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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Erfassung bzw.
Überwachung der Position wenigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsigna- len, wobei im Schienenfahrzeug vorzugsweise kontinuierlich die Position des Schienenfahrzeuges unter Vermittlung von im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sende/Empfangs- Einrichtungen erfasst und überwacht wird und mit auf den zurückzulegenden Weg bezogenen, vorbestimmten bzw. vorgegebenen Daten verglichen wird.
Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein System zur automatischen Erfassung bzw. Überwachung der Position wenigstens eines Schie- nenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen, wobei das Schienenfahrzeug wenigstens eine Einrichtung zur Erfassung und Überwachung der Position unter Vermittlung von im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sende/Empfangs-Einrichtungen und zum Vergleichen mit auf den zurückzulegenden Weg bezogenen, vorbestimmten bzw. vorgegebenen Daten aufweist.
Im Zusammenhang mit der Problematik eines Erfassens bzw. Überwachens der Position we- nigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen sind unterschiedlichste Systeme bekannt.
So ist es beispielsweise bekannt, dass jedes Schienenfahrzeug über ein entsprechendes Steu- er- und Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere Funksystem, mit wenigstens einer Leitsta- tion verbunden ist, wobei über diese Leitstation eine Steuerung und Überwachung einer Mehrzahl von Schienenfahrzeugen in einem örtlich begrenzten Bereich erfolgt. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auf die DD 292 880 A5, die US 5 129 605 A, die WO 93/15946 A1, die DE 43 31 931 A1 und die DE 41 23 632 A1 verwiesen werden. Darüber hinaus ist es bekannt, Schienenfahrzeuge oder allgemein Fahrzeuge über eine Steuerung mittels Satelliten zu überwa- chen, wobei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die DE 42 44 624 A1 verwiesen werden kann. Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist insbesondere die Tatsache, dass jegliche Überwachung bzw.
Nachrichtenübertragung über eine Leitstelle oder dgl. erfolgt und dass somit bei unter Umständen auftretenden Fehlern in der Leitstelle bzw. bei Fehlern in der Übertra- gung zwischen der Leitstelle und einzelnen zu überwachenden Schienenfahrzeugen bzw. Fahr- zeugen eine ausreichende Sicherheit des entsprechenden Überwachungs- bzw. Erfassungssys- tems nicht mehr garantiert werden kann. Nachteilig bei derartigen bekannten Steuerungen mittels Satelliten ist weiters, dass eine Abweichung der Satellitenortung, die vom Betreiber der Satelliten beispielsweise bewusst herbeigeführt wird, durch aufwendige Zusatzeinrichtungen eliminiert werden muss, um die für die zuverlässige Ortung eines Schienenfahrzeugs erforderliche Genauigkeit zu erreichen.
Weiters kann der für eine ordnungsgemässe Ortung erforderliche, gleichzeitige Empfang von vier Satelliten nicht immer garantiert werden, wobei beispielsweise spezielle Geländeformen oder vor allem Tunnels den Satellitenempfang stören bzw. behindern können. Weiters ist im Zu- sammenhang mit Satellitenortungssystemen davon auszugehen, dass entsprechend leistungsstar- ke Sende- und Empfangsanlagen, welche für eine Weiterleitung von Signalen, beispielsweise an überregionale Empfangsstationen bzw. Leitstationen, erforderlich sind, notwendig werden.
Ein Verfahren sowie ein System der eingangs genannten Art ist beispielsweise der US 5 364 074 A, der EP 0 479 529 A2, der WO 94/05536 A1 oder der US 4 711418 A zu entneh- men, wobei versucht wird, die Position eines Schienenfahrzeugs mittels Sende- bzw. Empfang- seinrichtungen entlang der Strecke zu ermitteln und mit wegbezogenen Daten zu vergleichen.
Weiters werden bei diesen bekannten Ausführungsformen spezielle Daten an eine Leit- bzw.
Überwachungsstelle übermittelt, welche zugspezifische Daten an weitere Schienenfahrzeuge weiterleiten kann. Ergänzend wird bei der US 4 711 418 A die Abgabe von Warnsignalen an eine Leitzentrale vorgeschlagen.
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Schaffung eines Verfahrens sowie eines Systems zum Erfassen bzw. Überwachen der Position wenigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen ab, mit welchen die Zuverlässigkeit und die Ausfallssicherheit beträchtlich erhöht werden kann, wobei insbesondere Fehler in einer Leitstation bzw. Schwierigkeiten einer Nachrich- tenverbindung zwischen einem Schienenfahrzeug und einer derartigen Leitstation nicht unmittelbar zu einem gegebenenfalls vollständigen Ausfall des Systems und damit verbunden zu Sicherheitsri- siken führen.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemässe Verfahren zur automatischen Erfas- sung bzw. Überwachung wenigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten von
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Gefahrensituationen vom Schienenfahrzeug Warnsignale zumindest an in örtlichem Nahbereich befindliche, insbesondere auf von dem unmittelbar befahrenen Weg unterschiedlichem Weg fah- rende, andere Schienenfahrzeuge abgegeben werden.
Dadurch, dass im Schienenfahrzeug vor- zugsweise kontinuierlich die Position des Schienenfahrzeuges erfasst und überwacht wird und mit vorgegebenen Daten verglichen wird, kann ohne Einschaltung einer Leit- bzw. Überwachungsstati- on unmittelbar im Schienenfahrzeug die Übereinstimmung der ermittelten bzw. erfassten Daten, beispielsweise die Position, die Geschwindigkeit, die Zeit und dgl., mit einer vorgegebenen Route überwacht werden und somit unmittelbar im Schienenfahrzeug erkannt werden, ob Abweichungen zu einer vorgegebenen Route oder dgl. vorliegen.
