AT526192A1 - Gleisgenaue Verortung spurgebundener Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verortung von schienengebundenen Fahrzeugen auf einem Fahrabschnitt (2), insbesondere einem Schienenköper oder Bahndamm, umfassend eine Anzahl von Gleisen (1; 1a ... 1d), - wobei entlang des Fahrabschnitts (2) mittels eines Wellenleiters (3) Messwerte zur Charakterisierung von Vibrationen oder Druckänderungen an einer Vielzahl von entlang des Wellenleiters (3) angeordneten Ortspunkten (M1 ... Mx) bestimmt werden, - wobei der Wellenleiter (3) entlang des Fahrabschnitts (2) angeordnet und von den vom Fahrabschnitt (2) ausgehenden Erschütterungen, Vibrationen oder Druckänderungen betroffen ist, - wobei zumindest ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter (3) eingespeist wird und zumindest ein durch Rückstreuung des zumindest einen elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster (P; Pa ... Pd) detektiert und einer Auswertung unterzogen wird, - wobei zu vorgegebenen Zeitpunkten, insbesondere mit einer Wiederhol-Frequenz zwischen 100 Hz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 2 und 4 kHz, jeweils ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter (3) abgegeben wird, und die aus dem Wellenleiter (3) zurückkehrende elektromagnetische Welle gemessen wird, - wobei die Messwerte von einer Sensoreinrichtung (4) erfasst werden, - wobei entsprechend der zeitlichen Verzögerung der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle die Messwerte jeweils einem Ortspunkt (M1 ... Mx) entlang des Fahrabschnitts (2) zugeordnet werden, und - wobei die Stärke und/oder die Phase und/oder die Energie der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle als Messwert zur Charakterisierung von Vibrationen oder Druckänderungen im betreffenden Ortspunkt (M1 ... Mx) herangezogen wird, wobei - der Wellenleiter (3) an zumindest einem Querführungsabschnitt (Q; Q1... Qn) entlang des Fahrabschnitts (2), insbesondere unter dem Schienenköper oder Bahndamm hindurch, quer in einem Winkel, insbesondere quer in einem Winkel von 90°, zum Fahrabschnitt (2) sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts (2) erstreckend geführt ist, und - die Messwerte der Ortspunkte (M1 ... Mx) in dem Querführungsabschnitt (Q; Q1... Qn) für die Verortung des Fahrzeugs, insbesondere quer zum Fahrabschnitt (2), herangezogen werden und daraus das Gleis (1; 1a ... 1d), auf dem sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt (2) bewegt, ermittelt wird.

Description

Für einen sicheren Betrieb von spurgebundenen Fahrzeugen wie beispielsweise Zügen, Magnetschienenbahnen, etc. ist eine genaue Echtzeit-Verortung alle Fahrzeuge im Schienennetz von großer Bedeutung.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Verortung von spurgebundenen Fahrzeugen längs des Fahrwegs mittels Distributed Acoustic Sensing (DAS) bekannt (siehe z.B.: Lienhart W, Wiesmeyr C, Wagner R, Klug F, Litzenberger M, Maicz D (2016) Condition monitoring of railway tracks and vehicles using fibre optic sensing techniques. Proc. International Conference on Smart Infrastructure and Construction (ICSIC), Cambridge, ICE Publishing: 45-50; Pan, Z., Liang, K., Ye, Q., Cai, H., Qu, R., & Fang, Z. (2011). Phasesensitive OTDR system based on digital coherent detection. 2011 Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition (ACP), 1-6. https://doi.org/10.1117/12.905657; Shi, Y., Wang, Y., Zhao, L., & Fan, Z. (2019). An Event Recognition Method for B-OTDR Sensing System Based on Deep Learning. Sensors, 19(15), 3421. https://doi.org/10.3390/s 19153421; Peng, F., Duan, N., Rao, Y.-J., & Li, J. (2014). Real-Time Position and Speed Monitoring of Trains Using Phase-Sensitive OTDR. IEEE Photonics Technology Letters, 26(20), 2055-2057. https://doi.org/10.1109/LPT.2014.2346760).

