CN111094104B - 检测和优化交通工具的停靠点准确性 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测和优化交通工具(1)的停靠点准确性的装置，所述装置包括至少一个能够布置在交通工具(1)上的传感器单元(7)以及至少一个与至少一个传感器单元(7)连接的分析单元(11)。所述至少一个传感器单元(7)设计用于测量相对于布置在交通工具(1)驶向的停靠点上的间距型材的间距并且设计用于将测量结果传输到至少一个与传感器单元(7)连接的分析单元(11)。此外建议一种由装置和间距型材构成的相应的系统和具有按照本发明的装置的交通工具。

Description

检测和优化交通工具的停靠点准确性

本发明涉及一种用于检测和优化交通工具的停靠点准确性的系统。

在有轨交通系统的运行中越来越多地实现自动化，这例如可以在城铁或者地铁的无驾驶员系统的使用上看出。在这种自动化的过程中、尤其在短途交通系统领域，也需要保护站台上的乘客。为此还使用站台幕门，所述站台幕门集成在通常由玻璃构成的壁中，所述壁将停靠点的平台与包括钢轨的轨道的区域分隔开。以此方式防止人跌落到行车道或者轨道中。然而，使用这种保护措施的条件是，在交通工具停靠时，其交通工具的门必须尽可能准确地与站台幕门重合，因为只有这样乘客才能通畅和无危险地上下车。

为此追求的停靠点准确性(或称为准确度)在当前允许存在约10cm至约30cm的偏差。如果交通工具门没有与站台幕门充分地重合，则用于乘客上下车的通道变窄并且由此可能在乘客中出现推挤甚至在乘客中导致惊慌反应。由此会导致人员受伤或者甚至可能导致人员死亡。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供对在有轨交通工具的运行中达到的停靠点准确性或者在停靠点准确性方面出现的偏差的改善的检测并且由此通过对交通工具的制动曲线的自动化校正实现停靠点准确性的优化。由此应该在安全技术上实现10cm或者更小的停靠点准确性。

该技术问题按本发明通过一种用于检测和优化交通工具的停靠点准确性的装置解决，所述装置包括至少一个能够布置在交通工具上的传感器单元和至少一个与至少一个传感器单元连接的分析单元。所述至少一个传感器单元设计用于测量相对于布置在交通工具驶向(befahren)的停靠点上的间距型材的间距以及设计用于将测量结果传输到至少一个与传感器单元连接的分析单元。

按照本发明提供一种用于检测和优化交通工具的停靠点准确性的系统，所述系统包括至少一个布置在交通工具上的传感器单元、至少一个布置在交通工具驶向的停靠点上的间距型材和至少一个与至少一个传感器单元连接的分析单元。按照本发明，所述至少一个传感器单元设计用于测量相对于至少一个间距型材的间距并且设计用于将测量结果传输到至少一个与传感器单元连接的分析单元。

按照本发明的解决方案具有的优点是，通过对模拟测量值的分析，可以在信号技术上安全地检测在运行中达到的绝对的停靠点准确性，所述测量值由对传感器单元相对于安装在线路侧的对应的间距型材的间距的测量得出。

由此还实现了，通过自动化地校正用于交通工具的制动曲线进行停靠点准确性的优化。

借助这种通过按照本发明的系统实现的对停靠点的自动化示教，还减少了在投入运行时的动态测试。此外，本发明在位置同步或者针对交通工具的路程检测中具有优点，因为例如随着时间减小的交通工具的轮直径能够基于改变的停靠点准确性被识别出并且自动地通过针对交通工具的制动曲线的适配被补偿。

按照按本发明系统的一种有利的设计方案规定，至少一个布置在交通工具上的传感器单元包括至少两个用于测量间距的传感器。这种设置用于测量间距的传感器能够检测由不同的材料、如金属、木头或者塑料制成的物体。此外，环境因素如湿气、灰尘和烟雾不会影响传感器的测量精度。此外，正常密度的降水如雨或者雪不会影响传感器的功能，因此也可以在设置于地面上的停靠点处使用。此外可选地通过结构设计上的措施实现防止环境因素影响的安装。