Weiters ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass bei Auftreten von Gefahrensituationen bzw. Ab- weichungen von einer vorgegebenen Route vom Schienenfahrzeug Warnsignale zumindest an im örtlichen Nahbereich befindliche, andere Schienenfahrzeuge abgegeben werden können, so dass ein wesentliches erfindungsgemässes Merkmal darin liegt, dass eine direkte Kommunikation zwi- schen in einem örtlichen Nahbereich liegenden bzw. verkehrenden Schienenfahrzeugen möglich ist, ohne unbedingt eine übergeordnete Leit- bzw. Überwachungsstation zwischenzuschalten.
Gegenüber den Ausführungsformen des bekannten Standes der Technik ergibt sich durch diese Möglichkeit einer direkten Kommunikation zwischen in einem örtlichen Nahbereich befindlichen Schienenfahrzeugen nicht nur eine Verringerung der Übertragungszeit von eine Gefahrensituation anzeigenden Daten bzw. bei der Übertragung von Warnsignalen, sondem es lassen sich gegebe- nenfalls durch Fehler in einer Überwachungs- bzw. Leitstation auftretende, zusätzliche Sicherheits- risiken vermeiden bzw. stark minimieren. Naturgemäss kann erfindungsgemäss eine Übertragung von Meldungen von Gefahrensituationen bzw. Warnsignalen auch an entsprechende Überwa- chungs- bzw. Leitstationen übermittelt werden, um gegebenenfalls überregionale Verständigungs- möglichkeiten zur Verfügung stellen zu können.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Anordnung von Sende/Empfangs-Einrichtungen bzw. Ortungselementen im Bereich der befahre- nen Schienen kann unter Verwendung von Elementen mit sehr geringer Sendeleistung das Aus- langen gefunden werden, wobei durch derartige geringe Sendeleistungen sichergestellt wird, dass nur Fahrzeuge am zugehörigen Gleis einen entsprechenden Ortungsimpuls erhalten können. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung dieser Erfindung liegt darin, dass die Ortung eines Schienenfahr- zeugs sowohl in Längs- als auch in Querrichtung unabhängig voneinander ist. Ortungsfehler quer zur Fahrtrichtung werden daher vernachlässigbar bzw. vollständig eliminiert, während sie in Längs- richtung der Schienen im wesentlichen von der Sendekeule der entsprechenden Sendeeinrichtung abhängig werden.
Durch eine entsprechende Bündelung des Sendestrahls, beispielsweise Laser, können Ortungsfehler entsprechend gering gehalten werden. Es lässt sich somit insgesamt mit kostengünstigen Sende- und Empfangseinrichtungen das Auslangen finden, wobei eine entspre- chend genaue Ortung möglich wird und insgesamt eine Ortung mit lediglich einer einzigen Einrich- tung ohne insbesondere komplizierte Zusatzsysteme möglich wird, welche abgesehen von deren erhöhten Kosten mit steigender Fehlerhäufigkeit verbunden sind.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Systems besteht darin, dass die Möglichkeit ei- nes vollständigen Ausfalls des gesamten Systems wie bei den anderen Systemen, insbesondere bei denen, die auf Satellitenempfang basieren, vollkommen unmöglich ist, da es sich im erfin- dungsgemässen System um autonome Einheiten handelt, die entweder mobil auf Schienenfahrzeu- gen montiert sind oder stationär, wie ortsfeste Relais, im Schienenbereich oder im Haupt- und/oder Nebenleitstellen bzw. Überwachungsstellen vorgesehen sind. Diese autonomen Einheiten sorgen gemeinsam für eine automatische, individuelle und direkte Kommunikation zwischen im örtlichen Nahbereich befindlichen, anderen Schienenfahrzeugen, ortsfesten Relais, Ortungselementen, Leit- und Überwachungsstellen oder dgl.
Gefahrensituationen ergeben sich beispielsweise durch das Abweichen der Soll- und Istdaten des erfindungsgemässen Sicherheitssystems, das im Schienenfahrzeug vorgesehen ist, und kön- nen beispielsweise sein: - Liegenbleiben eines Fahrzeuges (Gefahr des Auffahrens eines folgenden Fahrzeuges) - Überfahren eines Haltepunktes oder Signals, wobei der folgende Gefahrenpunkt überfahren wird, - eine Kollision mit einem kreuzenden oder einmündenden Fahrzeug, - verspätetes Erreichen einer Kreuzungsstelle oder eines Weichenbereiches,
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- Abweichen von der vorgeschriebenen Route (andere Schiene), - unkontrolliertes Abkoppeln eines Waggons, und ähnliches.
Für eine Unterscheidung von unterschiedlichen Gefahrensituationen wird gemäss einer bevor- zugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass entsprechend unterschiedlichen Gefahrensituationen unterschiedliche Warnsignale vom Schienenfahrzeug abgegeben werden, so dass automatisch von weiteren Schienenfahrzeugen entsprechend angepasste Reaktionen veranlasst werden können, wie beispielsweise ein Notstop bei unmittelbarer Kollisionsgefahr oder eine Verringerung der Ge- schwindigkeit etc. Alternativ könnten aus der Abgabe eines weitgehend vereinheitlichten Warnsig- nals unter Berücksichtigung der wechselseitigen Position der Schienenfahrzeuge entsprechende Gegenmassnahmen abgeleitet und eingeleitet werden.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass vom Schienenfahrzeug weiters vorzugsweise kontinuierlich Daten betreffend die Position und Identifikation an im örtlichen Nahbereich befindliche, andere Schienenfahrzeuge und/oder an Überwachungs- bzw. Leitstationen abgegeben werden, so dass nicht nur in Gefahrensituationen zumindest in einem örtlichen Nahbereich befindliche, andere Schienenfahrzeuge informiert wer- den, sondern eine kontinuierliche, gegenseitige Überwachung bzw. Verständigung betreffend die wichtigsten Kenndaten der einzelnen Schienenfahrzeuge möglich wird.
