<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Vorgabe des Geschwindigkeitssollwertes bei schienengebundenen Fahrzeugen, vorzugsweise Zügen mit Triebfahrzeugen, wobei die Position des Fahrzeuges durch Satellitennavigation erfasst wird.
Straffere Fahrpläne und der Wunsch nach kürzeren Fahrzeiten öffentlicher Verkehrsmittel bnngen den Wunsch nach höheren Fahrgeschwindigkeiten mit sich. In Regionen, die aufgrund topographischer Gegebenheiten die Errichtung von Hochgeschwindigkeitsstrecken nicht zulassen wird versucht die Fahrzeiten durch andere Massnahmen wie z. B. den Einsatz von Zügen mit Wagenkastenneigung zu verkürzen. In diesem Fall kommt der genauen Einhaltung der streckenpositionsabhängigen Höchstgeschwindigkeit immer mehr Bedeutung zu.
In der DE 42 22 333 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln der Abweichungen der Ist-Lage eines Gleises in bezug auf die Soll-Lage beschrieben. Dabei werden eine auf dem Gleis verfahrbare erste Messeinheit und eine weitere zweite Messeinheit an belden Endpunkten eines zu vermessenden Gleisabschnittes aufgestellt und ihre Positionen als Gleis-Ist-Lage relativ zu Gleisfestpunkten definiert. Die zweite Messeinheit wird schrittweise von einem Startpunkt in Richtung zur ersten Messeinheit zum Endpunkt verfahren, wobei bei jeder Fahrtunterbrechung zur Durchführung eines Messvorganges ein Vergleich der Messdaten der Glels-IstLage mit den Messdaten der Soll-Lage durchgeführt und ein entsprechender Differenzwert errechnet sowie abgespeichert wird.
Dabei wird durch Empfang eines Positionstelegramms von Vermessungssatelliten die Position der beiden Messeinheiten relativ zueinander in einem Koordinatensystem bestimmt. Bei jeder Fahrtunterbrechung der zweiten Messeinheit wird durch jeweiligen Empfang eines weiteren Positionstele-
EMI1.1
ren wird mittels Satellitennavigation die jeweilige Differenz der Ist-Lage zur Soll-Lage eines Gleisabschnittes erfasst.
In der DE 42 26 230 A1 wird eine Vorrichtung für die Navigation eines nicht schienengebundenen Motorfahrzeuges vorgeschlagen, die dazu dient, das Motorfahrzeug längs eines optimalen Leitweges, der von dem Fahrer gewünschte Nebenstrassen und Nebenziele einschliesst, aber keine Strasse hohen Verkehrsaufkommens umfasst, zu führen. Wenn das Motorfahrzeug von dem optimalen Leitweg abweicht, wird erneut ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeuges ein optimaler Leitweg bestimmt. Diese Navigationsvorrichtung ist ausschliesslich für Kraftfahrzeuge vorgesehen.
In der EP 537 499 A 1, der EP 544 403 A 1 und in der US 5 311. 197 A sind Verfahren und Systeme zur Positionsbestimmung und Navigation von Fahrzeugen beschrieben, welche sich jedoch alle nur auf Kraftfahrzeuge beziehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Position des Zuges auf der Strecke zu ermitteln und durch Satellitennavigation laufend nachzujustleren.
Diese wird durch die Erfindung gelost, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass durch fortlaufende Integration der über eine Achse des Triebfahrzeuges erfassten Istgeschwindigkeit des Fahrzeuges die zurückgelegte Strecke vom Ausgangsort ermittelt wird, dass die zulässige Höchstgeschwindigkeit für einzelne Streckenabschnitte und die Entfernung von Streckenpunkten vom Ausgangsort in einer Streckendatenbank, sowie die durch Streckenvermessung ermittelten entsprechenden Längen- und Breitengrade zu einzelnen Punkten auf der Strecke, welche annähernd die gleiche Entfernung, z. B. 100 m, zueinander haben, In einer weiteren Datenbank, gespeichert sind, dass nach konstanten Zeitintervallen, z.