此外有利地规定将至少一个传感器单元布置在交通工具的门下方。由此尤其对于具有与地面齐平的上车口和下车口的停靠点实现了，将布置于门下方的传感器单元布置在与固定于停靠点的站台上的对应间距型材相同的高度上。

作为备选或补充，按照本发明可以规定将至少一个传感器单元布置在交通工具的下侧并且将至少一个间距型材布置在轨道19中。由此在检测交通工具的停靠点准确性时实现了冗余和由所述冗余得到的提高的安全性。此外可以有利地规定，借助可信度检验对由多个传感器单元检测到的测量结果进行验证。由此可以识别出损坏的传感器单元。

特别优选地在交通工具上设置有至少两个用于测量间距的传感器以及与之相连的分析单元。由此实现了，不仅检测交通工具是否停在了停靠点还是错过了停靠点，而且能够确定与最佳停靠点形成了多远的偏差。

此外有利地规定交通工具的每一侧均设置有至少两个分析单元以及与所述分析单元连接的传感器单元。由此按照本发明实现了在信号技术上可靠的实现形式，其即使在分析单元之一或者传感器单元之一损坏时也能够确保系统的功能。

按照按本发明系统的一种优选的设计方案，既在交通工具的每一侧的第一个门上也在最后一个门上设置有分析单元以及与所述分析单元连接的传感器单元。由此可以在以下方面进行可信度检验，即交通工具是否完全地、也就是在其整个长度上停在了停靠点的站台上。此外可以在以下方面进行可信度检验，即站台处于哪侧并且因此是否允许门被解锁以便打开。

在本发明的另一优选的变型方案中，至少一个分析单元集成在交通工具的火车安全计算机中。这具有的优点是，火车安全计算机、例如列车自动保护(ATP)设备具有与火车控制装置、例如列车自动运行(ATO)设备的通信接口并且由此存在的可能性是，将用于制动曲线的关于停靠点准确性所必需的校正值直接从火车安全计算机传递至火车控制装置。

按照本发明的系统的至少一个分析单元有利地具有用于自动化地校正交通工具的制动曲线的器件。所述器件在此可以作为例如集成电路范围内的微处理器存在。由此实现的是，不只进行对停靠点准确性的检测，而且也可以实现对停靠点准确性的优化，方式为在考虑所确定的停靠点准确性的情况下修改用于交通工具的制动曲线。

至少一个分析单元还有利地具有用于将对交通工具的制动曲线的自动化校正方面的值传输至交通工具的控制装置的器件。在此，所述器件可以设计为无线的或者有线连接的通信接口。这尤其对于分析单元没有集成在火车安全计算机中的情况是有利的，因为以此方式仍能够对交通工具的制动曲线进行自动化地优化。

按照本发明的另一优选的设计方案，至少一个间距型材具有矩形、三角形或者梯形的形状。对于具有矩形形状的间距型材，在以下方面进行检测，即交通工具是否在考虑到允许的偏差的情况下停在了停靠点或者交通工具是否错过了停靠点。对于具有三角形形状的间距型材，也能够检测与最佳停靠点的偏差。此外，具有梯形形状的间距型材实现了，在交通工具的停靠点足够准确的情况下，不需要对交通工具位置进行持续地校正。

至少一个间距型材优选由尤其弯曲的板、塑料体或者混凝土成型件构成。由这些材料构成的间距型材易于制造并且仍适用于借助传感器单元、尤其是借助包括两个超声波传感器的传感器单元进行间距测量。

在另一优选的实施形式中，至少一个间距型材在其倾斜延伸的面上阶梯式地设计。这种实施形式在通过至少一个传感器单元测量间距时是有利的，因为有时将不太能检测到光滑的倾斜面的传感器用于测量间距。

此外，建议一种具有按照本发明的装置的交通工具。

本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式方法结合以下对实施例的说明将更清楚和易于理解，结合附图详细阐述所述实施例。在附图中：

