DE102018201531A1 - Method for detecting a driving tube in rail-bound vehicles - Google Patents
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Abstract
Im Bereich der schienengebundenen Fahrzeuge haben bislang aus dem Bereich der KFZ-Industrie bekannte Fahrassistenzsysteme wie Kollisionswarn- und Vermeidungssysteme wenig Einzug erhalten. Dies ist insbesondere auf eine ungenaue und unzuverlässige Erfassung des Fahrschlauchs, der zur Kollisionserkennung notwendig ist, aufgrund einer fehlenden Möglichkeit der Lenkwinkelerfassung und fehlender optischer Fahrbahnkennzeichnungen bei Schienenfahrzeugen zurückzuführen. Die vorliegende Erfindung offenbart eine Möglichkeit den Fahrschlauch, unter Ausnutzung der Schienenbindung von Schienenfahrzeugen, anhand eines in einer Datenbank gespeicherten digitalen Streckennetzes, sowie den aktuellen Positions- und Bewegungsdaten des Fahrzeugs zuverlässig zu ermitteln. Somit ist sie die Grundlage für die Anwendung von Kollisionswarn- und Vermeidungssystemen im Schienenverkehr und trägt damit zu einer erheblichen Sicherheitssteigerung im modernen Straßenverkehr bei.In the area of rail-bound vehicles, driver assistance systems known to date from the automotive industry have received very little access, such as collision warning and avoidance systems. This is due in particular to an inaccurate and unreliable detection of the driving tube, which is necessary for collision detection, due to a lack of possibility of steering angle detection and lack of optical road markings in rail vehicles. The present invention discloses a possibility of reliable determination of the driving route, taking advantage of the rail binding of rail vehicles, on the basis of a digital route network stored in a database, as well as the current position and movement data of the vehicle. Thus, it is the basis for the application of collision warning and avoidance systems in rail traffic and thus contributes to a significant increase in safety in modern road traffic.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fahrschlauchs bei schienengebundenen Fahrzeugen, zur Verwendung als Hilfsmittel zur Kollisionsvermeidung im Bereich der Fahrerassistenzsysteme.The present invention relates to a method for detecting a driving tube in rail-bound vehicles, for use as aids for collision avoidance in the field of driver assistance systems.
Fahrerassistenzsysteme helfen dem Fahrer bei der Wahrnehmung seiner Aufgaben als Führer eines Fahrzeugs und sind im Bereich der schienenlosen Kraftfahrzeuge Stand der Technik. Systeme wie beispielsweise eine Abstandskontrolle zum vorausfahrenden Fahrzeug oder Assistenten zum Spurhalten oder Spurwechseln nehmen eine wichtige Rolle zur Unfallprävention im dichterwerdenden Straßenverkehr ein. Einen besonders großen Beitrag dazu leisten Kollisionswarn- und Unfallvermeidungssysteme.Driver assistance systems help the driver to perform his tasks as the driver of a vehicle and are state of the art in the field of railless motor vehicles. Systems such as a preceding vehicle distance control, or lane keeping or lane assistants play an important role in the prevention of accidents in dense road traffic. A particularly large contribution is made by collision warning and accident prevention systems.
Diese erkennen Hindernisse auf der Fahrspur, mit denen es zu einer Kollision kommen kann und geben die Information über ein Warnungserzeugungssystem durch optische, akustische oder haptische Signale weiter. Falls der Fahrer nicht reagiert, können sogar Maßnahmen eingeleitet werden, um das Fahrzeug im Notfall noch rechtzeitig vor dem Kontakt mit dem Hindernis zum Stehen zu bringen, oder zumindest die Aufprallenergie deutlich zu verringern, und somit den möglichen Schaden zu minimieren.These detect obstacles on the lane, which can lead to a collision and pass on the information about a warning generation system by optical, acoustic or haptic signals. If the driver is unresponsive, measures can even be taken to bring the vehicle to a standstill in good time before contact with the obstacle, or at least to significantly reduce the impact energy, thus minimizing possible damage.
Die meisten Kollisionswarnsysteme dieser Art arbeiten bei der Kollisionsberechnung mit einem sogenannten Fahrschlauch. Der Fahrschlauch bestimmt den Bereich, den das Fahrzeug mit seinem Lichtprofil auf der voraussichtlichen Fahrspur durchfährt. Er beschreibt damit eine Trajektorie, in der das Fahrzeug sich in einem oder mehreren darauffolgenden Zeitabschnitt(en) bewegen wird.Most collision warning systems of this type work with collision calculation with a so-called driving tube. The driving tube determines the area that the vehicle passes through with its light profile in the expected lane. He thus describes a trajectory in which the vehicle will move in one or more subsequent time period (s).