Für eine weitere Erhöhung der Sicherheit wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Schie- nenfahrzeug vorzugsweise kontinuierlich von anderen im örtlichen Nahbereich befindlichen Schie- nenfahrzeugen Daten betreffend die Position und Identifikation dieser Schienenfahrzeuge emp- fängt und mit den vorbestimmten bzw. vorgegebenen Daten betreffend den zurückzulegenden Weg vergleicht und auf mögliche Gefahrensituationen überprüft, wie dies einer weiteren bevorzug- ten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens entspricht, wobei eine derartige kontinu- ierliche Kommunikation mit in einem örtlichen Nahbereich befindlichen, anderen Schienenfahrzeu- gen nicht zwingend ist.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit wird darüber hinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass vor- zugsweise kontinuierlich eine Überprüfung der Verfügbarkeit des Warnsystems und/oder eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit von im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sen- de/Empfangs-Einrichtungen vorgenommen wird und bei Auftreten eines Fehlers Wamsignale abgegeben werden und/oder ein Anhalten des Schienenfahrzeugs bewirkt wird. Eine derartige Überprüfung bzw. Überwachung der Verfügbarkeit des Warnsystems und eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sende/Empfangs- Einrichtungen ermöglicht eine weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit des gesamten Systems, wobei beispielsweise folgende Situationen eines Ausfalls eines Empfangssystems unterschieden werden müssen.
Wie bereits erwähnt, ist ein Gesamtausfall des erfindungsgemässen Systems nicht möglich. Ein möglicher Ausfall kann entweder in einem Teil des Systems, welcher sich im Schienenfahrzeug befindet, auftreten oder an einem Ortungselement oder einem ortsfesten Relais. In allen Fällen kann in den obengenannten Einzel-Einheiten des erfindungsgemässen Sicherheitssystems ein Selbstüberwachungssystem, gekoppelt mit einem eigenen Sender und/oder akusto-optischen Signalen, eingebaut werden. Dieses Selbstüberwachungssystem sendet bei einem Ausfall an im örtlichen Nahbereich befindliche Schienenfahrzeuge, ortsfeste Relais und/oder an Leit- und Über- wachungsstellen beispielsweise codierte Warnsignale, welche den aufgetretenen Zwischenfall identifizieren und melden.
Neben einer derartigen Überprüfung der Verfügbarkeit des Warnsystems müssen auch die im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sende/Empfangs-Einrichtungen regelmässig überwacht und auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft werden, wobei in diesem Zusammenhang für den Fall eines Auftretens eines Fehlers an einer Sende/Empfangs-Einrichtung, beispielsweise eine Meldung an eine Leitstation erfolgen kann. Falls mehrere Schienenfahrzeuge jeweils eine Störung bzw. eine Fehlfunktion eines speziellen Sende- bzw. Empfangselements liefern, ist davon auszu- gehen, dass diese Sende/Empfangs-Einrichtung defekt ist, so dass eine Behebung eines Schadens veranlasst werden muss.
Weiters kann bei an einer speziellen Position angeordneten Sen- de/Empfangs-Einrichtung bei einem Ausfall derselben unmittelbar ein Abbremsen eines entspre- chenden Schienenfahrzeugs zur Vermeidung von potentiellen Unfällen erforderlich sein.
Für eine weitere Überprüfung des Systems und einen Vergleich von vorhandenen Daten mit
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der vorgesehenen Strecke ist gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Speicherung zumindest der Daten der vorangehenden Sende/Empfangs-Einrichtung vorge- nommen wird und diese Daten gemeinsam mit Identifikationsdaten des Schienenfahrzeugs bei Abgabe eines Warnsignals abgegeben werden. In diesem Zusammenhang lassen sich auch bei- spielsweise von einer Leitstation vorzunehmende Planänderungen berücksichtigen und erforderli- chenfalls bestätigen.
Im Zusammenhang mit einer derartigen Selbstüberwachung der Verfügbarkeit des Warnsys- tems und einer Überprüfung der Funktionsfähigkeit der einzelnen Sende/Empfangs-Einrichtungen kann insbesondere an speziellen Positionen das Vorsehen von entsprechenden redundanten Systemen, welche sich gegebenenfalls selbst überwachen, ebenfalls vorgesehen sein.
Für eine ordnungsgemässe und genaue Festlegung der Position der im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sende/Empfangs-Einrichtungen wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die im Bereich der befahrenen Schienen angeordneten Sende/Empfangs-Einrichtungen mit einer Codierung, beispielsweise geographischen Netzkoordi- naten, ausgebildet werden, wobei neben geographischen Netzkoordinaten beispielsweise zusätz- lich auch eine Streckennummer und Gleisbezeichnung oder ähnliche Identifikationsmerkmale vorgenommen werden können. Eine derartige eindeutige Identifizierung von Sende- und Emp- fangseinrichtungen im Bereich der befahrenen Schienen erlaubt auch einen Aufbau eines län- derübergreifenden Systems bei entsprechender Codierung der Schienen und Gleise in einem überregionalen Bereich.
Eine Codierung bzw. Überprüfung der Sende/Empfangs-Einrichtungen kann auch derart erfol- gen, dass die im Bereich der Gleise vorgesehenen Anlagen beispielsweise durch einen Laser abgetastet werden und somit unmittelbar eine Überprüfung vorgenommen werden kann, ohne dass eine weitere Kommunikation zwischen den Anlagen im Gleisbereich und den Anlagen im Schie- nenfahrzeug vorgesehen sein muss.
Um insbesondere im internationalen Reiseverkehr eine zuverlässige Kommunikation bzw. Da- tenübertragung zwischen verschiedenen Systemen von Schienenfahrzeugen sicherstellen zu können, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Warnsignale auf vorzugsweise internationalen Alarm- oder Warnfrequenzen übertragen werden.