图1示出由现有技术已知的用于检测交通工具的停靠点准确性的装置，

图2示出与按照本发明的系统相应的在侧视图中显示的交通工具，

图3示出与按照本发明的系统相应的在仰视图中显示的交通工具，

图4示出与按照本发明的系统相应的停靠点，

图5示出用于借助第一和第二传感器以及矩形形状的间距型材测量间距的第一实施例，

图6示出用于借助第一和第二传感器以及矩形形状的间距型材测量间距的第二实施例，

图7示出用于借助第一和第二传感器以及矩形形状的间距型材测量间距的第三实施例，

图8示出用于借助第一和第二传感器以及三角形形状的间距型材测量间距的第一实施例，

图9示出用于借助第一和第二传感器以及三角形形状的间距型材测量间距的第二实施例，

图10示出用于借助第一和第二传感器以及三角形形状的间距型材测量间距的第三实施例，

图11示出用于借助第一和第二传感器以及梯形形状的间距型材测量间距的第一实施例，

图12示出用于借助第一和第二传感器以及梯形形状的间距型材测量间距的第二实施例，

图13示出用于借助第一和第二传感器以及梯形形状的间距型材测量间距的第三实施例，

图14示出用于借助第一和第二传感器以及梯形形状的间距型材测量间距的第四实施例，

图15示出用于借助第一和第二传感器以及梯形形状的间距型材测量间距的第五实施例，

图16示出梯形形状的间距型材的第一实施例，

图17示出梯形形状的间距型材的第二实施例。

以下阐述按照本发明的用于检测交通工具1的停靠点准确性的装置。按照本发明的交通工具在此、如在附图中示例性示出的那样、优选是但不限于有轨交通工具1，所述有轨交通工具在包括钢轨(Schienen)20的轨道(Gleis)19上运动。

在图1中示出由现有技术已知的用于检测交通工具1的停靠点准确性的装置，其中在交通工具1上设置有两个路程脉冲发生器3、两个雷达设备4以及两个应答器天线5。交通工具1优选是有轨交通工具1，其在钢轨20上运动，所述钢轨是轨道19的组成部分。在此，通过点状的应答器传输通道实现位置同步，所述应答器传输通道形成于交通工具1的应答器天线5与线路侧的优选布置在轨道19中的固定数据应答器6之间。此外，借助路程脉冲发生器3通过已知的车轮周长计算经过的路程。通过制动介入使交通工具1停在停靠点处。对于停靠点准确性的计算重要的是用于位置同步的应答器中心识别的可能偏差、由于在制动过程中车轮可能的滑动产生的错误路程和车轮周长的不准确性。因此，迄今在安全技术上只能实现不超过约为1m的停靠准确性。此外，不进行对在运行中达到的绝对的停靠点准确性或者在其范围内出现的偏差的检测。此外也不能通过对交通工具的制动曲线的自动化校正进行对停靠点的优化。即使在将附加的雷达传感器用于计算路程的情况下，也需要考虑雷达传感器的传感器弱点，所以在此在停靠点准确性方面也不能实现令人满意的结果。

图2示出在侧视图中显示的相应于按照本发明的系统的有轨交通工具1，所述有轨交通工具可以驶过包括钢轨20的轨道19，所述系统分别包括布置在两个外部的门2下方的传感器单元7，所述传感器单元分别与分析单元11连接。为了检测绝对的停靠点准确性而安装在交通工具1上的传感器单元7是为了测量间距必需的并且例如可以包括超声波传感器。在此，可以为了交通工具1的粗略定位和火车安全装置的实际功能而保留两个应答器5、两个路程脉冲发生器3和两个雷达设备4。

在图3中以仰视图示出有轨交通工具1，由此可以看出，传感器单元7在交通工具1的两侧分别布置在两个外部的门的区域中。

此外，图4示出与本发明相应地装备的停靠点，所述停靠点在站台侧在站台幕门下方并且在与交通工具1的传感器单元7相同的高度处具有间距型材10。在此，所述间距型材布置为，使得所述间距型材能够被布置在交通工具1的两个外部的门2上的传感器单元7检测到。此外，在图4中可以在停靠点处看出八个门8，所述门集成在停靠点处的优选由玻璃制成的包围壁9中并且乘客可以通过所述门进入交通工具1。传感器单元7中的每两个配属于一个门2的传感器单元向分析单元11提供两个独立的模拟值、例如电压和/或电流值，用于分析和确定传感器单元与间距型材10之间的间距a1、a2。在此，输出值的大小与间距a1、a2成比例。在此，为了在信号技术上可靠地实现，在交通工具1的每一侧上均需要两个分析单元11。

