DE102017206445A1

DE102017206445A1 - System and method for warning against hazards in railway traffic

Info

Publication number: DE102017206445A1
Application number: DE102017206445.5A
Authority: DE
Inventors: Attila Isóczki
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-10-18
Also published as: EP3388306A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gefahrenwarnsystem für den Schienenverkehr und ein Verfahren zur Warnung vor der Gefahr einer Kollision von Schienenfahrzeugen.
Um Kollisionsgefahren zwischen zwei Schienenfahrzeugen frühzeitig zu erkennen und auf die Gefahrensituation hinzuweisen, wird vorgeschlagen, Schienenfahrzeuge derart auszustatten, dass diese je mindestens eine Positionsbestimmungseinheit, eine Sende-/Empfangseinheit eine Auswerteeinheit und eine Warneinheit aufweisen.

The invention relates to a danger warning system for rail traffic and a method for warning against the risk of a collision of rail vehicles.
In order to detect collision hazards between two rail vehicles at an early stage and to point out the danger situation, it is proposed to equip rail vehicles in such a way that they each have at least one position determination unit, one transmission / reception unit, one evaluation unit and one warning unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Warnung vor Gefahren im Schienenfahrzeugverkehr.The present invention relates to a system and a method for warning against hazards in railway traffic.

In der Geschichte des Schienenfahrzeugbetriebs ist es in der Vergangenheit immer wieder zu schweren Unfällen durch Zusammenstöße von Schienenfahrzeugen gekommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Gegensatz zum Straßenverkehr im spurgeführten Verkehr keine Ausweichmöglichkeiten bestehen. Auf eine einmal erkannte Gefahr kann durch den Triebfahrzeugführer nur durch Bremsen reagiert werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es aufgrund der relativ hohen Massen von Schienenfahrzeugen und der damit verbundenen hohen kinetischen Energie zu langen Bremswegen kommt.In the history of rail vehicle operation, heavy accidents have repeatedly resulted from collisions of rail vehicles. This is due to the fact that in contrast to road traffic in track-guided traffic there are no alternatives. A recognized danger can be reacted by the driver only by braking. It should be noted that due to the relatively high masses of rail vehicles and the associated high kinetic energy to long braking distances.

Lokale Randbedingungen der zur befahrenden Bahnstrecke wie beispielsweise Bewaldung, Tunnel oder Bergfahrt können zusätzlich dazu führen, dass Gefahren relativ spät erkannt werden und das Schienenfahrzeug trotz unverzüglichen Eingriffs des Triebfahrzeugführers nicht mehr rechtzeitig abgebremst werden kann.Local boundary conditions of the railway line to be traveled, such as, for example, forest cover, tunnel or uphill travel, may additionally result in dangers being recognized relatively late and the rail vehicle being unable to be braked in time despite immediate intervention by the driver.

Um die Gefahren einer Kollision zu reduzieren, wird daher üblicherweise das Streckennetz von einer Leitzentrale gesteuert bzw. von dort überwacht, ähnlich wie im Fluglotsenbetrieb im Flugverkehr. Hierzu wird das Gleisnetz in Streckenabschnitte unterteilt. Eine Freigabe zur Einfahrt des Schienenfahrzeugs in den nächsten Streckenabschnitt wird nur dann erteilt, wenn der Streckenabschnitt definitiv frei ist. Zur Erzeugung einer Freimeldung des Streckenabschnitts sind im Gleisbett Sensoren vorgesehen, die vorbeifahrende Schienenfahrzeuge detektieren und aus dem Vergleich von Daten aus verschiedenen Streckenabschnitten zweifelsfrei feststellen können, wann ein Zug in einen Streckenabschnitt einfährt bzw. wann dieser den Abschnitt wieder verlässt. Dabei ist die Sensorik z.T. derart genau, dass auch die Anzahl der passierenden Achsen gezählt werden, so dass auch im Falle einer Zugtrennung möglicherweise abgehängte Wagen zur Anzeige „Gleis belegt“ führen.To reduce the dangers of a collision, therefore, the route network is usually controlled by a control center or monitored from there, similar to air traffic controllers in air traffic. For this purpose, the track network is divided into sections. A release to the entrance of the rail vehicle in the next section of the route is granted only if the section is definitely free. In order to generate a clear message of the route section, sensors are provided in the track bed which detect passing railway vehicles and can unequivocally determine from the comparison of data from different route sections when a train enters a section or when it leaves the section again. The sensor is z.T. so accurate that the number of passing axles are counted, so that even in the case of a train separation possibly suspended cars to display "track occupied" lead.