Neben dem oben erörterten, erfindungsgemässen Verfahren zum Erfassen bzw. Überwachen der Position wenigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen wird zur Lösung der obengenannten Aufgabe darüber hinaus ein System zum Erfassen bzw. Überwachen der Position wenigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen der ein- gangs genannten Art vorgeschlagen, welches im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass weiters eine Einrichtung zur Abgabe und zum Empfangen von Warnsignalen zumindest an in örtlichem Nahbereich befindliche, insbesondere auf von dem unmittelbar befahrenen Weg unter- schiedlichem Weg fahrende, andere Schienenfahrzeuge bei Auftreten von Gefahrensituationen vorgesehen ist.
Mit dem erfindungsgemässen System gelingt somit eine zuverlässige Überwachung der Route eines Schienenfahrzeuges sowie ein Vergleich mit vorgegebenen Parametern einer zu befahrenden Strecke als auch im Fall eines Auftretens bzw. Erkennens von Gefahrensituationen zumindest die unmittelbare Abgabe von Warnsignalen an in einem örtlichen Nahbereich befindli- che, andere Schienenfahrzeuge und gegebenenfalls zusätzlich an Überwachungs- bzw. Leitstatio- nen.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen System wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass die im Bereich der Schienen angeordneten Einrich- tungen wenigstens eine Einheit zur Abgabe eines die Position der Einrichtung anzeigenden Signals bzw. einer Codierung, beispielsweise von geographischen Netzkoordinaten, aufweisen, wodurch eine einfache Überwachung der Position einen Schienenfahrzeuges beim Befahren einer Strecke gelingt, wobei in diesem Zusammenhang darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen wird, dass zu- sätzlich eine Einheit zum Empfangen und Speichern von Kenndaten des Schienenfahrzeuges vorgesehen ist.
Gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Systems wird vorgeschlagen, dass am Schienenfahrzeug Einrichtungen zur Erfassung und Überwachung der Position sowohl im vorderen Bereich, insbesondere in der Lokomotive oder dem Antriebselement,
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als auch im hinteren Bereich, insbesondere am letzten Waggon, vorgesehen sind, wodurch insbe- sondere bei langen Güterzügen, welche gegebenenfalls entsprechend langsam unterwegs sind, die für das Befahren eines vorgegebenen Streckenabschnittes erforderliche Zeit berücksichtigt werden kann und gleichzeitig eine Überwachung der Vollständigkeit des gesamten Zuges überprüft werden kann.
Neben einer Überprüfung auf Vollständigkeit des Zuges lässt sich derart auch bei- spielsweise beim Überfahren von Weichen eine erhöhte Kontrolle und Sicherheit erzielen, da sowohl für den Anfang als auch für das Ende des Schienenfahrzeuges das korrekte Befahren der Weiche überwacht werden kann. Es wird hiebei eine Steuerung und Überwachung als günstig angesehen, bei welcher das Vorderende des Schienenfahrzeugs einem Einschaltzustand und das Hinterende einem Ausschaltzustand entspricht, sodass derart immer sichergestellt ist, dass ein Schienenfahrzeug beispielsweise eine Kreuzung vollständig verlassen hat, bevor eine Freigabe der Strecke erfolgt.
Durch eine automatisierte Überwachung lässt sich ein entsprechender Kontakt zwischen den Systemen in einzelnen Schienenfahrzeugen herstellen oder auch erkennen, falls ein Schienenfahr- zeug nicht mit dem erfindungsgemässen System ausgestattet ist.
Für eine automatisierte und vereinfachte Überwachung und Steuerung ist darüberhinaus vor- gesehen, dass im Schienenfahrzeug die Einrichtungen zur Erfassung und Überwachung der Positi- on, zum Vergleichen mit streckenbezogenen Daten und zum Abgeben und zum Empfangen von Warnsignalen mit einer gemeinsamen Steuer- und Rechnereinheit gekoppelt oder vorzugsweise in dieser integriert sind, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä- #en Systems entspricht.
Für eine automatisierte Steuerung bzw. Möglichkeit zur Vermeidung von Unfallsituationen beim Erkennen von potentiellen Gefahrensituationen wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausfüh- rungsform des erfindungsgemässen Systems vorgeschlagen, dass die Einrichtung zur Abgabe und zum Empfangen von Warnsignalen mit Antriebseinrichtungen des Schienenfahrzeuges koppelbar ist und bei Auftreten von Gefahrensituationen eine Beeinflussung von Antriebsparametern des Schienenfahrzeuges, beispielsweise ein Abbremsen, durchführbar ist, sodass beispielsweise bei Erkennen von Gefahrensituationen durch Beeinflussen der Fahrtparameter, beispielsweise durch ein Abbremsen, selbsttätig und automatisiert gesteuert ohne Verzögerungen Unfallsituationen vermieden werden können,
wobei sich derartige Verzögerungen beispielsweise durch nicht auto- matische Verständigungssysteme zwangsläufig ergeben würden.
Wie oben bereits angedeutet, gelingt es im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie des erfindungsgemässen Systems, mit einfachen Sende- und Empfangseinrichtungen mit geringer Leistung das Auslangen zu finden, wobei in diesem Zusammenhang gemäss einer weiters bevor- zugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, dass die im Bereich der Schienen angeordneten Einrichtungen Transponder und/oder Einrichtungen für eine Lasermarkierung umfassen. Für eine einfache Übertragung der Signale bzw. Warnsignale wird gemäss einer weiters bevorzugten Aus- führungsform vorgeschlagen, dass die Übertragung von Signalen, insbesondere Warnsignalen, über eine Funk- oder Kabelverbindung, insbesondere ein Glasfaserkabel, bzw. über die Schiene erfolgt.
