein
von der Schaltwalze betätigter Kontakt 6 parallel liegt. Das Relais 3 betätigt einen.
Kontakt 7, @ der zweckmäßig so ausgebildet ist, daß er sich .bei seiner Betätigung
für eine vors der Anzugszeit des Relais unabhängige Zeit schließt. In gleicher Weise
ist Kontakt 8 des Relais 4 ausgebildet. Aus der Stromquelle 9 wird über einen Widerstand
i o der Kondensator 12 aufgeladen. In gleicher Weise betätigt der in der Ost-West-Richtung
liegende Fahrbahnkontakt 2 über das Relais 4 den Schleppkontakt 8, wobei durch die
Spannungsquelle 9 über den Widerstand i i der Kondensator 13 aufgeladen wird: Zu
den Widerständen io und . i i parallel liegt ein von dem Schaltwalzenkontakt 14
jeweils umgelegter Widerstand 15.
-
Die Kondensatorspannungen liegen einerseits über den von der Schaltwalze
betätigten Kontakt 16, über eine Gittervorspann:ungsbatterie 18 und einen von der
Schaltwalze betätigten Umschalter i9 sowie einen Hochohmwiderstand 2o an dem Gitter;
andererseits über einen von der Schaltwalze betätigten Kontakt 17 unmittelbar an
der Kathode edier Glühkathodenröhre 21. Diese Röhre dient als teilweiser Ladewiderstand
für den aus dem Kondensator 22, der Glimmröhre 23 und dem Relais z4 bestehenden
Kippschwingungskreis. Weiter liegen über einen Schaltwalzenkontakt 25 wahlweise
einstellbare Widerstände 26 und 27, die zeitweilig durch den Kontakt 28 kurzgeschlossen
werden können, als zusätzliche weitere Ladewiderstände in dem gleichen Kreis. Als
fester Widerstand ist ferner ein Widerstand 29 vorgesehen. Die Speisung des ganzen
Kreises einschließlich Heizung der Röhre erfolgt durch das Netzanschlußgerät 30.-
In der Netzleitung liegt weiter ein Hauptschalter 31. Mit den Kontakten
33 und 34 der Schaltwalze wird die Umschaltung der eigentlichen Ampelbeleuchtung
vorgenommen.
-
Die Bewegung der Schaltwalze erfolgt mittels eines Klinkwerkes -durch
den Magneten 35, dessen Stromkreis über den: Kontakt 36 mittels des Relais
24 geschlossen wird. Die Kondensatoren 12 und 13 sind wechselweise über 37 und 38
mittels der Scbaltwalzenkontakte 39 und 28 überbrückt.
-
Über einen Hauptschalter 4o liegt eine Gittervorspannbatterie 41 an
den beiden Enden eines Spannungsteilers 42, dessen jeweils abgegriffene Teilspannung
einerseits an der Kathode, andererseits über den Schaltwalzenkontakt und den HOChQbmlvlderSiand
20 am Gitter der Röhre 2i liegt.
-
Parallel zu Gitter und Kathode der Röhre 21 liegt ein Kondensator
43: Die Widerstände io; i i und 15 sind so dimensioniert, daß bei jedesmaligem Schluß
der Kontakte 7 und 8 die Kondensatoren. nicht bis zur vollen Spannungshöhe der Stromquelle
9, sondern nur schrittweise um Teilbeträge aufgeladen werden, wobei auf Grund der
bekannten Ladekurve eines Kondensators die aufeinanderfolgenden Schritte annähernd
logarithmische . Werte haben. Auf beiden Kondensatoren 12 und 13 entsteht also eine
von der- Anzahl - der Kontaktschlüsse abhä#igige Spannungsdifferenz, und zwar stellt
der Differenzbetrag, da annähernd logarithmische Ladungen aufgebracht werden, den
Quotienten der beiderseitigen -Impulszahlen dar. Die so erhaltene Spannungsdifferenz
beeinflußt den inneren Widerstand der Röhre 2 i, damit die Aufladung des Kondensators
22 und hierdurch die Frequenz des zugehörigen Kippschwinbgungskreises. Da die Umschaltung
der Schalt<valze durch das im. Kippschwingungskreis liegende Relais 24 bei
jedesmaligem
Zünden. der Glimmlampe 23 erfolgt, ist somit eine Abhängigkeit der Ampelschaltzeiten
.von der Differenzspannung auf den Kondensatoren 12 und 13 bzw. vom Quotienten,
der Verkehrsdichten auf beiden Fahrbahnen. geschaffen.
