DE102006033210A1

DE102006033210A1 - System und Verfahren zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen

Info

Publication number: DE102006033210A1
Application number: DE200610033210
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kampe; Karsten Rahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2008-01-17
Also published as: EP2038160A1; WO2008006789A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen, die sich auf Fahrstrecken bewegen, an denen Ortsmarkierungen angeordnet sind, die von den Fahrzeugen beim Vorbeifahren erfasst werden und deren Ortsposition und deren Abstand voneinander den Fahrzeugen bekannt ist, mit in den Fahrzeugen angeordneten Sensoreinrichtungen, welche den jeweils zurückgelegten Fahrweg erfassen, insbesondere über den Raddurchmesser mittels Wegimpulsgebern und Dopplerradaren, und anhand des Fahrwegs die Ortsposition bestimmen. Um die Genauigkeit der Bestimmung der Ortsposition zu verbessern, ohne dass regelmäßig Wartungskosten anfallen, wird vorgeschlagen, dass jeweils beim Passieren einer Ortsmarkierung der Abstand von einer der bereits passierten Ortsmarkierungen mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz (x) gebildet wird, dass jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermittelten relativen Abstandsdifferenzen (x) deren Mittelwert (xm) bestimmt wird und dass die Sensoreinrichtung jeweils neu kalibriert wird, wenn die Verschiebung der Mittelwerte im Laufe der Zeit einen vorgegebenen Schwellwert (xs) überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Zugbeeinflussungssysteme für Züge, die sich innerhalb eines Streckennetzes bewegen, sind bekannt. Zur Durchführung der Zugbeeinflussung ist es erforderlich, insbesondere die Ortsposition der Züge zu erfassen. Aus diesem Grunde sind in den Fahrzeugen Sensoreinrichtungen angeordnet, welche den jeweils zurückgelegten Fahrweg ermitteln und anhand des Fahrwegs die momentane Ortsposition bestimmen. Die Sensoreinrichtungen können mittels Wegimpulsgebern arbeiten, welche anhand des Raddurchmessers und der erfolgten Radumdrehungen den Fahrweg ermitteln. Ebenso können Sensoreinrichtungen mit Doppler-Radar-Sensoren oder auch optischen Sensoren ausgerüstet sein. Aus Gründen der Sicherheit müssen die Sensoreinrichtungen in regelmäßigen Abständen dahingehend überprüft werden, ob deren Genauigkeit innerhalb vorgegebener Toleranzen liegt. Beispielsweise führt die Abnutzung der Räder bei Sensoreinrichtungen mit Wegimpulsgebern dazu, dass die Fahrwegbestimmung einen systematischen Fehler aufweist, was durch Nachstellung und Neukalibrierung der Sensoreinrichtungen korrigiert wird. Dies erfolgt bisher so, dass neue bzw. entsprechend geänderte Kennwerte im Rahmen von Wartungszyklen vom Wartungspersonal manuell (in ein Fahrzeuggerät) eingegeben werden, wobei der Wartungszyklus je nach Fahrzeugtyp und Kilometerleistung etwa bei 6 Monaten liegt. Dies verursacht regelmäßig Instandhaltungskosten.
Weiter ist es bekannt, entlang der Fahrstrecken Ortsmarkierungen in Form von Balisen anzuordnen, deren Ortsposition und deren Abstand voneinander bekannt ist. Die Ortsmarkierungen können vom Fahrzeug während des Vorbeifahrens erfasst werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Bestimmung der momentanen Ortsposition zu verbessern, ohne dass regelmäßig Wartungskosten anfallen.
Die Erfindung wird bezogen auf das System und bezogen auf das Verfahren durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst; die Unteransprüche entsprechen vorteilhaften Ausgestaltungen.
Die Lösung sieht vor, dass jeweils beim Passieren einer Ortsmarkierung der Abstand von einer der bereits passierten Ortsmarkierungen mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz gebildet wird, dass jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermittelten relativen Abstandsdifferenzen deren Mittelwert bestimmt wird und dass die Sensoreinrichtungen jeweils neu eingestellt werden, wenn die Verschiebung der Mittelwerte im Laufe der Zeit einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich die Sensoreinrichtungen zur Fahrwegerfassung während des Betriebs selbsttätig kalibrieren. Die Lösung basiert auf einem ständigen Vergleich zwischen Soll- und Istwerten der zurückgelegten Fahrwege. Die Sollwerte ergeben sich dabei aus den bekannten Abständen zwischen den streckenseitigen Ortsmarkierungen. Die von den Sensoreinrichtungen (der Ortungssensorik) gemessenen Werte stellen die zugehörigen Istwerte dar. Dabei sind die Sollwerte als auch die Istwerte mit Fehlern (Toleranzen) behaftet: Die Fehler des Sollwertes resultieren insbesondere aus der Verlegegenau igkeit der Ortsmarkierungen und der Genauigkeit, mit der das Fahrzeug die Ortsmarkierung erfasst. Die Fehler des Istwertes sind durch die Genauigkeit der Sensoreinrichtung bestimmt.