Die Festlegung des Orts, an dem sich ein Fahrzeug wie ein Zug an einem jeweiligen Zeitpunkt befindet, ist mittels DAS (Distributed Acoustic Sensors) aktuell jedoch nur in der Achse längs des Fahrwegs möglich. Eine Erkennung auf welcher von mehreren nebeneinander liegenden Spuren wie z.B. Gleisen, sich das sich fortbewegende Fahrzeug tatsächlich befindet, ist basierend auf DAS allein bisher nicht möglich. Im Stand der Technik müssen für eine derartige Verortung zusätzliche streckenseitige Sensoren wie z.B. Raddetektoren, Achszähler oder Balisen und das von den streckenseitigen Sensoren ermittelte Signal bzw. die ermittelten Messwerte müssen mit dem DAS-Signal korreliert werden, um eine Aussage treffen zu können, auf welchem Gleis sich das Fahrzeug befindet, wie dies z.B. in EP 3 445 635 B1 beschrieben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein konkretes Verfahren bzw. eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine exakte Verortung von Fahrzeugen auf einem Fahrabschnitt mit

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Dabei ist vorgesehen, dass zur Verortung von schienengebundenen Fahrzeugen auf einem Fahrabschnitt, insbesondere einem Schienenköper oder Bahndamm, umfassend eine Anzahl von, insbesondere nebeneinander angeordneten, Gleisen,

- entlang des Fahrabschnitts mittels eines Wellenleiters Messwerte zur Charakterisierung von Vibrationen oder Druckänderungen an einer Vielzahl von entlang des Wellenleiters angeordneten Ortspunkten bestimmt werden,

- der Wellenleiter entlang des Fahrabschnitts angeordnet und von den vom Fahrabschnitt ausgehenden Erschütterungen, Vibrationen oder Druckänderungen betroffen ist,

- zumindest ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter eingespeist wird und zumindest ein durch Rückstreuung des zumindest einen elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster detektiert und einer Auswertung unterzogen wird,

- zu vorgegebenen Zeitpunkten, insbesondere mit einer Wiederhol-Frequenz zwischen 100 Hz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 2 und 4 kHz, jeweils ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter abgegeben wird, und die aus dem Wellenleiter zurückkehrende elektromagnetische Welle gemessen wird,

- die Messdaten von einer Sensoreinrichtung erfasst werden,

- entsprechend der zeitlichen Verzögerung der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle die Messwerte einem Ortspunkt entlang des Fahrabschnitts zugeordnet wird, und

- die Stärke und/oder die Phase und/oder die Energie der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle als Messwert zur Charakterisierung von Vibrationen oder Druckänderungen im betreffenden Ortspunkt herangezogen wird.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen,

- dass der Wellenleiter an zumindest einem ÖQuerführungsabschnitt entlang des Fahrabschnitts, insbesondere unter dem Schienenköper oder Bahndamm hindurch, quer in einem Winkel, insbesondere quer in einem Winkel von 90°, zum Fahrabschnitt sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts erstreckend geführt ist, und

- dass die Messwerte der Ortspunkte in dem Querführungsabschnitt für die Verortung des Fahrzeuges, insbesondere quer zum Fahrabschnitt, herangezogen werden und daraus das Gleis, auf dem sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt bewegt, ermittelt wird.

Unter einem Fahrabschnitt wird im Folgenden ein Abschnitt eines Schienennetzes wie

beispielsweise ein Schienenkörper oder Bahndamm verstanden, in dem sich zumindest ein

an denen Gleise ineinander übergehen, aufweisen.

Unter einem Rückstreumuster wird im Folgenden eine zeitliche Abfolge von Energie- und/oder Phasenverteilung der aus dem Wellenleiter austretenden elektronmagnetischen Wellen verstanden, die über die, durch die Laufzeit der elektromagnetischen Welle im Wellenleiter bedingte, zeitliche Verzögerung bestimmten Orten entlang des Wellenleiters zugeordnet

werden.

Unter einer Spur oder Fahrspur werden im Folgenden jene Bereiche quer zur Fahrtrichtung verstanden, auf dem sich die Fahrzeuge vorzugsweise bewegen. Diese können baulich oder durch Markierungen voneinander getrennt sein, oder sogar, wie Geleise bei Schienenfahrzeugen, den einzig möglichen Bewegungsbereich der Fahrzeuge darstellen.

Der Wellenleiter ist an zumindest einem Querführungsabschnitt entlang des Fahrabschnitts, quer in einem Winkel zum Fahrabschnitt sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts erstreckend geführt. Dies bedeutet, dass der Wellenleiter beispielsweise im Boden unter dem Schienen- bzw. Gleiskörper, der den Fahrabschnitt bildet, derart verlegt ist, dass er sich bei einer Anzahl von im betrachteten Fahrabschnitt parallel verlaufenden Gleisen zumindest unter einigen oder allen dieser Gleise hindurch erstreckt. Der Wellenleiter nimmt dabei einen Winkel, beispielsweise von 90° zum Fahrabschnitt insgesamt betrachtet und/oder zu jedem Gleis des Fahrabschnitts für sich betrachtet, ein.

Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhafterweise möglich, ohne Hinzunahme zusätzlicher Sensoren, die beispielsweise streckenseitig installiert und laufend gewartet und erneuert werden müssen, eine exakte Verortung des Fahrzeugs auf dem Fahrabschnitt, auf dem es sich fortbewegt, zu erzielen. So kann beispielsweise vorteilhafterweise auf einem Fahrabschnitt, auf dem mehrere Gleise parallel zueinander verlaufen, das konkrete Gleis, auf dem ein Fahrzeug wie z.B. ein Zug fährt, festgestellt werden.