Nachteilig an der zentralen Verkehrslenkung bzw. -Überwachung durch eine Leitzentrale ist eine zeitliche Verzögerung, die zwischen dem Eintreten eines kritischen Ereignisses und der Ausgabe einer Warnmeldung liegen kann. So sind bis zum Empfang einer Warnmeldung mehrere Schlüsselstellen im Prozess zu überwinden. Die Fahrzeugposition muss zunächst in die Leitzentrale übertragen und dort ausgewertet werden. Erst dort wird die Gefahr verifiziert und ggf. ein Warnsignal erzeugt, welches dann an das betroffene Schienenfahrzeug übermittelt werden muss, um in der Folge ein Signal im Führerstand auszulösen, auf das der Triebfahrzeugführer reagieren muss. Neben der Anzahl der Schnittstellen, die bis zur Reaktion auf ein kritisches Ereignis zu überwinden sind, liegen weitere Unsicherheiten in der Tatsache, dass es in einer Leitzentrale zu technischen Problemen (z.B. Stromausfall) oder auch zu menschlichem Versagen kommen kann.A disadvantage of the central traffic control or monitoring by a control center is a time delay, which can be between the occurrence of a critical event and the output of a warning message. Thus, several key points in the process must be overcome until a warning message is received. The vehicle position must first be transferred to the control center and evaluated there. Only there is the danger verified and, if necessary, a warning signal is generated, which then has to be transmitted to the affected rail vehicle in order to subsequently trigger a signal in the driver's cab, to which the driver must react. In addition to the number of interfaces that must be overcome to respond to a critical event, further uncertainties lie in the fact that a control center may experience technical problems (e.g., power failure) or even human error.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Gefahren von Kollisionen im Schienenfahrzeugverkehr weiter zu reduzieren und im Falle einer sich entwickelnden Gefahrensituation eine Warnmeldung mit geringerem Zeitverlust zu erzeugen.The object of the invention is to further reduce the risks of collisions in railway traffic and to generate a warning message with less loss of time in the event of a developing dangerous situation.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Verfahrens gemäß Anspruch 12, gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the features of claim 1 and of the method according to claim 12. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass im Rahmen der Einführung eines Kollisionswarnsystems Fahrzeuge direkt untereinander Informationen (z.B. Position, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung etc.) austauschen und daraus eine sich entwickelnde Gefahrensituation bestimmen können und zumindest vor der Gefahr einer Kollision warnen können. Signaltechnische Umwege sowie die Prozessbeteiligung des Menschen werden nach Möglichkeit vermieden.To solve this problem, it is proposed that in the context of the introduction of a collision warning system vehicles directly with each other information (such as position, speed, direction of travel, etc.) exchange and can determine a developing hazard situation and at least warn of the danger of a collision. Signaling detours and human participation in the process are avoided as far as possible.

Das erfindungsgemäße System zur Warnung vor Gefahren weist dazu jeweils aus einer Positionsbestimmungseinheit, einer Sende-/Empfangseinheit, einer Auswerteeinheit und mindestens einer Warneinheit. Diese Einheiten sind in jedem Schienenfahrzeug mindestens einmal vorhanden. Sofern sich zwei oder mehrere Fahrzeuge in Sende-/Empfangsreichweite befinden, kann vorzugsweise ein kontinuierlicher Datenaustausch stattfinden.For this purpose, the danger warning system according to the invention in each case comprises a position determination unit, a transmitting / receiving unit, an evaluation unit and at least one warning unit. These units are present at least once in each rail vehicle. If two or more vehicles are in transmission / reception range, preferably a continuous data exchange can take place.