以下描述间距型材10和两个传感器12、13，所述传感器能够检测在运行中达到的绝对的停靠点准确性并且针对停靠点进行优化。

图5示出用于借助第一和第二传感器12、13以及矩形形状的间距型材10测量间距的第一实施例。间距型材10的矩形形状只能够检测交通工具1是否停在了停靠点或者是否错过了停靠点。在图5中可以看出，两个传感器12、13检测间距型材10的突出区域。由此得出交通工具1这样停在了停靠点，使得布置在停靠点上的门8的区域中的间距型材10与两个布置在交通工具1的门2的区域中的传感器12、13相对置，由此在间距型材10的突出区域与传感器12、13之间得出两个大小相同的间距a1、a2。因此最佳地到达了停靠点。

图6示出用于借助第一和第二传感器12、13以及矩形形状的间距型材10测量间距的第二实施例，其中，交通工具1过早地到达了停靠点、即过早地停了下来。第一传感器12相对于间距型材10具有比第二传感器13更大的间距a1。只有第二传感器13相对于间距型材10的间距a2具有期望的值。

图7示出用于借助第一和第二传感器12、13以及矩形形状的间距型材10测量间距的第三实施例，其中，交通工具1过晚地到达了停靠点、即过晚地停了下来。在此，第二传感器13相对于间距型材10具有比第一传感器12更大的间距a2。而第一传感器12相对于间距型材10的间距a1具有期望的值。

图8示出用于借助第一和第二传感器12、13以及三角形形状的间距型材10测量间距的第一实施例。通过三角形的形状也可以检测与最佳停靠点的偏差。在图8所示的实施例中，交通工具1最佳地到达了停靠点，也就是交通工具1既没有过早地也没有过晚地停止。这种第一传感器和间距型材10之间的间距以及第二传感器和间距型材10之间的间距精确地一致、即a1＝a2的情况在实际中不会出现，因为不能排除a1与a2之间的小偏差。

图9示出用于借助第一和第二传感器12、13以及三角形形状的间距型材10测量间距的第二实施例，其中过早地到达了停靠点，也就是交通工具过早地停止。第一传感器12与间距型材10的间距a1大于第二传感器13与间距型材10的间距a2。在此应该通过以下方式对交通工具1的制动曲线进行校正，即这样修改制动曲线，使得交通工具1更晚地和/或更弱地制动并且由此行驶得更远，从而到达了其中传感器12、13相对于间距型材10的两个间距a1和a2几乎相同的位置。

图10示出用于借助第一和第二传感器12、13以及三角形形状的间距型材10测量间距的第三实施例，其中过晚地到达了停靠点，也就是交通工具过晚地停止。第二传感器13与间距型材10的间距a2大于第一传感器12与间距型材10的间距a1。在此应该通过以下方式对交通工具1的制动曲线进行校正，即这样修改制动曲线，使得交通工具1更早地和/或更强地制动并且由此不要行驶那么远，从而到达了其中传感器12、13相对于间距型材10的两个间距a1和a2几乎相同的位置。

图11示出用于借助第一和第二传感器12、13以及梯形形状的间距型材10测量间距的第一实施例。为了防止在停靠点足够准确时还需要非持续性地进行交通工具1的制动曲线的校正(因为由两个传感器12、13测量的间距a1、a2不一致)，使用梯形的间距型材。在这种形状中，梯形的不同区段配置有值域14、15、16、17、18，所述值域说明停靠点的准确性。在图11中，两个传感器12、13确定了处于值域14中的测量值，由此得出非常准确地遵循了停靠点并且不需要对交通工具制动曲线进行校正。交通工具1的门2和站台门8可以在交通工具停止时打开。因此只要两个传感器12、13都处于值域14中，则交通工具1已经非常准确地到达了停靠点，因此交通工具1的门2允许打开并且不需要对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准。