Um jederzeit eine Überprüfung bzw. Überwachung betreffend die Funktionstüchtigkeit bzw. die Einsatzbereitschaft des erfindungsgemässen Systems zu ermöglichen, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass am bzw. im Schienenfahrzeug zusätzliche Anzeigen, insbesondere Lichtsignaleinrichtungen, für die Anzeige der Funktionstücktigkeit des Systems vorgesehen sind. Derart ist eine leichte, insbesondere visuelle Überwachung betreffend die Betriebsbereitschaft des Systems möglich, wobei beispielsweise entsprechende Lichtanzeigen sowohl aussen am Schienenfahrzeug eine Überprüfung bei einer Durchfahrt von Bahnhöfen als auch in den Waggons eine Beruhigung der Fahrgäste darstellen können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dar- gestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemässen System zur Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Systems zum Erfassen bzw. überwachen der Position wenigstens eines Schienenfahrzeuges zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der unterschiedlichen Signal- bzw. Funkverbindungsele-
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mente ;
Fig. 3 schematisch die Möglichkeiten einer Verbindung eines Schienenfahrzeuges mit Sende- bzw.
Empfangsstationen bzw. einer übergeordneten Leit- bzw. Überwachungsstation;
Fig. 4 ein Blockdiagramm für ein erfindungsgemässes System zum Erfassen bzw. Überwachen der Position wenigstens eines Schienenfahrzeuges und zur Abgabe von Warnsignalen zur Durch- führung des erfindungsgemässen Verfahrens mit weiteren einsetzbaren Sende- und Empfangsein- richtungen ; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Übertragung von Signalen zwischen Schienenfahr- zeugen.
Mit dem System zum Erfassen bzw. Überwachen der Position wenigstens eines Schienenfahr- zeuges und zur Abgabe von Warnsignalen gelingt eine frühzeitige Abgabe von Warnsignalen und die Vermeidung von Unfällen durch eine direkte Kommunikation zwischen in einem unmittelbaren, örtlichen Nahbereich befindlichen Schienenfahrzeugen unter Zuhilfenahme von direkten Verbin- dungen unter Verwendung insbesondere internationalen Alarm- oder Warnfrequenzen.
In diesem Zusammenhang ist in Fig. 1 mit 22 eine Lokomotive bezeichnet, welche eine sche- matisch mit 21 bezeichnete Strecke befährt, wobei in der Strecke, beispielsweise zwischen den Schienensträngen und den Schwellen eine Vielzahl von Sendern 18 angeordnet sind, welche in weiterer Folge noch detailliert erörtert werden. In der Lokomotive 22 sind entsprechende Emp- fangs- und gegebenenfalls Sendeeinrichtungen integriert, welche unter Bezugnahme auf Fig. 4 noch detailliert erörtert werden. Weiters ist auch im mit 22' bezeichneten, letzten Abschnitt bzw. letzten Waggon des Zuges eine Empfangseinrichtung angeordnet, sodass insbesondere bei langen Zügen die für das Durchfahren einer Strecke erforderliche Zeit berücksichtigt werden kann und gegebenenfalls gleichzeitig die Vollständigkeit des Zuges bzw. das ordnungsgemässe Befahren von Weichen überwacht werden kann.
Durch ein Vergleichen von den von Sendern 18 abgegebenen und von den entsprechenden Empfangseinrichtungen sowohl in der Lokomotive 22 als auch von gegebenenfalls im letzten Waggon 22' angeordneten Signalempfangseinrichtungen mit vorgegebenen Daten betreffend den zurückzulegenden Weg gelingt eine einfache Überprüfung eines ordnungsgemässen Verkehrs, wobei bei Auftreten von Gefahrensituationen bzw. Abweichungen von den vorgegebenen Daten eine Signalabgabe ermöglicht wird, wie dies unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren noch näher erörtert werden wird. In diesem Zusammenhang ist in Fig. 1 mit 30 schematisch die Abgabe von Warnsignalen angedeutet, während 24 eine Empfangsantenne andeutet.
In den Fig. 2 und 3 sind für gleiche Bestandteile die Bezugszeichen der vorangehenden Figur beibehalten worden. So bezeichnet 24 wiederum eine Empfangseinheit an einem wiederum mit 22 bezeichneten Schienenfahrzeug, welches sich entlang der Strecke 21 beispielsweise in Richtung des Pfeils 32 bewegt. Weiters ist beispielsweise in Fig. 3b eine Überwachungs- bzw. Leitstation 27 sowie eine zusätzliche Sendeeinheit 26 angedeutet.
In den Blockdiagrammen gemäss Fig. 4 ist insbesondere die Verarbeitung und Abgabe von ent- sprechenden Steuersignalen beim Befahren einer Strecke näher angedeutet. In Fig. 4 ist hiebei mit 1 eine Rechen- bzw. Steuereinheit bezeichnet, wobei über Leitungen 10,11 aus den Duplex- Einheiten 3,4 Signale an die Recheneinheit 1 übertragen werden. Die Duplex-Einheiten 3,4 ste- hen hiebei in Verbindung mit den Sendeeinheiten 18, welche in der Strecke integriert sind. Weiters werden der Recheneinheit 1 über eine Steuerleitung 9 Signale einer Duplex-Einheit 8 übermittelt, wobei die Duplex-Einheit 8 mit einer Duplex-Einheit 19 in Verbindung steht. 5,6 und 7 in Fig. 4 bezeichnen schematisch vorgegebene Daten betreffend den zurückzulegenden Weg, welche über Steuerleitungen 12,13 und 14 der Recheneinheit 1 zur Verfügung gestellt werden.