B. alle 5 Sekunden, die Position des Fahrzeuges durch die Satellitennavigation (GPS) erfasst wird, dass jeweils mit dem durch Satellitennavigation (GPS) erfassten Längen- und Breitengrad zu einer Position, den vermessenen Längen- und Breitengraden zu einzelnen Punkten auf der Strecke und der Entfernung zwischen benachbarten kartographischen Längen- und Breitengraden über eine Suchschleife mit Mlnimalwert-Algo- nthmus die Entfernung zwischen der Position und dem nähesten abgespeicherten vermessenen Streckenpunkt ermittelt wird, und damit die Integration für die zurückgelegte Strecke vom Ausgangsort justiert bzw. synchronisiert wird und dass diese neue zurückgelegte Strecke vom Ausgangsort bzw.
tatsächliche Position der Streckendatenbank zugeführt wird und die gerade zulässige Höchstgeschwindigkeit für das Triebfahrzeug in diesem Streckenabschnitt ermittelt und der Fahrzeugregelung als Sollwert vorgegeben wird. Es kann somit der Streckenfahrplan mit grösstmöglicher Genauigkeit und maximaler Ausnutzung der jeweiligen
Höchstgeschwindigkeit eingehalten werden. Bei einer Durchfahrt in Haltebahnhöfen wird die maximal zulässige Geschwindigkeit genau am Beginn des Bahnsteiges erreicht. Bei einer manuellen Geschwindig- keitsvorgabe durch den Triebfahrzeugführer ist die entsprechende zulässige Geschwindigkeit bereits wesentlich früher erreicht, wodurch keine optimale Ausnutzung des Fahrplanes erfolgt.
Weiters können im Zusammenwirken mit Streckendaten und Daten über Geschwindigkeitsbeschränkungen rechtzeitig Aktionen eingeleitet werden, welche die Arbeit des Triebfahrzeugführers vereinfachen und überwachen.
<Desc/Clms Page number 2>
Von Vorteil ist, dass für in der Streckendatenbank gespeicherte Erhöhungen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit zwischen benachbarten Streckenabschnitten die Zugänge bei der Ermittlung der gerade zulässigen Höchstgeschwindigkeit berücksichtigt wird. Dadurch Ist sichergestellt, dass auch der letzte Waggon den entsprechenden Steckenabschnitt mit der vorgeschriebenen Geschwindigkeit verlässt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass für in der Streckendatenbank gespeicherte Absenkungen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit zwischen benachbarten Streckenabschnitten ein Bremsvorhalte- und ein Bremsweg bei der Ermittlung der gerade zulässigen Höchstgeschwindigkeit berücksichtigt wird.
Nach einer Ausgestaltung wird für eine Durchfahrt In einem Haltebahnhof ein Bremsvorhalte-, ein Brems-, ein Bahnhofsvorhalte- und ein BahnhofsNachlaufweg bei der Ermittlung der gerade zulässigen Höchstgeschwindigkeit berücksichtigt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass für eine Durchfahrt bei Langsamfahrstellen, welche z. B. über Funk der Streckendatenbank übermittelt werden, ein Bremsvorhalte-, ein Bremsweg, die Länge der Langsamfahrstelle und die Zugänge bel der Ermittlung der gerade zulässigen Höchstgeschwindigkeit berücksichtigt wird.
Weiters ist von Vorteil, dass die gespeicherten Daten von Höchstgeschwindigkeit, Streckenabschnitt und Entfernung vom Ausgangsort, sowie die aktuelle Position des Zuges in einem Streckenabschnitt visualisiert werden. Dadurch erhält der Triebfahrzeugführer immer die für ihn erforderlichen Informationen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass wie an sich bekannt über die mit dem Satellitennavigationssystem (GPS) nach konstanten Zeitintervallen erfassten Positionen die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und mit den gemessenen Achsdrehzahlen verglichen wird und dass bel Überschreitung einer bestimmten Abweichung die Zugkraft der entsprechenden angetriebenen Achse solange reduziert wird, bis die Achsdrehzahl wieder mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit übereinstimmt.
Dadurch werden G) eit- und Schteudervorgänge sofort erkannt und auch schnell behoben.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass im Triebfahrzeug ein Leitrechner und ein zweiter Rechner vorgesehen sind, dass din Modul im zweiten Rechner die von einer am Triebfahrzeug angebrachten Satellitennavigationseinrichtung, die aus einer Antenne und einem Satellitenempfänger besteht, empfangenen Signale von Breiten- und Längengraden nach bestimmten Zeitinterval- len erhält, dass in diesem Rechner eine Streckendatenbank vorgesehen ist, in der Entfernungen vom Ausgaugsort zu Streckenpunkten und Höchstgeschwindigkeit für Streckenabschnitte gespeichert sind.