Durch eine Messung des aktuellen Lenkwinkels und weiterer Fahrzeugparameter lassen sich präzise Aussagen über den Verlauf des Fahrschlauchs gewinnen. Neben dem Lenkwinkel werden zur Bestimmung des Fahrschlauchs zudem meist optische Sensoren wie beispielsweise Kameras verwendet, die Fahrbahnmarkierungen wie Mittellinien oder Seitenstreifen erkennen und aufnehmen.By measuring the current steering angle and other vehicle parameters, it is possible to obtain precise information about the course of the driving tube. In addition to the steering angle, optical sensors, such as cameras, for example, which detect and record road markings such as center lines or side strips, are mostly used to determine the driving lane.
Jedoch weisen diese Fahrschläuche üblicherweise eine mit der Entfernung zum Fahrzeug wachsende Unschärfe auf, da der Verlauf eines Fahrschlauchs wie erwähnt vom aktuellen Lenkwinkel und damit von der Bedienung des Fahrzeugführers abhängig ist und der Lenkimpuls des Fahrers in der Regel nicht vollständig vorhergesagt werden kann.However, these driving hoses usually have a growing with the distance to the vehicle blur, since the course of a driving hose as mentioned depends on the current steering angle and thus the operation of the driver and the steering wheel of the driver can not be fully predicted as a rule.
Zur Erfassung der Umgebung und damit zur Erkennung von möglicherweise kollisionsverursachenden Objekten und Hindernissen, werden ebenfalls optische Sensoren, aber auch Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensoren, verwendet.To detect the environment and thus to detect potentially colliding objects and obstacles, optical sensors as well as radar, lidar or ultrasonic sensors are also used.
Aus dem erfassten Fahrschlauch des Fahrzeugs und den Sensordaten ermitteln Analysemodule die aktuelle Situation und ergreifen anschließend Maßnahmen zur Unfallvermeidung, wie beispielsweise das Auslösen einer oder mehrerer Warnstufen, bis hin zum Eingriff in das Bremssystem.Analysis modules determine the current situation from the recorded driving distance of the vehicle and the sensor data and then take measures to avoid accidents, such as the triggering of one or more warning levels, up to the intervention in the braking system.
Kollisionswarn- und Vermeidungssysteme für schienengebundene Fahrzeuge befinden sich noch in der Erprobung und sind noch nicht weit verbreitet. Ein Hauptproblem stellt dabei bisher die Ermittlung eines exakten Fahrschlauchs dar, da Schienenfahrzeuge wie Straßenbahnen häufig enge Kurven von 90° und mehr durchfahren und optische Sensorsysteme den Fahrschlauch, und gegebenenfalls kollisionsverursachende Hindernisse, durch eine zu wenig in Fahrtrichtung ausgerichtete Sensororientierung nur unzureichend erfassen können. Des Weiteren fehlen bei Schienentrassen in der Regel optische Markierungen, die eine Voraussetzung für eine Erkennung des Fahrschlauches durch optische Sensoren sind. Zudem ist die Aufnahme eines Lenkwinkels bei Schienenfahrzeugen nicht möglich. Somit ist eine zuverlässige und präzise Aufnahme des Fahrschlauchs nach herkömmlichen bekannten Mitteln aus dem schienenlosen Verkehr nicht umzusetzen.Collision warning and avoidance systems for rail vehicles are still being tested and are not yet widely used. A major problem in this case is the determination of an exact driving lane, since rail vehicles such as trams often pass through sharp curves of 90 ° and more and optical sensor systems the driving route, and possibly collision-causing obstacles can detect only insufficiently aligned by too little in the direction of travel sensor orientation. Furthermore, rail tracks generally lack optical markings, which are a prerequisite for detection of the drive line by optical sensors. In addition, the inclusion of a steering angle in rail vehicles is not possible. Thus, a reliable and accurate recording of the driving tube according to conventional known means from the railless traffic can not be implemented.
Dennoch soll auf die Sicherheit, die Fahrerassistenzsysteme und im Besonderen Kollisionswarn- und Unfallvermeidungssysteme den Teilnehmern im modernen Straßenverkehr bieten können, nicht verzichtet werden.Nevertheless, safety, driver assistance systems and, in particular, collision warning and accident avoidance systems must be available to participants in modern road traffic.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Analysemoduls, eine Möglichkeit zur zuverlässigen und präzisen Erkennung des Fahrbahnschlauchs anzubieten, um die Vorteile moderner Fahrerassistenzsysteme auch auf schienengebundene Fahrzeuge anzuwenden.Against this background, it is an object of the method according to the invention, the device according to the invention and the analysis module according to the invention to offer a possibility for reliable and precise detection of the roadway hose in order to apply the advantages of modern driver assistance systems also to rail-bound vehicles.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren sowie mit einer Vorrichtung gemäß der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Zur präzisen und zuverlässigen Erkennung des Fahrschlauchs wird der Verlauf der Fahrtstrecke aufgenommen. Da Schienenfahrzeuge wie Straßenbahnen ausschließlich auf einem festgelegten Schienennetz fahren, kann somit der zurückzulegende Pfad des Fahrzeugs definitiv bestimmt werden.This object is achieved by a method and with a device according to the independent claims. For precise and reliable detection of the driving tube, the course of the route is recorded. Since rail vehicles such as trams run exclusively on a fixed rail network, thus the path to be covered of the vehicle can be definitely determined.