Weiters ist ein erfindungsgemäßes Verfahren weitestgehend unbeeinträchtigt von Umwelteinflüssen wie sich laufend ändernden Wetterbedingungen und Störsignalen wie elektromagnetischen Feldern, die die Messwerte von streckenseitig installierten Sensoren beeinflussen können, da der Wellenleiter, mittels dem die Messwerte gewonnen werden, meist

im Boden unter dem Gleiskörper verlegt ist.

Eine besonders exakte Verortung von Fahrzeugen im Bereich von Kreuzungspunkten des Fahrabschnitts, z.B. in Bereichen des Fahrabschnitts, in denen Gleise ineinander übergehen und durch Weichen verbunden sind, kann erzielt werden, wenn an Kreuzungspunkten des Fahrabschnitts, insbesondere an Weichen, an jedem zu dem Kreuzungspunkt hin und/oder von dem Kreuzungspunkt wegführenden Gleis im Bereich des Kreuzungspunktes der Wellenleiter sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts und/oder zumindest über einen Teil des Gleises erstreckend geführt ist. Auf diese Weise können zusätzlich unnötig lange Kabellängen beim Wellenleiter vermieden werden.

Eine besonders kompakte und kabellängensparende Führung des Wellenleiters in den Querführungsabschnitten kann sichergestellt werden, wenn der Wellenleiter an den Querführungsabschnitten als Schleife ausgebildet ist, wobei die Schleife sich über zumindest ein Gleis des Fahrabschnitts hin und wieder zurück erstreckend geführt und auf derselben Seite des Gleises wie vor dem Querführungsabschnitt weitergeführt ist.

Eine besonders zuverlässige Verortung von Fahrzeugen im Bereich von Einmündungspunkten im Fahrabschnitt kann erzielt werden, wenn die Querführungsabschnitte an zumindest einem, insbesondere allen, Einmündungspunkten eines überwachten Fahrabschnitts angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine genaue Überwachung, ob ein Fahrzeug beispielsweise einen Bahnhof oder eine Remise verlässt oder in einen Bahnhof oder eine Remise einfährt, möglich.

Eine besonders zuverlässige Verortung, die mit einer minimalen Anzahl an Querführungsabschnitten auskommt und somit besonders kabellängensparend ist, kann bereitgestellt werden, wenn zur Verortung der Fahrzeuge zusätzlich Informationen aus einem Zugsicherungssystem, insbesondere die durch das Zugssicherungssystem eingestellte Fahrstraße, und/oder zusätzlich Informationen von den Fahrabschnitt überwachenden

Fahrzeug im Fahrabschnitt bewegt.

Eine besonders zuverlässige Verortung von Fahrzeugen in Bereichen des Fahrabschnitts, in denen eine Vielzahl von Gleisen parallel verlaufen, kann sichergestellt werden, wenn im Fahrabschnitt mehrere Gleise parallel zueinander angeordnet verlaufen, wobei der Wellenleiter an Querführungsabschnitten sich über mehrere, insbesondere alle, Gleise erstreckend geführt ist.

Eine verbesserte Verortung von Fahrzeugen im Fahrabschnitt bei gleichzeitig geringer erforderlicher Kabellänge kann sichergestellt werden, wenn der Wellenleiter an zumindest zwei Querführungsabschnitten entlang des Fahrabschnitts sich über den Fahrabschnitt erstreckend geführt ist, wobei die Querführungsabschnitte einen Abstand von 50 m bis 10 km,

insbesondere 1 km bis 2 km, zueinander aufweisen.

Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Verortung kann erzielt werden, wenn zusätzlich auch die Messwerte von Ortspunkten außerhalb der Querführungsabschnitte für die Verortung des Fahrzeuges im Fahrabschnitt herangezogen werden.

Eine besonders genaue Verortung, die gleichzeitig zeit- und rechenleistungssparend durchgeführt werden kann, kann bereitgestellt werden, wenn anhand des Rückstreumusters der Messwerte in den als Schleife ausgebildeten Querführungsabschnitten auf die Verortung des Fahrzeuges zurückgeschlossen wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass für die Interpretation des Rückstreumusters die zeitliche und/oder räumliche Ausbildung der Messwerte herangezogen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es weiters, eine Anordnung zur Verortung von schienengebundenen Fahrzeugen auf einem Fahrabschnitt, insbesondere einem Schienenköper oder Bahndamm, umfassend eine Anzahl von Gleisen, bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 10. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Anordnung Folgendes umfasst:

- einen entlang des Fahrabschnitts angeordneten Wellenleiter, der von den vom Fahrabschnitt ausgehenden Erschütterungen, Vibrationen oder Druckänderungen betroffen ist, wobei der Wellenleiter an zumindest einem Querführungsabschnitt entlang des Fahrabschnitts, insbesondere unter dem Schienenköper oder Bahndamm hindurch, quer in einem Winkel, insbesondere quer in einem Winkel von 90°, zum Fahrabschnitt sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts erstreckend geführt ist und

- zu vorgegebenen Zeitpunkten, insbesondere mit einer Wiederhol-Frequenz zwischen 100 Hz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 2 und 4 kHz, jeweils einen elektromagnetischen Puls in den Wellenleiter abzugeben und die reflektierte, aus dem Wellenleiter zurückkehrende elektromagnetische Welle zu erfassen und entsprechend der zeitlichen Verzögerung der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle einem Ortspunkt entlang des Fahrtwegs zuzuordnen und zumindest ein durch Rückstreuung des zumindest einen elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster als Messwert zu detektieren und auszuwerten und

- ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen und derart das Gleis, auf dem sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt bewegt, zu ermitteln.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Im Folgenden zeigen schematisch:

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrabschnitts mit einem Wellenleiter, der in mehreren Schleifen geführt ist,

Fig. 1b ein schematisches Beispiel eines detektierten Rückstreumusters aus dem Wellenleiter in Fig. 1a,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrabschnitts mit einem Wellenleiter, der in mehreren Schleifen geführt ist.

In Fig. 1a ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrabschnitts 2 schematisch dargestellt. Beim Fahrabschnitt 2 handelt es sich in Fig. 1a um einen Schienenkörper, der vier größtenteils parallel nebeneinander verlaufende Gleise 1a ... 1d umfasst. Ein Wellenleiter 3, im ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um ein Glasfaserkabel, verläuft entlang des Fahrabschnitts 2 und ist von den vom Fahrabschnitt 2 ausgehenden Erschütterungen, Vibrationen und Druckänderungen betroffen. Dies ist im ersten Ausführungsbeispiel dadurch sichergestellt, dass der Wellenleiter 3 in der Nähe der Gleise 1a... 1d des Fahrabschnitts 2 im Boden verlegt ist.

Der Wellenleiter 3 ist im ersten Ausführungsbeispiel an fünf Querführungsabschnitten Q; ... Qs entlang des Fahrabschnitts 2 unter dem Schienenkörper hindurch verlegt und erstreckt sich in

Der Wellenleiter 3 verläuft in den Querführungsabschnitten Q+ ... Qs in einem Winkel, im ersten Ausführungsbeispiel konkret in einem Winkel von 90°, zum Fahrabschnitt 2. Der Winkel von 90° ist jedoch optional und ein erfindungsgemäßes Verfahren ist ohne Einschränkung auch einsetzbar, wenn sich der Wellenleiter 3 in einem beliebigen Winkel zum Fahrabschnitt 2 erstreckt. Erheblich ist dabei nur, dass der Wellenleiter 3 schräg zum Fahrabschnitt 2 erstreckt und dabei die Gleise des Fahrabschnitts 2 schneidet.

Der Wellenleiter 3 wird für eine DAS-Ortung genutzt. Allgemein nutzen DAS-Systeme eine Serie von Lichtpulsen, die über eine optische Faser wie z.B. ein Glasfaserkabel übertragen werden. Das aus der Faser rückgestreute Licht, das von mechanischer Belastung des Wellenleiters durch z.B. Bodenvibrationen beeinflusst wird, wird gemessen und analysiert. Wird ein solcher Wellenleiter parallel zu einem Fahrabschnitt verlegt, beeinflussen Bodenvibrationen, die von vorbeifahrenden Fahrzeugen induziert werden, das DAS-Signal und es können basierend auf dem DAS-Signal Informationen über Fahrzeuge, die den Fahrabschnitt befahrenen, ermittelt werden.

Allgemeine Grundlagen des DAS-Messverfahrens und der Auswertung von DAS-Messungen sind beispielsweise in C. Wiesmeyr et al., Real-Time Train Tracking from Distributed Acoustic Sensing Data’, Applied Sciences, vol. 10, no. 2, p. 448, Jan. 2020, doi: 10.3390/app 10020448 beschrieben.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist eine Sensoreinrichtung 4 mit einem Ende des Wellenleiters 3 verbunden und gibt eine Serie von Laserlichtpulsen an den Wellenleiter 3 ab. Anteile des abgegebenen elektromagnetischen Pulses werden rückgestreut und mit derselben Sensoreinrichtung 4 gemessen. Zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise mit einer Frequenz zwischen 100 Hz und 10 kHz, bevorzugt 2 kHz, wird jeweils ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter 3 abgegeben und die aus dem Wellenleiter 3 zurückkehrende elektromagnetische Welle gemessen und ein durch Rückstreuung des elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster Pa ... Pd detektiert und ausgewertet.

herangezogen werden.