welche auf einem angeschlossenen Bildschirm anzeigbar sind, dass in diesem Rechner weiters ein Bremswegberechnungsmodul vorgesehen ist, der mit der Streckendatenbank verbunden ist, dass im Leitrechner ein Wegintegrator vorgesehen ist, welcher eingangsseitig mit dem Modul im zweiten Rechner und ausgangsseitig mit der Streckendatenbank verbunden ist, und dass der Bremswegberechnungsmodul den Geschwindigkeitssollwert auf die gerade zuli88ige maximale Höchstgeschwindigkeit einstellt und an die Sollwertvorgabe im Leitrechner weitergibt, wette mit einem Geschwindigkeitsregler verbunden ist. Dies ist eine mögliche Realisierung für das erfindungsgemäBe Verfahren, welche relativ einfach an das Leitsystem des Triebfahrzeuges angepasst werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen noch naher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Anordnungevariante zur Durchführung des Verfahrens und in Fig. 2 ist in einem Längen- und Breitengrad Diagramm eine fiktive Strecke mit Streckenpunkten eingetragen.
Die Anordnung in der Fig. 1 ist im Triebfahrzeug des Zuges eingebaut und besteht aus einem Leitrechner 2, einem weiteren Rechner 1 und einer Satellitennavigationseinrichtung 7 zum Empfang von Daten. Die Satellitennavigationseinrichtung 7 ist mit einem Modul 3 im Rechner 1 verbunden. Weiters ist im Rechner 1 die Streckendatenbank 4, die auf einem Bildschirm 6 visualisiert wird, vorgesehen. Der Rechner 1 weist auch noch ein Bremswegberechnungsmodul 5 auf, das über Funk Daten über Langsamfahrstellen erhalten kann, welches mit der Streckendatenbank 4 verbunden ist und an die Sollwertvorgabe 10 im Leitrechner 2 die maximal mögliche Geschwindigkeit vorgibt. Die Sollwertvorgabe 10 ist an einen Ge- schwindigkeitsregler 9, dem die Istgeschwindigkeit zugeführt wird, angeschlossen.
Der Wegintegrator 8 im Leitrechner 2, der durch die Istgeschwindigkeit des Zuges die Entfernung vom Ausgangsort ermittelt, wird durch die Satellitennavigation über den Modul 3 auf die tatsächliche Entfernung vom Ausgangsort nachjustiert. Diese Entfernung wird dann der Fahrplandatenbank 4 zugeführt.
Nach einer bestimmten Zeit wird die geographische Position des Zuges über das Satellitennavigationssystem ermittelt. Dieser Datensatz wird benutzt, um aus den Streckendaten den Datensatz mit dem zugehörigen Entfernungswert herauszusuchen.
In Fig. 2 stellen die Punkte S1 bis S5 jene die in der Streckendatenbank abgelegt sind dar. Der gerade von der Satellitennavigation ermittelte PosMORSpunkt ist Sa. Nun wird mittels Minimalwertalgorithmus derjenige Punkt auf der Strecke ermittelt der den betragsmässig geringsten Abstand zu Sa aufweist. In der Fig. ist dies S2. Der zu S2 gehörende Entfernungswert wird dann in den Wegintegrator 8 geladen, wodurch
<Desc/Clms Page number 3>
der Weg-Fehler durch Radabnützung etc. kompensiert wird.
Die Berechnung des Abstandsbetrages des Punktes Sa mit den Längen- und Breitengraden La und Ba zum Punkt Sn mit den Längen- und Breitengraden Ln und Bn erfolgt durch die Formel
EMI3.1
Dabei wird vereinfachend davon ausgegangen, dass die Längen- und Breitengrade nicht auf einer Kugeloberfläche, sondern auf einer ebenen Fläche liegen, wobei Ki und Kb die Anzahl der Kilometer pro Grad bedeuten Im Bereich von Österreich ergibt sich KI zu ca. 74 km/* und Kb zu ca. 111 km/*. Bleibt man mit der Strecke innerhalb eines begrenzten geographischen Gebietes, so bedeutet diese Vereinfachung kein Problem.
Eine Suchschleife mit Minimalwertalgorithmus dient dazu, den abstandsmässig nächsten Streckenpunkt zu finden. Dabei wird der Index (Zeiger auf die einzelnen Streckendatenpunkte) solange erhöht, solange sich der Abstand zum vorher untersuchten Punkt verringert. Erhöht sich der Abstand, wird die Suchrichtung (Index-Inkrement) umgekehrt. Wenn sich der Abstand des aktuell untersuchten Streckenpunktes zum vorherigen vergrössert, wobei vorher eine Verkleinerung festzustellen war, so ist der zuletzt untersuchte Punkt der gesuchte Streckenpunkt.