Eine Auswertung der jeweils fahrzeugeigenen Daten in Verbindung mit einer entsprechenden Auswertung der Daten eines anderen Fahrzeugs ermöglicht die frühzeitige Erkennung der Gefahr einer Kollision, was dann zum Ausgeben einer Warnmeldung führt.An evaluation of each vehicle's own data in conjunction with a corresponding evaluation of the data of another vehicle allows the early detection of the risk of a collision, which then leads to the output of a warning message.

Vorzugsweise ist eine Positionsbestimmungseinheit vorgesehen und dazu ausgebildet, die Position des Schienenfahrzeugs zu bestimmen. Hierbei können unterschiedliche, bereits bekannte Systeme verwendet werden, z.B. satellitengestützte Navigationssysteme wie GPS, GNSS, Trägheitsnavigation usw. Die bekannten Systeme können vorzugsweise zweckmäßig auch im Verbund arbeiten, um durch Datenredundanz Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung auszuschließen bzw. zu reduzieren.Preferably, a position determination unit is provided and designed to determine the position of the rail vehicle. Here, different, already known systems can be used, e.g. satellite-based navigation systems such as GPS, GNSS, inertial navigation, etc. The known systems may preferably also work in conjunction to exclude or reduce inaccuracies in the position determination by data redundancy.

Die Sende-/Empfangseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, Daten eines Fahrzeugs zu senden bzw. Daten eines anderen Fahrzeugs zu empfangen. Zur Datenübertragung können Funknetzwerke wie z.B. GSM oder Satellitenkommunikation verwendet werden. Grundsätzlich können die Sende-/Empfangseinheiten in einem einheitlichen Format sämtliche Informationen austauschen, die zur Analyse einer Verkehrssituation hilfreich oder notwendig sind. Hierzu zählen u.a. die Fahrzeugposition, die Fahrrichtung, die Geschwindigkeit und die Zugnummer. The transmitting / receiving unit is preferably designed to transmit data from one vehicle or to receive data from another vehicle. For data transmission, radio networks such as GSM or satellite communication can be used. In principle, the transceiver units can exchange in a uniform format all information that is helpful or necessary for the analysis of a traffic situation. These include the vehicle position, the direction of travel, the speed and the train number.

Die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, den fahrzeugeigenen Datensatz mit einem oder mehreren anderen Datensätzen zu vergleichen und eine Gefahrensituation zu erkennen oder auszuschließen. Hierzu kann die Auswerteeinheit auch vorteilhaft einen Datensatz bzgl. der Streckendaten oder den Netzfahrplan enthalten.The evaluation unit is designed to compare the vehicle-specific data record with one or more other data records and to detect or exclude a dangerous situation. For this purpose, the evaluation unit can also advantageously contain a data record relating to the route data or the network timetable.

Die Warneinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Triebfahrzeugführer über die mögliche Gefahr einer Kollision unverzüglich in Kenntnis zu setzen. Hierzu bieten sich vorzugsweise optische oder akustische Warnungen an. Da ein Triebfahrzeugführer während der Fahrt eine Vielzahl von Informationen zu verarbeiten hat, die ihm bereits akustisch und optisch dargeboten werden, bietet sich vorteilhaft im Gefahrenfall auch eine haptische Informationsübermittlung an, um die außerordentliche Wichtigkeit der Meldung zu betonen. Hierbei können vorteilhaft auch (ggf. hochfrequent erregte) Effektoren in den Sitz des Triebfahrzeugführer integriert oder an diesem angebracht sein.The warning unit is preferably designed to immediately inform the driver about the possible risk of a collision. For this purpose, preferably provide optical or audible warnings. Since a driver has to process a variety of information while driving, which are already presented to him acoustically and visually, offers itself advantageously in the event of danger, a haptic information transmission in order to emphasize the extraordinary importance of the message. In this case, it is also possible to advantageously integrate (optionally high-frequency excited) effectors into the seat of the driver or to be attached thereto.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Gefahrenwarnsystem dazu ausgebildet, bei Erkennen eines Gefahrenfalls eine Schnellbremsung automatisiert einzuleiten. Durch diese Maßnahme wird jegliches Zutun des Menschen vermieden, um menschliches Versagen auszuschließen und eine schnellstmögliche Gefahrenbeseitigung zu erreichen.In a further advantageous embodiment, the danger warning system is designed to automatically initiate rapid braking when a danger is detected. This measure avoids any human intervention to exclude human error and to achieve the fastest possible risk removal.