Dadurch, dass der Wellenleiter 3 in derartigen Querführungsabschnitten Q:... Q, geführt ist, ist es möglich, die Messwerte der Ortspunkte M}: ... Mx in den Querführungsabschnitten Q-+... Qu für die Verortung des Fahrzeugs zu nutzen und den Ort eines Fahrzeugs an diesen Punkten im Netz gleisgenau festzulegen.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Wellenleiter 3 in den Querführungsabschnitten Q+ ... Qs in Form von Schleifen ausgebildet bzw. in Schleifen geführt. Eine solche Schleife erstreckt sich im ersten Ausführungsbeispiel über alle Gleise 1a ... 1d des Fahrabschnitts 2 hin und wieder zurück. Der Wellenleiter 3 läuft nach einer solchen Schleife auf derselben Seite des Gleises weiter, auf der vor der Schleife bzw. vor dem Querführungsabschnitt Q; ... Qs verlaufen ist.

Die Detektion des Ortes, an dem sich ein Fahrzeug in Bezug auf die Spur befindet, erfolgt, wie bereits zuvor erwähnt, durch Auswertung der Rückstreumuster Pa ... Pd, die sich in den DASSignalen in den Kabelsegmenten des Wellenleiters 3 in den Querführungsabschnitten Q+ ... Qs bzw. Schleifen ergibt, je nachdem, auf welchem Geleis 1a... 1d die jeweilige Schleife bzw. der jeweilige Querführungsabschnitt Q; ... Qs durchfahren wird.

In Fig. 1b sind derartige Rückstreumuster Pa ... Pd schematisch dargestellt, die sich ergeben, wenn eines der Gleise 1a ... 1d im Bereich des Querführungsabschnitts Q» durchfahren wird. Wird die Schleife des Querführungsabschnitts Q» näher betrachtet, so verläuft der Wellenleiter 3 dort zunächst parallel zum Gleis 1b, bevor er in einem Winkel von 90° zunächst unter dem Gleis 1b, anschließend unter Gleis 1c und zuletzt unter Gleis 1d hindurchgeführt ist. Anschließend verläuft der Wellenleiter 3 in umgekehrter Reihenfolge unter den Gleisen 1d ... 1b retour, d.h. er verläuft zunächst unter dem Gleis 1d, anschließend unter Gleis 1c und zuletzt unter Gleis 1b hindurch. Daran anschließend ist der Wellenleiter 3 im ersten Ausführungsbeispiel unter Gleis 1a hindurchgeführt und verläuft unter Gleis 1a zurück, bevor der Wellenleiter 3 wieder parallel zu Gleis 1b geführt wird.

Die von der Sensoreinrichtung 4 detektierten Messwerte in Form der Rückstreumuster Pa ... Pd können über die zeitliche Verzögerung der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle einem Ortspunkt M}{; ... Mx entlang des Fahrabschnitts 2 zugeordnet werden. Die Ortspunkte M}; ... Mx im Querführungsabschnitt Q>, von denen ein jeweiliges Rückstreumuster Pa ... Pd

stammt, können so von der Sensoreinrichtung 4 den Gleisen 1a... 1d zugeordnet werden.

Passiert beispielsweise ein Zug den Fahrabschnitt 2 auf Gleis 1b, so betrifft diese Fortbewegung den Wellenleiter 3 zwei Mal im Querführungsabschnitt Q,, wie dies in Fig. 1b beim Rückstreumuster Pb zu erkennen ist. Die Zeitpunkte, an denen diese Fortbewegung im Wellenleiter 3 registriert wird, liegen dabei weiter auseinander, als dies der Fall wäre, wenn ein Zug den Fahrabschnitt 2 beispielsweise auf Gleis 1c passiert, wie dies im Rückstreumuster Pc zu erkennen ist, bei dem die Detektionen zeitlich näher beieinander liegen.

Ein Passieren eines Zuges auf den Gleisen 1d bzw. 1a ist durch die Rückstreumuster Pd bzw. Pa gekennzeichnet, die nur jeweils nur eine, zeitlich vergleichsweise lang andauernde, Detektion aufweisen, obwohl der Zug auch in diesen Fällen den Wellenleiter 3 an zwei Punkten bzw. in zwei Bereichen passiert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Bereich, in dem der Wellenleiter 3 einen Bogen bzw. Knick aufweist, um unter den Gleisen 1d, 1a retour geführt zu werden, ebenfalls von den Erschütterungen betroffen ist, die der Zug in demjenigen Abschnitt des Gleises 1d bzw. 1a verursacht, in dem er sich nicht unmittelbar über dem Wellenleiter 3 fortbewegt.