Hiebei ist 5 beispielsweise ein Zeitgeber, 6 ist beispielsweise eine elektronische Landkarte, in welcher ein Schienennetz mit entsprechenden geografischen Daten und der Position der einzelnen Sendeein- heiten 18, wie sie in der Strecke integriert sind, dargestellt, während 7 einen detaillierten Strecken- plan für den zurückzulegenden Weg bezeichnet, welche mit einer weiteren Sende- und Empfangs- einheit 17 koppelbar ist. Durch einen Vergleich der durch die Einheiten 3 und 4 zur Verfügung gestellten, tatsächlichen Positionsdaten mit den durch 5,6 und 7 der Recheneinheit zur Verfügung gestellten Daten kann somit unmittelbar die Übereinstimmung des vom Schienenfahrzeug 22 zurückgelegten Weges mit den vorgegebenen und vorgespeicherten Daten ermittelt werden.
Die in der Strecke vorzusehenden Einheiten 18,19 können hiebei entsprechend vor Eingriffen geschützt
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und gegebenenfalls entfernbar, beispielsweise nach Art einer black-box ausgebildet sein. Weiters können entsprechende Codierungen für die Strecke, die Position der Sendeeinheiten 18 und dgl. vorgesehen sein.
Darüberhinaus hat der Sender 19 in Fig. 4 eine zusätzliche Funktion. Er überprüft, ob das vor- beifahrende Schienenfahrzeug über ein erfindungsgemässes Sicherheitssystem verfügt und ob es funktioniert. Als "Problemfahrzeug" gilt entweder ein Fahrzeug ohne Sicherheitssystem oder ein Fahrzeug, dessen Sicherheitssystem funktionsuntüchtig ist. Um die "Problemfahrzeuge" zu erken- nen, ist es notwendig, am Beginn der Strecke, die mit Ortungspunkten des erfindungsgemässen Sicherheitssystems ausgerüstet ist, an ortsfesten Gefahrenpunkten, z.
B. nach der letzten Weiche eines Bahnhofes, vor und nach Weichen, Kreuzungen und/oder anderen, schienengleichen Über- gängen etc., ein "Anmeldesystem" (Fig. 4, Sender 19 und 20) zu installieren, um einen "Problem- zug" zu erkennen und notfalls Warnsignale abzugeben, wobei dies wie folgt passiert: Falls der Sender 19 (nur für Frage und Antwort vom Zug) von dem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug keine Antwort auf seine codierten, gesendeten Signale bekommt, erkennt er es als "Problemzug" und veranlasst die Aktivierung des Senders 20, der über Funk und/oder Nachrichtenkabel codierte Warnsignale z. B. an im Nahbereich befindliche Züge, ortsfeste Relais und Haupt- und/oder Neben- leit- und -überwachungsstellen sendet. Der Sender 19 kann auch die Aktivierung von optischen und akustischen Signalen veranlassen.
Der Sender 19 kann durch ein vorbeifahrendes Schienen- fahrzeug, beispielsweise mittels der an sich bekannten Magnetrelais, Magnetschienenkontakt, Radsensor und ähnlichem, aktiviert werden. Durch diese Aktivierung sendet der Sender 19 ein Signal über die Antenne 23 an das vorbeifahrende Schienenfahrzeug, wobei er, falls er von dem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug keine Antwort auf diese codierten, gesendeten Signale be- kommt, dieses als "Problemzug" erkennt, der entweder über kein oder kein funktionstüchtiges Sicherheitssystem verfügt.
Weiters ist mit 2 in Fig. 4 eine Duplex-Empfangseinheit angedeutet, über welche entsprechen- de Informationen von in einem örtlichen Nahbereich befindlichen, anderen Schienenfahrzeug empfangen werden bzw. über welche Daten des Schienenfahrzeuges aus der Recheneinheit 1 an in einem örtlichen Nahbereich befindliche, weitere Schienenfahrzeuge übermittelt werden können, wobei Signalleitungen mit 15 und 16 angedeutet sind. Aus einem Vergleich der zur Verfügung gestellten Daten über die Duplex-Einheiten 3 und 4 mit den vorgegebenen Daten 5,6 und 7 sowie den von anderen Schienenfahrzeugen über die Einheit 2 empfangenen Daten lassen sich somit unmittelbare Aussagen über gegebenenfalls mögliche Gefahrensituationen ermitteln, wobei bei Auftreten derartiger Gefahrensituationen entsprechende Warnsignale, wie sie durch 31 angedeutet sind, abgegeben werden.
Weiters kann über die Einheit 1 bei Empfang von eine Gefahrensituation anzeigenden Signalen unmittelbar eine Beeinflussung beispielsweise von Antriebseinrichtungen des Schienenfahrzeuges erfolgen, sodass automatisch ein Abbremsen vorgenommen werden kann.
Die Sendeeinheiten 18 bzw. 19, welche in der Strecke integriert sind, können hiebei neben der exakten Position auch eine entsprechende Codierung aufweisen, um eine vereinfachte Überwa- chung der Position eines Schienenfahrzeuges zu ermöglichen. In Fig. 4 ist hiebei zusätzlich ange- deutet, dass neben der Einheit 19 auch ein Sender 20 vorgesehen sein kann, welcher bei einem Erkennen von Problemen im Zusammenhang mit einem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug unmit- telbar über die Antenne 23, welche auch in Fig. 3b schematisch angedeutet ist, zusätzlich eine Verständigung bzw. das Auslösen eines Alarms an eine Überwachungsstation oder einen Sender 26 bzw. 27 ermöglicht, wobei von dem Sender 20 entsprechende Warnsignale abgegeben werden.