In einer weiteren Ausführungsform verfügt das Gefahrenwarnsystem über eine informationsleitende Verbindung zu einem Fahrerassistenzsystem. Fahrerassistenzsysteme stellen in modernen Schienenfahrzeugen eines der wesentlichen Anzeigeinstrumente dar, die den Triebfahrzeugführer bei der ökonomischen und energieeffizienten Durchführung seiner Fahrt unterstützen. Dabei sind Fahrerassistenzsysteme üblicherweise nicht mit der Zugsteuerung verbunden, um jegliche sicherheitskritische Beeinflussung der Zugsteuerung zu vermeiden.In a further embodiment, the danger warning system has an information-conducting connection to a driver assistance system. Driver assistance systems are one of the major gauges in modern rail vehicles that assist the driver in making his journey economical and energy efficient. Driver assistance systems are usually not connected to the train control in order to avoid any safety-critical influence on the train control.

Durch die zusätzliche informationsleitende Verbindung von Gefahrenwarnsystem und Fahrerassistenzsystem kann dem Triebfahrzeugführer die Warnung jedoch besonders schnell optisch angeboten werden, da dieses Instrument mit am Häufigsten während der Fahrt durch den Triebfahrzeugführer betrachtet wird.However, the additional information-conducting connection between the hazard warning system and the driver assistance system allows the driver to be provided with the warning particularly quickly, since this instrument is most frequently considered while driving by the driver.

Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die Erfindung näher erläutert werden.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gefahrenwarnsystem 1 in einem Schienenfahrzeug 2 bzw. 3.
2 zeigt zwei sich in einer Gefahrensituation befindende Schienenfahrzeuge 2 und 3 auf einer Gleisstrecke 10.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.

1 shows an inventive hazard warning system 1 in a rail vehicle 2 and 3, respectively.
2 shows two in a dangerous situation located rail vehicles 2 and 3 on a track section 10th

Gemäß 1 besteht das Gefahrenwarnsystem 1 aus jeweils mindestens einer Positionsbestimmungseinheit 4, einer Sende-/Empfangseinheit 5, einer Auswerteeinheit 6 und einer Warneinheit 7. Das Gefahrenwarnsystem ist über eine informationsleitende Verbindung 8 mit einem Fahrerassistenzsystem 9 verbunden. Somit kann eine durch die Auswerteeinheit 6 erkannte Gefahr ohne Umwege an das das Fahrerassistenzsystem 9 weitergeleitet und dort angezeigt werden.According to 1 the danger warning system exists 1 from at least one position determination unit 4 , a transmitting / receiving unit 5 , an evaluation unit 6 and a warning unit 7 , The hazard warning system is via an information-conducting connection 8th with a driver assistance system 9 connected. Thus, one through the evaluation 6 Detected danger without detours to the driver assistance system 9 forwarded and displayed there.

Gemäß 2 tauschen die beiden Schienenfahrzeuge 2 bzw. 3 mittels ihrer Sende-/Empfangseinheiten 5 jeweils Daten aus, anhand derer die Auswerteeinheit 6 in Kombination mit den fahrzeugeigenen Daten eine Gefahr erkennt.According to 2 swap the two rail vehicles 2 respectively. 3 by means of their transmitting / receiving units 5 each data, based on which the evaluation 6 detects a hazard in combination with the vehicle's own data.