Querführungsabschnitte Q und/oder Schleifen brauchen vorteilhafterweise nur an Abzweigungen, wie z.B. Weichen 5, und an Einmündungspunkten 6, wie z.B. Zu- und Abflüssen, aus dem zu überwachenden Schienennetz, ausgebildet werden, um eine Spurfestlegung bzw. Verortung der Fahrzeuge zu ermöglichen, da ein Verlassen der Spur an anderen Orten im Verkehrsnetz nicht möglich ist.

Im ersten Ausführungsbeispiel sind zwei derartige Einmündungspunkte 6 schematisch dargestellt. Das Gleis 1d und das Gleis 1a münden beispielsweise beide in einen Einmündungspunkt 6, bei dem es sich im ersten Ausführungsbeispiel um eine Remise bzw.

Garage handelt. An diesen Einmündungspunkten 6 ist jeweils ein Querführungsabschnitt Q+

und Qs angeordnet, um verfolgen zu können, ob ein Fahrzeug aus der Remise aus- oder in

die Remise einfährt.

In Fig. 1a sind weiters mehrere Kreuzungspunkte des Fahrabschnitts 2 dargestellt, an denen der Wellenleiter 3 so geführt ist, dass er sich im Bereich des jeweiligen Kreuzungspunktes im Fahrabschnitt 2 unter jedem Gleis 1 erstreckt, das zu dem Kreuzungspunkt hin und/oder von dem Kreuzungspunkt wegführt. Es reicht in diesem Fall jedoch auch aus, wenn der Wellenleiter 3 sich lediglich über einen Teil des Fahrabschnitts 2 und/oder über einen Teil der Gleise 1 erstreckend geführt ist.

Beispielsweise sind zwei Weichen 5 dargestellt, an denen das Gleis 1a in das Gleis 1b mündet bzw. das Gleis 1d in das Gleis 1c. Vor bzw. nach diesen Weichen 5 erstreckt sich der Wellenleiter in den Querführungsabschnitten Q+ und Q2 bzw. Qu und Qs, um eine Verortung des Fahrzeugs zu ermöglichen. Weiters ist ein Kreuzungspunkt dargestellt, an dem ein Fahrzeug zwischen den Gleisen 1b und 1c wechseln könnte. Vor bzw. nach diesem Kreuzungspunkt ist der Wellenleiter 3 in den Querführungsabschnitten Q3 und Q3 geführt, um

eine Verortung zu ermöglichen.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Beim Fahrabschnitt 2 handelt es sich in Fig. 2 um einen Schienenkörper, der ebenfalls vier größtenteils parallel nebeneinander verlaufende Gleise 1a... 1d umfasst. Gleis 1d und 1a münden jeweils in einen

Einmündungspunkt 6, nämlich eine Remise.

Im zweiten Ausführungsbeispiel wird über ein Zugsicherungssystem 7 die Stellung der Weichen 5, und somit der mögliche Fahrweg für ein spurgebundenes Fahrzeug, überwacht. In Fig. 2 ist das Zugsicherungssystem 7 mit allen Weichen 5 verbunden. Ist ein solches Zugsicherungssystem 7 vorhanden, reicht die Ausbildung von deutlich weniger Querführungsabschnitten Q+... Qn bzw. Schleifen im Schienennetz, um eine Verortung von Fahrzeugen über weite Teile des Schienennetzes zu ermöglichen.

So verläuft der Wellenleiter 3 im zweiten Ausführungsbeispiel entlang des Fahrabschnitts 2 in lediglich vier Querführungsabschnitten Q+: ... Q« unter dem Schienenkörper hindurch und erstreckt sich in diesen Querführungsabschnitten Q-: ... Q« über zumindest einige oder alle vier Gleise 1a .. 1d des Fahrabschnitts 2. Der Wellenleiter 3 verläuft in den Querführungsabschnitten Q}; ... Qs in einem Winkel von 90° zum Fahrabschnitt 2.

Querführungsabschnitt Q: dient im zweiten Ausführungsbeispiel zur Überwachung der Gleise 1b und 1c und der Wellenleiter 3 erstreckt sich unter diesen beiden Gleisen 1b, 1c hindurch. Querführungsabschnitt Q2 überwacht zusätzlich zu den Gleisen 1b und 1c, ob ein Fahrzeug aus dem Einmündungspunkt 6 auf das Gleis 1d fährt oder vom Gleis 1d in den Einmündungspunkt 6. Der Wellenleiter 3 erstreckt sich daher im Querführungsabschnitt Q>» unter den Gleisen 1d, 1c und 1b hindurch. Querführungsabschnitt Q» dient gemeinsam mit Querführungsabschnitt Q3 zur Verortung von Fahrzeugen, die über eine Weiche 5 zwischen den Gleisen 1a und 1b wechseln. Querführungsabschnitt Q3 überwacht, ob ein Fahrzeug aus dem Einmündungspunkt 6 auf das Gleis 1a fährt oder vom Gleis 1a in den Einmündungspunkt 6 und erstreckt sich daher nur unter Gleis 1a hindurch. Querführungsabschnitt Q« dient im zur Überwachung der Gleise 1b und 1c nach der Weiche zwischen den Gleisen 1d und 1c.