-
Zur näheren. Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung soll nachfolgend
beschrieben werden, welche Schaltvorgänge sich beim überfahren der Kreuzung abspielen.
-
Ein sich der Kreuzung in Richtung Nord-Süd näherndes Fahrzeug soll
bei grünem Signal in die Kreuzung einfahren. Beim überfahren der Kontaktschwelle
i wird kurzzeitig folgender -Stromkreis geschlossen.: Plus, 6, 3, 1, Minus. Das
Relais 3 spricht an und gibt über den Kontakt 7 einen Strom-Impuls auf den Kondensator
12: Plus, 10, 7, 12, Minus.
-
Die in der zur Zeit gesperrten Ost-West-Richtung ankommenden - Fahrzeuge
.laden durch Betätigen -des dieser Richtung zu#geordneten. Relais 4 über Minus,
13, 8, 11, Plus den Kondensator 13 auf. Da in dieser Periode der Schalthebel 14
an a liegt (s. Abb. 2), ist der Regelwiderstand 15 dem Widerstand i i parallel geschaltet,
und die Aufladung des Kondensators 13 geht schneller vor sich. Das'Diagramm (Abb.2)
zeigt, daß über den Kontakt 17a der Kondensator 12 der Freistraße immer an der Kathode
und über den Kontakt 16a der Kondensator 13 der Gesperrtstraße immer am Gitter der
Verstärkerröhre 21 liegt.- In dem augenblicklich besprochenen Zustand liegt somit
12 über 17a, - 17 an der Kathode von 21 und 13 über 16a; 16, Gitterbatterie
18, iga; 19, 2o am Gitter 21. Der zwischen Gitter und Kathode der Verstärkerröhre
liegende Kondensator 43 dient zur Aufnahme der zwischen, .den Kondensatoren i3 und
12 herrschenden Potentialdifferenz. Ist der Verkehr auf der Freistraße reger, so
ist, im augenblicklich besprochenen Zustand, der Kondensator 12 stärker aufgeladen
als Kondensator 13. Da der obere Pol der Kondensatoren 12 und i3 stets positiv geladen
wird, wird die Kathode der Verstärkerröhre .21 positiver gegenüber dem Gitter, der
Innenwiderstand der Röhre wird also wachsen..
-
Die von der Gesperrtstraße kommenden Stromimpulse bewirken in ähnlicher
Weise, daß das Gitter positiver ;gegenüber der Kathode wird und verursachen dadurch
eine Verringerung des Innenwiderstandes der Röhre. Der Anodenstrom lädt, da während
der augenblicklichbesprochenenSignalperiode (Grün) der Kontakthebel 28 am Kontakt
28b anliegt (s.'Abb. 2), vom Netzanschlußgerät3o Plus aus über 29, 22, 21, 25, 25a,
26, Minus; 30 den Kondensator 22 auf. Erreicht die Spannung des Kondensators 22
die Zündspannung der Glimmlampe, -dann, entlädt sich der Kondensator über das Relais
24 und die Glimmlampe 23 und bringt das Relais 24 zum Ansprechen, bis die Spannung
am Kondensator unter die Löschspannung .der Glimmlampe gesunken. ist. Nach Erlöschen
der Glimmlampe wird der Kondensator wieder aufgeladen. Die Aufladungszeit des Kondensators
ist abhängig vom Innenwiderstand der Röhre 21 und damit, -wie vorher beschrieben,
von der Zahl der Kontaktschlüsse auf den, beiden Schwellen. Dementsprechend wird
die Frequenz, in. der das Relais 24 anspricht, von der in beiden Fahrtrichtungen
gemessenen Verkehrsdichte beeinflußt. In. unserem Falle, die Nord-Süd-Richtung ist
freigegeben, würde, stärkeren Verkehr in, dieser Richtung vorausgesetzt, . die Anzugsfrequenz
des Relais 24 kleiner werden.. Da Relais 24 mit seinem Kontakt 36 über Minus, 36,
35, Plus den. Drehmagneten, 35 der Ampelschaltwalze steuert, wird deren Umlaufgeschwindigkeit
geringer werden. Bei der in. der Freirichtung gemessenen Verkehrsdichte muß nun