Die momentanen Ortspositionen können sicherungstechnisch verwendet werden; nur Ortspositionen, die unter Einhaltung vorgegebener Kriterien ermittelt wurden, werden zur Kalibrierung herangezogen. Dadurch werden Ausreißer nahezu ausgeschlossen.
Ferner müssen die statischen Messfehler unterhalb einer definierten Schwelle liegen. Dies wird erreicht, indem die Messwerterfassung sich ggf. über mehrere Ortsmarkierungen hinweg erstreckt. Der Sollwert ergibt sich in diesem Fall aus der Summe der bekannten Ortsintervalle zwischen den Ortsmarkierungen. Die Abweichung des Istwertes vom Sollwert wird als Messwert aufgenommen. Nachdem genügend adäquate Messwerte gesammelt wurden, wird die mittlere Abweichung erstmals bestimmt. Die mittlere Abweichung wird im weiteren Betrieb überwacht. Mit zunehmender Abnutzung des Rades wird die mittlere Abweichung größer. Bei Überschreitung eines Schwellwertes wird der Korrekturfaktor bestimmt, mit dem die Kennwerte der Sensorik automatisch korrigiert werden.
Eine technisch einfache Lösung sieht vor, dass die Ortsmarkierungen als Balisen ausgebildet sind.
Im einfachsten Falle wird der Abstand von der zuletzt passierten Ortsmarkierung mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz gebildet.
Nach Bestimmung des Mittelwertes wird jeweils die Ermittlung der relativen Abstandsdifferenz neu gestartet, um so systematisch auftretende Veränderungen zu erfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, dessen einzige Figur zwei gegeneinander verschobene Verteilungskurven zeigt.
Die beiden Verteilungskurven der Figur gehören zu einem System zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, vorzugsweise von Zügen. Die Fahrzeuge bewegen sich auf Fahrstrecken eines Streckennetzes, an denen zur Zugbeeinflussung Ortsmarkierungen in Form von Balisen angeordnet sind.
Die Ortsmarkierungen werden von den Fahrzeugen beim Vorbeifahren erfasst, wobei die Ortsposition jeder Ortsmarkierung und die Abstände der Ortsmarkierungen, zumindest zu den unmittelbaren Nachbarn, den Fahrzeugen bekannt sind. In den Fahrzeugen sind weiter Sensoreinrichtungen angeordnet, zu denen Wegimpulsgeber gehören, die zumindest bei jedem Radumlauf einen Impuls abgeben, so dass anhand des Raddurchmessers der jeweils zurückgelegte Fahrweg ermittelt werden kann.
Die Bestimmung der momentanen Ortsposition erfolgt jeweils anhand des Fahrwegs ausgehend von der zuletzt passierten Ortsmarkierung.
Zur Überwachung der Sensoreinrichtungen wird jeweils beim Passieren einer Ortsmarkierung der bekannte Abstand zwischen den beiden Ortsmarkierungen mit dem anhand des Fahrwegs selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus eine relative Abstandsdifferenz x gebildet. Die Häufigkeit H der relativen Abstandsdifferenzen ist in der Figur als normierte Kurve 1 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Normalverteilung, die symmetrisch zu einem Mittelwert xm verläuft. Der Mittelwert xm wird jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermit telten relativen Abstandsdifferenzen bestimmt, also z.B. aus 1000 Abstandsdifferenzen.
Aufgrund des durch Abnutzung kleiner werdenden Raddurchmessers kommt es im Laufe der Zeit zu einer Verschiebung des Mittelwertes xm zu xm', was gleichbedeutend damit ist, dass sich die Verteilungskurve 1 nach rechts verschiebt. Die verschobene Verteilungskurve ist in der Figur mit dem Bezugszeichen 2 versehen. Eine Verschiebung der Verteilungskurve 1 ist gleichbedeutend mit einer Vergrößerung des Mittelwerts xm; in der Figur hat sich der Mittelwert xm von 1 nach 1,005 verschoben.
Überschreitet nun die Verschiebung einen vorgegebenen Schwellwert xs, so erfolgt jeweils eine Neukalibrierung der Sensoreinrichtung, beispielsweise durch Korrektur des Raddurchmessers anhand der Verschiebung des Mittelwertes xm.
Nach Korrektur des Raddurchmessers wird die Bestimmung des Mittelwerts xm zur Ermittlung der relativen Abstandsdifferenzen neu gestartet, d.h., der Mittelwert der normierten Verteilungskurve liegt wieder bei 1.