Die Stellung der Weichen 5 wird im zweiten Ausführungsbeispiel durch das Zugsicherungssystem 7 überwacht. Beim Zugsicherungssystem 7 handelt es sich um ein technisches System, das die Fahrt der Züge im Fahrabschnitt 2 in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit kontrolliert und dazu beispielsweise einen Zug zwangsweise bremst, falls er einen Fahrweg nimmt, der nicht vorab hinterlegt wurde. Diese zusätzlichen Informationen aus dem Zugsicherungssystem 7, wie die durch das Zugssicherungssystem 7 eingestellte Fahrstraße, werden im zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls für die Verortung von Fahrzeugen herangezogen. Derart wird dann der mögliche Fahrweg für ein spurgebundenes Fahrzeug, der in Fig. 2 durch den auf den Gleisen verlaufenden schwarzen Pfeil gekennzeichnet ist, ermittelt.

Weiters können auch zusätzlich Informationen von den Fahrabschnitt 2 überwachenden Sensoren, wie z.B. Achszähler, Gleisstromkreise und Balisen, herangezogen werden, um gemeinsam mit den Rückstreumustern P aus dem Wellenleiter 3 zu bestimmen, auf welchem

Gleis 1 sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt 2 bewegt.

Zusätzlich können bei allen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens auch Messwerte aus den gerade bzw. zwischen den Querführungsabschnitten Q oder Schleifen verlaufenden Abschnitten des Wellenleiters 3 herangezogen werden, um ein Fahrzeug in diesen geraden Abschnitten zu verorten. Bewegt sich im zweiten Ausführungsbeispiel ein Zug beispielsweise zwischen den Querführungsabschnitten Q» und Q3 auf dem Gleis 1b fort, so kann er mittels der Messwerte aus dem zwischen diesen Querführungsabschnitten Q» und Qs gerade verlaufenden Wellenleiter 3 zu jedem Zeitpunkt exakt auf dem Gleis 1b verortet

werden.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verortung von schienengebundenen Fahrzeugen auf einem Fahrabschnitt (2), insbesondere einem Schienenköper oder Bahndamm, umfassend eine Anzahl von Gleisen (1;1a... 1d), - wobei entlang des Fahrabschnitts (2) mittels eines Wellenleiters (3) Messwerte zur Charakterisierung von Vibrationen oder Druckänderungen an einer Vielzahl von entlang des Wellenleiters (3) angeordneten Ortspunkten (M}; ... Mx) bestimmt werden, - wobei der Wellenleiter (3) entlang des Fahrabschnitts (2) angeordnet und von den vom Fahrabschnitt (2) ausgehenden Erschütterungen, Vibrationen oder Druckänderungen betroffen ist, - wobei zumindest ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter (3) eingespeist wird und zumindest ein durch Rückstreuung des zumindest einen elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster (P; Pa ... Pd) detektiert und einer Auswertung unterzogen wird, - wobei zu vorgegebenen Zeitpunkten, insbesondere mit einer Wiederhol-Frequenz zwischen 100 Hz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 2 und 4 kHz, jeweils ein elektromagnetischer Puls in den Wellenleiter (3) abgegeben wird, und die aus dem Wellenleiter (3) zurückkehrende elektromagnetische Welle gemessen wird, - wobei die Messwerte von einer Sensoreinrichtung (4) erfasst werden, - wobei entsprechend der zeitlichen Verzögerung der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle die Messwerte jeweils einem Ortspunkt (M+4 ... Mx) entlang des Fahrabschnitts (2) zugeordnet werden, und - wobei die Stärke und/oder die Phase und/oder die Energie der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle als Messwert zur Charakterisierung von Vibrationen oder Druckänderungen im betreffenden Ortspunkt (M}; ... Mx) herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, - dass der Wellenleiter (3) an zumindest einem Querführungsabschnitt (Q; Q+... Q.) entlang des Fahrabschnitts (2), insbesondere unter dem Schienenköper oder Bahndamm hindurch, quer in einem Winkel, insbesondere quer in einem Winkel von 90°, zum Fahrabschnitt (2) sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts (2) erstreckend geführt ist, und - dass die Messwerte der Ortspunkte (M}{; ... Mx) in dem Querführungsabschnitt (Q; Q:1... Qr) für die Verortung des Fahrzeugs, insbesondere quer zum Fahrabschnitt (2), herangezogen werden und daraus das Gleis (1; 1a... 1d), auf dem sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt (2) bewegt, ermittelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an Kreuzungspunkten des