In diesem Zusammenhang lässt sich auch erkennen, ob ein Schienenfahrzeug nicht mit einem derartigen System ausgerüstet ist bzw. ein Systemausfall vorliegt. Neben Funksignalen ist auch eine Signalübertragung über Kabel oder eine Abgabe von Lichtsignalen möglich, falls eine Funk- übertragung, wie beispielsweise in einem Tunnel, neben Militärstützpunkten oder Flughäfen, schwer oder nicht durchführbar ist oder Lichtsignale unterstützend eingesetzt werden sollen.
Das erfindungsgemässe System kann hiebei ohne weiteres in bereits bestehende Schienennet- ze und Schienenfahrzeuge mit geringen Kosten und einfach unter Verwendung an sich bekannter Sende- und Empfangseinheiten integriert werden, wobei insbesondere durch Verwendung interna- tionaler Alarm- oder Warnfrequenzen auch eine einfache Abstimmung zwischen gegebenenfalls aus unterschiedlichen Ländern stammenden Zugsystemen möglich wird. Es werden hiebei nur sehr kleinbauende Geräte mit geringem Stromverbrauch benötigt, welche gegebenenfalls für die in
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die Strecke integrierten Elemente mit Solarzellen oder Langzeitbatterien betrieben werden können, wodurch bei Gewährleistung effektiver Leistung und hoher Funktionsdauer eine Unabhängigkeit von einer externen Energiezufuhr, beispielsweise über elektrische Leitungen möglich wird.
Durch Integrierung von entsprechenden Duplex-Einheiten in ortsfeste Relais bzw. Sendeeinheiten lässt sich weiters die Montage und der Einsatz vereinfachen.
Das erfindungsgemässe System und insbesondere die in Fig. 4 angedeutete, in einem Schie- nenfahrzeug anzuordnende Sende- und Empfangseinheit, welche über die einzelnen Bauteile im wesentlichen die Überwachung und Steuerung vornimmt, kann gegebenenfalls auch in einer tragbaren Einheit vorgesehen werden, sodass Schienenfahrzeuge entweder leicht nachgerüstet werden können oder beispielsweise im grenzüberschreitenden Verkehr einfach in noch nicht mit dem erfindungsgemässen System ausgerüsteten Schienenfahrzeugen dieses System aufgenom- men werden kann, um eine entsprechende Kontaktierung anderer Schienenfahrzeuge unter einem genormten System zu ermöglichen.
Weiters lässt sich mit an sich bekannten Einrichtungen auf zuverlässige Weise eine Übertra- gung der Signale entweder in Form lediglich von Warnsignalen oder eine kontinuierliche Übertra- gung von Daten der einzelnen Schienenfahrzeuge an in einem örtlichen Nahbereich befindliche, weitere Schienenfahrzeuge oder zusätzlich an übergeordnete Leit- oder Überwachungsstationen durchführen.
In Fig. 5 ist schematisch eine Kreuzungssituation an einer Mehrzahl von Gleisen 34,35 und 36 dargestellt, wobei die Gleise 34 und 35 parallel zueinander verlaufen und ein Gleis 36 kreuzen.
Eine derartige Kreuzung stellt für das erfindungsgemässe System einen zu überwachenden bzw. zu erkennenden, ortsfesten Gefahrenpunkt dar, an welchem beispielsweise wenigstens zwei Schie- nenfahrzeuge aufeinandertreffen können. Andere ortsfeste Gefahrenpunkte sind beispielsweise Eisenbahnkreuzungen mit Strassen oder andere, schienengleiche Übergänge. Demgegenüber stellen variable Gefahrenpunkte Situationen dar, wobei beispielsweise ein Schienenfahrzeug unter Umständen aufgrund eines Fehlers oder Ausfalls stehenbleibt oder einen Haltepunkt oder ein Signal überfährt, sodass eine Kollision mit nachfolgenden oder voranfahrenden Schienenfahrzeu- gen möglich wird.
Die einzelnen Schienenfahrzeuge müssen hiebei in der Lage sein zu erkennen, ob ein einlangendes Warnsignal eines in der Nähe befindlichen Schienenfahrzeugs für die Fortset- zung der Fahrt relevant ist oder ob beispielsweise aus dem Grund, dass das Schienenfahrzeug einen Gefahrenpunkt bereits passiert hat, keinerlei Reaktion notwendig ist.
Im Zusammenhang mit der Überwachung von ortsfesten Gefahrenpunkten kann eine Überwa- chung von schienengleichen Übergängen beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Raumüber- wachung oder Überwachung eines derartigen Übergangs mit Lichtschranken, induktiven Schleifen oder Wägeeinrichtungen erfolgt, sodass beispielsweise ein hängengebliebenes, ein Gleis nicht vollständig verlassendes Fahrzeug detektiert werden kann und derart durch Abgabe von entspre- chenden Signalen über die im Bereich der Gleise angeordneten Sende/Empfangs-Einrichtungen eine entsprechende Gegenmassnahme für sich nähernde Schienenfahrzeuge ähnlich wie einer bekannten, automatisierten Überwachung bei einem Annähern an eine automatisch schliessende Schrankenanlage ermöglicht wird.
Wenn ein Strassenfahrzeug auf einer Eisenbahnkreuzung ste- henbleibt, ist es somit möglich, ein Warnsignal an im Nahbereich hinzukommende Schienenfahr- zeuge, beispielsweise durch den Einsatz zur geschwindigkeitsabhängigen Einschaltung von Ei- senbahnkreuzungs-Sicherungsanlagen, zu senden. Ebenso wäre der geschwindigkeitsabhängige Selbststellbetrieb, wobei das Fahrzeug beim Stellwerk selbsttätig die Einstellung der Zugfahrsstra- #e veranlasst, wodurch sich eine grosse Entlastung des Bedieners der Sicherungsanlage von Routi- nearbeit ergibt, möglich.