图12示出用于借助第一和第二传感器12、13以及梯形形状的间距型材10测量间距的第二实施例。在此，第一传感器12处于值域15并且第二传感器处于值域14。这意味着，停靠点还够准确，因此交通工具1的门2允许在交通工具1停下时进行打开。然而应该对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准，从而使交通工具1在将来更晚地和/或更弱地制动并且由此行驶得更远，从而到达其中两个传感器12、13均实现处于值域14中的测量值的位置。

图13示出用于借助第一和第二传感器12、13以及梯形形状的间距型材10测量间距的第三实施例。在此，第二传感器13处于值域16并且第一传感器处于值域14。这意味着，停靠点还够准确，因此交通工具1的门2允许在交通工具1停下时进行打开。然而应该对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准，从而使交通工具1在将来更早地和/或更强地制动并且由此不要行驶那么远，从而到达其中两个传感器12、13均实现处于值域14中的测量值的位置。因此，只要传感器12、13之一处于值域15或者16并且另一个传感器12、13处于值域14，尽管交通工具1还够准确地到达了停靠点，但需要对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准。

图14示出用于借助第一和第二传感器12、13以及梯形形状的间距型材10测量间距的第四实施例。在该实施例中，交通工具1早太多地到达了停靠点，因此第一传感器12处于值域17中并且第二传感器处于值域14中。在此，不再是足够准确地到达了停靠点，因此交通工具在该位置上不允许打开门2。因此，交通工具必须这样改变其位置，使得至少一个传感器12、13处于值域14中并且另一个传感器12、13处于值域15或者16中，从而允许交通工具1的门2打开。此外必须对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准，以使交通工具1在将来更晚地和/或更弱地制动并且由此行驶得更远，从而到达其中第一传感器12不对应于处于值域17中的测量值的位置。

图15示出用于借助第一和第二传感器12、13以及梯形形状的间距型材10测量间距的第五实施例。在该实施例中，交通工具1晚太多地到达了停靠点，因此第一传感器12处于值域14中并且第二传感器处于值域18中。在此，不再是足够准确地到达了停靠点，因此交通工具1在该位置上不允许打开门2。因此，交通工具1必须这样改变其位置，使得至少一个传感器12、13处于值域14中并且另一个传感器12、13处于值域15或者16中，从而允许交通工具1的门2打开。此外必须对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准，以使交通工具1在将来更早地和/或更强地制动并且由此不要行驶那么远，从而到达其中第二传感器13不对应于处于值域18中的测量值的位置。因此，只要至少一个传感器12、13处于值域17或者18中，则交通工具1不再是足够准确地到达了停靠点，因此交通工具1的门2不允许打开并且还需要对交通工具1的制动曲线进行校正或者校准。

图16示出梯形形状的间距型材10的第一实施例，其中，设计为梯形的间距型材10的上升和下降的侧边具有笔直的走向。这种走向具有的优点在于，可以简单地制造间距型材10。然而，笔直的走向有时可能导致设置用于检测间距的传感器单元的传感器因光滑的表面而不能毫无缺陷地进行检测。

图17示出梯形形状的间距型材10的第二实施例，其中，设计为梯形的间距型材10的上升和下降的侧边具有阶梯状的走向。这种走向具有的优点在于，也可以使用传感器单元的有时难以检测光滑的倾斜表面的、成本更低廉的传感器。

因此，通过按照本发明的系统，对通过借助传感器12、13的间距测量而检测到的模拟测量值进行分析，由此实现了在信号技术上可靠地检测在运行中达到的绝对的停靠点准确性并且通过对制动曲线的自动化校正优化了停靠点准确性。

尽管通过优选的实施例在细节中详细地说明和描述了本发明，但本发明不受到所公开的例子的限制，并且本领域技术人员可以由此推导出其它的变型方案，只要不离开本发明的保护范围即可。

Claims (16)