berücksichtigt werden, daß der Verkehr fließt, die Fahrzeuge, welche die Kreuzung
bereits- überfahren haben, müssen aus der Bewertung herausfallen. Um dies zu erreichen,
fließt die dem Kondensator 12 der Freistraße erteilte Ladung kontinuierlich über
12, 37, 39a, 28b,
17, 17a, 12 ab. Wird 12 also keine neue Ladung erteilt,
so wird die Drehzahl der Ampelschaltwalze langsam wieder schneller werden. Die Signallampen
(Grün) liegen über 34b, 34 und 33b, 33 am Netz. Nachdem sich die Schaltwalze um
einen, bestimmten Winkel gedreht hat, erfolgt Um= Schaltung- auf Gelb. In dieser
Periode hat der Kontakthebel 6 die Relais 3 und 4 von der Stromquelle abgetrennt,
die Kondensatoren 12 und 13 können also keine neuen Ladungen mehr erhalten. 14 liegt
an. b, ebenso 16, 17, i9, 25 und 39. Da 28 an a liegt, kann die Restladung des Kondensators
13, der vorher der Sperrstraße zugeordnet war, jetzt aber bereits in der vorher
beschriebenen Schaltung der Freistraße liegt, nicht mehr abfließen, ebenso bleibt
die Restladung des Kondensators 12 bis zur neuen Umschaltung bestehen, um dann in
die neue Messung mit einzugehen.. Im Signallampenkreis liegen über 33, 33a die gelben
Lampen an der Stromquelle. über 19b liegt jetzt das Gitter am Spannungsteiler 42
und die Kathode über 28a direkt an Minus. Die Ampclschaltwalze wird also bis zur
Umschaltung auf Rot mit konstanter, durch den Spannungsteiler-42 festgelegter Winkelgeschwindigkeit
weiterdrehen.
-
Bei dieser Umschaltung schaltet 28 wieder auf b und i9 auf
a zurück, 6 schaltet den
Stromkreis der Impulsrelais wieder ein.
Im Signallampenkreis liegen über 34a, 3.1, 33°, 33 de roten Lampen, in der Nord-Süd-Richtung
am Netz. Alle übrigen Stromkreise waren schon bei der Umschaltung auf Gelb vorbereitet
worden. Der Kondensator 12 liegt jetzt am Gitter; 13 dagegen an, der Kathode. Die
Vorgänge verlaufen analog den vorher bei Grün beschriebenen, nur daß die Ladungen
der Freistraße jetzt über den, Widerstand 38 abfließen und die Kathode über den
Widerstand 27 an Minus liegt.
-
Bei der Umschaltung auf Gelb bzw. der weiteren Umschaltung auf Grün
gehen die Schalthebel wieder in die Ausgangsstellung zurück.
-
Die Verwendung besonderer Widerstände 37 bzw: 38 für jede Fahrtrichtung
hat folgenden Zweck: Bei Kreuzungen von Straßen, deren Breite erheblich voneinander
abweicht, ist auch. die zur Überquerung der Kreuzung benötigte Zeit in beiden Richtungen
voneinander verschieden.. Die vorher erwähnte Anordnung berücksichtigt diesen Umstand.
In ähnlicher Weise sind die Widerstände 26 und 27 vorgesehen, um die Normalzeiten
für beide Richtungen getrennt halten zu können.
-
Durch Schließung des Schalters 5 können auch die während der Gelbperiode
ankommenden Fahrzeuge bei der Dauer des neuen Signals berücksichtigt werden: Erfindungsgemäß
können statt der vorbeschriebenen Verwendung .von Kippschwingungskreisen auch andere
Verzögerungskreise benutzt werden, z. B. solche, bei denen die langsam. abfließende
oder ansteigende Ladung eines Kondensators den Anodenstrom einer Verstärkerröhre
steuert, während der Anodenkreis das Relais bedienen kann.
-
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, das Prinzip der Quotientenbildung
mittels Abgleichung von, Einrichtungen, welche eine logarithmische Charakteristik
besitzen, auch für andere Zwecke zu benutzen, z. B. als quotientenanzeigendes Meßgerät
o. dgl.