In dem in 1 gezeigten Fall basieren die Positionsdaten der Schienenfahrzeuge exemplarisch nur auf Daten, die über ein satellitengestütztes Navigationssystem 13 ausgesendet werden. Nach der Gefahrenerkennung durch die Auswerteeinheit 6 erfolgt neben der Meldung an das andere Fahrzeug auch eine Meldung an die Leitzentrale 11. Die Meldung an die Leitzentrale 11 kann wie im Fall des Schienenfahrzeugs 2 gezeigt direkt an die Leitzentrale erfolgen, oder aber wie anhand des Schienenfahrzeugs 3 über eine Relaisstation 12 erfolgen, die ihrerseits mit der Leitzentrale 11 in Verbindung steht. Zur Sicherstellung einer störungsfreien Kommunikation kann eine Warnmeldung auch gleichzeitig sowohl direkt an die Leitzentrale 11 als auch indirekt über die Relaisstation 12 übermittelt werden (nicht gezeigt).In the in 1 In the case shown, the position data of the rail vehicles are based, for example, only on data transmitted via a satellite-supported navigation system 13 to be sent out. After the danger detection by the evaluation unit 6 In addition to the message to the other vehicle, a message is also sent to the control center 11 , The message to the control center 11 can as in the case of the rail vehicle 2 shown directly to the control center, or as based on the rail vehicle 3 via a relay station 12 which in turn are with the control center 11 communicates. To ensure trouble-free communication, a warning message can also be sent simultaneously both directly to the control center 11 as well as indirectly via the relay station 12 be transmitted (not shown).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gefahrenwarnsystemhazard warning system
2, 32, 3: Schienenfahrzeugtrack vehicle
44: PositionsbestimmungseinheitPosition Determination Entity
55: Sende-/EmpfangseinheitTransmit / receive unit
66: Auswerteeinheitevaluation
77: Empfangseinheitreceiver unit
88th: Informationsleitende VerbindungInformation-related connection
99: FahrerassistenzsystemDriver assistance system
1010: Gleisstreckerailway track
1111: Leitzentralecontrol center
1212: Relaisstationrelay station
1313: Satellitengestütztes NavigationssystemSatellite-based navigation system

Claims

Hazard warning system for rail traffic (1), comprising at least one position determination unit (4), at least one transmitting / receiving unit (5 or 7), at least one evaluation unit (6), and at least one warning unit, wherein the hazard warning system in a rail vehicle (2, 3) is provided.

Hazard warning system according to Claim 1 , characterized in that an information-conducting connection (8) to a in the rail vehicle (2, 3) located driver assistance system (9) is provided.

Hazard warning system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the hazard warning system is adapted to transmit information about the current position, direction and speed of the rail vehicle (2, 3).

Hazard warning system according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the transmitting / receiving unit (5 or 7) is adapted to both transmit data of the position determining unit (4), as well as to receive data from a second hazard warning system (1).

Hazard warning system according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the evaluation unit (6) is adapted to determine from the data of the own position determination unit (4) and from the received data from the receiving unit (7) a dangerous situation.

Hazard warning system according to one of Claims 1 to 5 characterized in that the position determining unit (4) is adapted to determine a representative position of a rail vehicle from a plurality of independent data sources.

Hazard warning system after Claim 5 , characterized in that an independent data source is a satellite-based navigation system.

Hazard warning system after Claim 5 , characterized in that one of the data sources is an inertial navigation system.

Hazard warning system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting / receiving unit (5 or 7) is adapted to emit and receive a warning signal.

Hazard warning system according to one of the preceding claims, characterized in that the warning unit is adapted to emit a warning optically, acoustically or haptically or via a combination of these signals.

Hazard warning system according to one of the preceding claims, characterized in that the hazard warning system is adapted to initiate rapid braking in one or more rail vehicles (2, 3).

Method for warning against the risk of a collision of rail vehicles (2, 3), characterized in that at least two hazard warning systems according to one or more of the preceding claims exchange information about the current position, direction and speed of two rail vehicles (2, 3).

Method for warning against the risk of a collision of rail vehicles according to Claim 12 , characterized in that an evaluation unit (6) from the data of the own position determination unit (4) and the received data determines a dangerous situation.

Method for warning of the risk of a collision of rail vehicles according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of a warning warning, acoustically or haptically or via a combination of these signals is exercised.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the event of a warning, a message is sent to a control center (11).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of a warning rapid braking is initiated automatically on one or more rail vehicles (2, 3).