So ist bei dem in Fig. 5 dargestellten Schaubild davon auszugehen, dass das mit 37 schema- tisch angedeutete Schienenfahrzeug, welches sich in Richtung des Pfeils 38 bewegt, Warnsignale, wie sie durch die Pfeile 39 angedeutet werden, ausgibt. Für ein Schienenfahrzeug 40, welches sich in Richtung des Pfeils 41 bewegt, sind die erhaltenen Warnsignale nicht mehr relevant, da das Schienenfahrzeug 40 den Kreuzungspunkt zwischen den Schienen 34 und 36 bereits passiert hat.
Demgegenüber sind jedoch die ausgegebenen Warnsignale des Schienenfahrzeugs 37 für ein weiteres Schienenfahrzeug 42, welches sich ebenfalls in Richtung des Pfeils 41 bewegt, von Interesse, um eine Kollision im Bereich der Kreuzung zwischen den Schienen 34 und 36 zu ver- meiden. Für den Fall, dass ein weiteres Schienenfahrzeug 43 auf dem Gleis 35 ebenfalls die Warn-
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signale empfangen kann, sind auch für dieses Schienenfahrzeug diese Warnsignale nicht mehr relevant.
Demgegenüber sind jedoch für die weiteren Schienenfahrzeuge 44 und 45, welche sich entsprechend dem Pfeil 46 dem Schienenfahrzeug 37 annähern, auch diese Warnsignale relevant, sodass entweder ein unmittelbares Bremsen sämtlicher Fahrzeuge bewirkt werden muss oder zu- mindest versucht werden muss, dass die Fahrzeuge 44 und 45 beispielsweise auf das Gleis 35 über entsprechende, nicht näher dargestellte Weichen ausweichen können.
Im Bereich der Gleise bzw. Schienen 34,35 und 36 sind hiebei in regelmässigen Abständen entsprechende Sende- und Empfangseinrichtungen zur Positionsfeststellung angeordnet, wobei eine dieser Sende- und Empfangseinrichtungen mit 47 bezeichnet ist.
Diese Sende- und Empfangseinrichtungen 47 können hiebei neben den geographischen Netz- koordinaten zusätzlich Daten über eine Gleisnummer und dgl. beinhalten, wobei bei entsprechend überregionaler Numerierung der Gleisanlagen auch beispielsweise länderübergreifende Systeme erstellt werden können.
Eine spätere Einstellung bzw. Änderung von Fahrplänen bzw. von Sollwerten, insbesondere in den Schienenfahrzeugen, ist einfach und leicht, beispielsweise von Haupt- und/oder Nebenleit- und -überwachungsstellen, mittels der an sich bekannten Funkmethoden über die Sendung von codier- ten Signalen an den im Schienenfahrzeug integrierten, erfindungsgemässen Systemteil durchführ- bar, um die gewünschte Einstellung bzw. Änderung automatisch durchzuführen, wobei die Haupt- und/oder Nebenleit- und -überwachungsstellen eine rückbestätigte Antwort vom System erhalten müssen (automatische Übermittlung einer Änderung). Eine zusätzliche Möglichkeit besteht darin, dass der Lokführer beispielsweise per Funk einen Änderungsbefehl erhält, wobei Vorkehrungen getroffen werden müssen, um jegliche Missverständnisse zu eliminieren.
Die Zulassung einer solchen Änderung kann nur mittels eines einmalig zu verwendenden Passworts, das er mittels Funk, Internet und/oder dgl. von der Haupt- und/oder Nebenleitstelle erhalten hat, ermöglicht werden. Der Lokführer muss durch eine unverzügliche Rückmeldung an die Haupt- und/oder Ne- benleitstelle die erhaltene Information bestätigen, vorzugsweise schriftlich, z. B. über Internet, oder auch mündlich, um jede Art von Missverständnis zu eliminieren und somit die Sicherheit zu gewähr- leisten.
Wenn ein Schienenfahrzeug stehenbleibt und längere Zeit nicht weiterfährt bzw. keine Erlaub- nis für eine Weiterfahrt erhält, gibt es wiederum Warnsignale ab, um gegebenenfalls nachkom- mende Schienenfahrzeuge von dem unveränderten Halt zu informieren.
Ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass auf einer Schalttafel in der Fahrdienstleitung oder auf Bildschirmen der gegenwärtige Aufenthaltspunkt eines Schienenfahrzeugs während seiner Route festgestellt werden kann und nicht nur, wie gegenwärtig üblich, beispielsweise mittels Funk zwi- schen Schienenfahrzeug, Bahnhöfen und Überwachungsstellen. Eine solche Ortung kann ohne jeglichen Kontakt per Funk oder ohne die Verwendung eines Kommunikationselements und somit ohne Ablenkung des Lokführers durchgeführt werden, d. h. wenn keine Warnmeldung aus dem Schienenfahrzeug empfangen wird, bedeutet das, dass ein Zug planmässig und ohne Zwischenfall seine Route passiert hat bzw. zwischen den als Soll-Ortungspunkten definierten Punkten unter- wegs ist.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur automatischen Erfassung bzw. Überwachung der Position wenigstens eines
Schienenfahrzeuges (22) und zur Abgabe von Warnsignalen, wobei im Schienenfahrzeug (22) vorzugsweise kontinuierlich die Position des Schienenfahrzeuges (22) unter Vermitt- lung von im Bereich der befahrenen Schienen (21) angeordneten Sende/Empfangs-
Einrichtungen (18,19) erfasst und überwacht wird und mit auf den zurückzulegenden Weg bezogenen, vorbestimmten bzw. vorgegebenen Daten verglichen wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei Auftreten von Gefahrensituationen vom Schienenfahrzeug (22) Warnsig- nale zumindest an in örtlichem Nahbereich befindliche, insbesondere auf von dem unmit- telbar befahrenen Weg unterschiedlichem Weg fahrende, andere Schienenfahrzeuge ab- gegeben werden.