Claims

System zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen, die sich auf Fahrstrecken, insbesondere eines Streckennetzes, bewegen, wobei entlang der Fahrstrecken Ortsmarkierungen angeordnet sind, die von den Fahrzeugen beim Vorbeifahren erfasst werden und deren Ortsposition und deren Abstand voneinander den Fahrzeugen bekannt ist, mit in den Fahrzeugen angeordneten Sensoreinrichtungen, welche den jeweils zurückgelegten Fahrweg erfassen, insbesondere über den Raddurchmesser mittels Wegimpulsgebern und Dopplerradaren, und anhand des Fahrwegs ausgehend von einer der passierten Ortsmarkierungen die momentane Ortsposition bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beim Passieren einer Ortsmarkierung der Abstand von einer der bereits passierten Ortsmarkierungen mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz (x) gebildet wird, dass jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermittelten relativen Abstandsdifferenzen (x) deren Mittelwert (xm) bestimmt wird und dass die Sensoreinrichtung jeweils neu kalibriert wird, wenn die Verschiebung der Mittelwerte im Laufe der Zeit einen vorgegebenen Schwellwert (xs) überschreitet.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortsmarkierungen als Balisen ausgebildet sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von der zuletzt passierten Ortsmarkierung mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz (x) gebildet wird.
System nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach Bestimmung des Mittelwerts (xm) die Ermittlung der relativen Abstandsdifferenzen (x) neu gestartet wird.
Verfahren zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen, die sich auf Fahrstrecken, insbesondere eines Streckennetzes, bewegen, wobei entlang der Fahrstrecken Ortsmarkierungen angeordnet sind, die von den Fahrzeugen beim Vorbeifahren erfasst werden und deren Ortsposition und deren Abstand voneinander den Fahrzeugen bekannt ist, bei dem in den Fahrzeugen Sensoreinrichtungen angeordnet sind, welche den jeweils zurückgelegten Fahrweg erfassen und anhand des Fahrwegs ausgehend von einer der passierten Ortsmarkierungen die momentane Ortsposition bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beim Passieren einer Ortsmarkierung der Abstand von einer der bereits passierten Ortsmarkierungen, insbesondere der zuletzt passierten Ortsmarkierung, mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz (x) gebildet wird, dass jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermittelten relativen Abstandsdifferenzen (x) deren Mittelwert (xm) bestimmt wird und dass die Sensoreinrichtung jeweils neu kalibriert wird, wenn die Verschiebung der Mittelwerte (xm) einen vorgegebenen Schwellwert (xs) überschreitet.