1.一种用于检测和优化交通工具(1)的停靠点准确性的装置，所述装置包括

-至少一个能够布置在交通工具(1)上的传感器单元(7)，

-至少一个与至少一个传感器单元(7)连接的分析单元(11)，

其中，至少一个传感器单元(7)设计用于测量相对于布置在交通工具(1)驶向的停靠点上的间距型材(10)的间距并且设计用于将测量结果传输到至少一个与传感器单元(7)连接的分析单元(11)，

其中，所述交通工具(1)是有轨的交通工具(1)，并且至少一个传感器单元(7)能够布置在交通工具(1)的下侧并且至少一个间距型材(10)

-能够布置在交通工具(1)能行驶的钢轨(20)上或者布置在围绕钢轨(20)的轨道(19)中，并且在此测量传感器单元(7)与间距型材(10)之间的竖直间距，或者

-能够布置在处于停靠点上的、围绕交通工具(1)的包围壁(9)上，并且在此测量传感器单元(7)与间距型材(10)之间的水平间距，

其中，通过分析由对传感器单元相对于安装在线路侧的对应的间距型材的间距的测量得出的测量值，能够检测在运行中达到的绝对的停靠点准确性。

2.一种用于检测和优化交通工具(1)的停靠点准确性的系统，所述系统包括

-至少一个布置在交通工具(1)上的传感器单元(7)，

-至少一个布置在交通工具(1)驶向的停靠点上的间距型材(10)，

-至少一个与至少一个传感器单元(7)连接的分析单元(11)，

其中，至少一个传感器单元(7)设计用于测量相对于至少一个间距型材(10)的间距并且设计用于将测量结果传输到至少一个与传感器单元(7)连接的分析单元(11)，

其中，所述交通工具(1)是有轨的交通工具(1)，并且将至少一个传感器单元(7)布置在交通工具(1)的下侧并且将至少一个间距型材(10)

-布置在交通工具(1)行驶的钢轨(20)上或者布置在围绕钢轨(20)的轨道(19)中，并且在此测量传感器单元(7)与间距型材(10)之间的竖直间距，或者

-布置在处于停靠点上的、围绕交通工具(1)的包围壁(9)上，并且在此测量传感器单元(7)与间距型材(10)之间的水平间距，

其中，通过分析由对传感器单元相对于安装在线路侧的对应的间距型材的间距的测量得出的测量值，能够检测在运行中达到的绝对的停靠点准确性。

3.按权利要求2所述的系统，其中，至少一个布置在交通工具(1)上的传感器单元(7)包括至少两个用于测量间距的传感器。

4.按权利要求2或3所述的系统，其中，规定将至少一个传感器单元(7)布置在交通工具(1)的门(2)下方。

5.按权利要求2或3所述的系统，其中，在交通工具(1)上设置有侧面选择性地布置的至少两个分析单元(11)以及与所述分析单元连接的传感器单元(7)。

6.按权利要求5所述的系统，其中，交通工具(1)的每一侧均设置有至少两个分析单元(11)以及与所述分析单元连接的传感器单元(7)。

7.按权利要求2所述的系统，其中，既在交通工具(1)的每一侧的第一个门(2)上也在最后一个门(2)上设置有分析单元(11)以及与所述分析单元连接的传感器单元(7)。

8.按权利要求2所述的系统，其中，所述交通工具(1)是火车并且至少一个分析单元(11)集成在交通工具(1)的火车安全计算机中。

9.按权利要求2所述的系统，其中，至少一个分析单元(11)具有用于自动化地校正交通工具(1)的制动曲线的器件。

10.按权利要求9所述的系统，其中，至少一个分析单元(11)还具有用于将对交通工具(1)的制动曲线的自动化校正方面的值传输至交通工具(1)的控制装置的器件。

11.按权利要求2所述的系统，其中，至少一个间距型材(10)具有矩形、三角形或者梯形的形状。

12.按权利要求2所述的系统，其中，至少一个间距型材(10)由板、塑料体或者混凝土成型件构成。

13.按权利要求12所述的系统，其中，所述板是弯曲的板。

14.按权利要求2所述的系统，其中，至少一个间距型材(10)在其倾斜延伸的面上阶梯式地设计。

15.一种具有按权利要求1所述的装置的交通工具。

16.按权利要求15所述的交通工具，其中，所述交通工具是轨道交通工具。

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