   Fahrabschnitts (2), insbesondere an Weichen (5), an jedem zu dem Kreuzungspunkt hin und/oder von dem Kreuzungspunkt wegführenden Gleis (1; 1a ... 1d) im Bereich des

   Kreuzungspunktes der Wellenleiter (3) sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts (2) und/oder zumindest über einen Teil des Gleises (1; 1a... 1d) erstreckend geführt ist.
3. 3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (3) an den Querführungsabschnitten (Q; Qı... Qn) als Schleife ausgebildet ist, wobei die Schleife sich über zumindest ein Gleis des Fahrabschnitts (2) hin und wieder zurück erstreckend geführt und auf derselben Seite des Gleises (1; 1a ... 1d) wie vor dem Querführungsabschnitt (Q; Q:;... Q.) weitergeführt ist.
4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querführungsabschnitte (Q; Qi... Qr.) an zumindest einem, insbesondere allen, Einmündungspunkten (6) eines überwachten Fahrabschnitts (2) angeordnet sind.
5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verortung der Fahrzeuge zusätzlich Informationen aus einem Zugsicherungssystem (7), insbesondere die durch das Zugssicherungssystem (7) eingestellte Fahrstraße, und/oder zusätzlich Informationen von den Fahrabschnitt (2) überwachenden Sensoren herangezogen werden und daraus bestimmt wird, auf welchem Gleis (1; 1a ... 1d) sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt (2) bewegt.
6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrabschnitt (2) mehrere Gleise (1; 1a... 1d) parallel zueinander angeordnet verlaufen, wobei der Wellenleiter (3) an Querführungsabschnitten (Q; Q:... Qn) sich über mehrere, insbesondere alle, Gleise (1; 1a ... 1d) erstreckend geführt ist.
7. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (3) an zumindest zwei Querführungsabschnitten (Q; Qi... Qn) entlang des Fahrabschnitts (2) sich über den Fahrabschnitt (2) erstreckend geführt ist, wobei die Querführungsabschnitte (Q; Q:... Q») einen Abstand von 50 m bis 10 km, insbesondere 1 km bis 2 km, zueinander aufweisen.
8. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auch die Messwerte von Ortspunkten (M:; ... Mx) außerhalb der Querführungsabschnitte (Q; Q:... Q.) für die Verortung des Fahrzeuges im Fahrabschnitt (2)

   herangezogen werden.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Rückstreumusters (P; Pa ... Pd) der Messwerte in den als Schleife ausgebildeten

   Querführungsabschnitten (Q; Q+;... Q») auf die Verortung des Fahrzeuges zurückgeschlossen wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass für die Interpretation des Rückstreumusters (P; Pa... Pd) die zeitliche und/oder räumliche Ausbildung der Messwerte herangezogen wird.
10. 10. Anordnung zur Verortung von schienengebundenen Fahrzeugen auf einem Fahrabschnitt (2), insbesondere einem Schienenköper oder Bahndamm, umfassend eine Anzahl von Gleisen (1; 1a ... 1d), umfassend

    - einen entlang des Fahrabschnitts (2) angeordneten Wellenleiter, der von den vom Fahrabschnitt (2) ausgehenden Erschütterungen, Vibrationen oder Druckänderungen betroffen ist, wobei der Wellenleiter (3) an zumindest einem Querführungsabschnitt (Q4... Qx) entlang des Fahrabschnitts (2), insbesondere unter dem Schienenköper oder Bahndamm hindurch, quer in einem Winkel, insbesondere quer in einem Winkel von 90°, zum Fahrabschnitt (2) sich zumindest über einen Teil des Fahrabschnitts (2) erstreckend geführt ist und

    - eine an den Wellenleiter (3) angekoppelt Sensoreinrichtung (4), die dazu ausgebildet ist,

    - Zu vorgegebenen Zeitpunkten, insbesondere mit einer Wiederhol-Frequenz zwischen 100 Hz und 10 kHz, vorzugsweise zwischen 2 und 4 kHz, jeweils einen elektromagnetischen Puls in den Wellenleiter (3) abzugeben und die reflektierte, aus dem Wellenleiter (3) zurückkehrende elektromagnetische Welle zu erfassen und entsprechend der zeitlichen Verzögerung der zurückkehrenden elektromagnetischen Welle einem Ortspunkt (M}; ... Mx) entlang des Fahrtwegs (2) zuzuordnen und zumindest ein durch Rückstreuung des zumindest einen elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster (P; Pa ... Pd) zu detektieren und auszuwerten und

    - ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen und derart das Gleis (1; 1a ... 1d), auf dem sich das Fahrzeug im Fahrabschnitt (2) bewegt, zu

    ermitteln.