Das gewonnene digitale Streckennetz kann in einer Datenbank hinterlegt werden und steht somit für künftige Fahrten zur Verfügung. In Verbindung mit der aktuellen Position des Fahrzeugs und dessen Bewegungsdaten, wie Beschleunigung und Geschwindigkeit, die ebenfalls erfasst werden müssen, kann somit der Fahrschlauch mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr genau bestimmt werden.The acquired digital route network can be stored in a database and is thus available for future journeys. In connection With the current position of the vehicle and its movement data, such as acceleration and speed, which must also be detected, thus the driving tube can be determined very accurately with a device according to the invention.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Das Speichern weiterer Streckeninformationen, wie einem Kurvenprofil, einem Geschwindigkeitsprofil oder einem Höhenprofil beim Überführen des Streckennetzes in ein digitales Streckennetz in eine Datenbank nach Anspruch 3, ermöglicht die Weiterverwendung der betreffenden Daten für weitere Systeme zur Steigerung der Sicherheit oder der Effizienz des Antriebs. Nutzbare Einsatzmöglichkeiten sind beispielsweise ein Geschwindigkeitswarnsystem im Falle einer Überschreitung einer als Geschwindigkeitsprofil hinterlegten Maximalgeschwindigkeit oder ein System, das das Höhenprofil einer Strecke für die Effizienzverbesserung des Antriebs nutzen kann. Somit können wichtige Aspekte wie Sicherheit und Verbrauchsreduzierung weiter verbessert werden.Saving further route information, such as a curve profile, a speed profile or a height profile when transferring the route network into a digital route network in a database according to
Eine Überführung des Streckennetzes in ein digitales Streckennetz unter Zuhilfenahme einer Ortungstechnologie wie GPS gemäß Anspruch 4, stellt eine zuverlässige und technisch einfache Möglichkeit zur Umsetzung des Überführens des Streckennetzes dar.A transfer of the route network into a digital route network with the aid of a location technology such as GPS according to
Gleiches gilt für die Erfassung der Bewegungsdaten mit Hilfe einer Ortungstechnologie.The same applies to the acquisition of the movement data with the help of a location technology.
Die Erfassung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung als Bewegungsdaten, ermöglicht eine präzisere Ausrichtung der Sensoren sowie eine präzisere Berechnung des Fahrschlauchs und erlaubt ebenso wie zuvor beschrieben die Anwendbarkeit weiterer sicherheitsrelevanter Technik, wie eines Geschwindigkeitswarnsystems.The detection of the speed and the acceleration as movement data, allows a more precise alignment of the sensors and a more precise calculation of the driving tube and also allows as previously described the applicability of further safety-relevant technology, such as a speed warning system.
Die Aufnahme eines Zeitstempels gemäß Anspruch 7, ermöglicht eine vergleichsweise leichte Zuordnung zwischen jeweiligen Positionsdaten und Bewegungsdaten.The inclusion of a time stamp according to
Nachfolgend wird die Erfindung im Detail anhand der
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Zunächst wird das physische Streckennetz
Die somit erhaltenen Informationen der aktuellen Positionsdaten
Die somit gewonnenen Informationen des Fahrschlauchs werden verwendet, um die Ausrichtung der Sensoren
Weiterhin werden die Informationen zusammen mit den Daten der Objekt-/ Umgebungserkennung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Streckennetzroute network
- 22
- Digitales StreckennetzDigital route network
- 33
- Position des FahrzeugsPosition of the vehicle
- 44
- Positionsdatenposition data
- 55
- Bewegung des FahrzeugsMovement of the vehicle
- 66
- BewegungsdatenTransaction data
- 77
- UmgebungSurroundings
- 88th
- Daten der Objekt-/UmgebungserkennungData of object / environment detection
- 99
- Vorrichtung zur Ermittlung des FahrschlauchsDevice for determining the driving tube
- 1010
- Fahrschlauchdriving tube
- 1111
- Analysemodulanalysis module
- 1212
- Sensorensensors
Claims (11)
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