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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Absicherung von Arbeitsstellen
im Gleisbereich mit einer Sensoranordnung mit wenigstens einem Sensor, mit
einer Auswerteeinrichtung mit einer oder mehreren Auswerteelementen
zum Auswerten der Messungen des oder der Sensoren der Sensorenanordnung und
zur Feststellung gegebenenfalls vorhandener potentiell gefährlicher
Situationen, und mit einer Warneinrichtung, die von der Auswerteeinrichtung
aufgrund der Feststellung einer potentiell gefährlichen Situation
aktivierbar ist,
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Für
die Aufrechterhaltung eines schienengebundenen Transportsystems,
insbesondere des Bahnbetriebs bei Eisenbahnen, sind regelmäßige Wartungsarbeiten,
Reparaturen oder auch Baumaßnahmen im oder am Gleisbereich
erforderlich. Diese Arbeiten im Gleisbereich werden von hierauf
spezialisiertem Bahnpersonal vorgenommen. Die dabei tätig
werdenden Bautrupps werden in der Fachsprache als Rotte bezeichnet.
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Da
im Regelfall auch während der Wartungsarbeiten, Reparaturen
und Baumaßnahmen Schienenfahrzeuge auf den Gleisen selbst,
insbesondere aber auch auf anderen Gleisen von mehrgleisigen Strecken
bewegt werden (Züge und auch Baustellenfahrzeuge), bestehen
hohe Gefährdungen einerseits für die beschäftigten
Rotten im Gleis selbst, andererseits aber auch für die
Passagiere und das Bahnpersonal in und auf den bewegten Schienenfahrzeugen.
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Gerade
bei Baumaßnahmen am Gleis einer mehrgleisigen Eisenbahnstrecke
kommt es nach wie vor zu sehr häufig tödlich verlaufenden
Unfällen. Es sind dabei häufig Mitarbeiter der
Rotte, die durch ein Verletzen beziehungsweise Betreten des lichten Raumes
des Nachbargleises sich selbst gefährden und darüber
hinaus auch durch die Verwendung von Baumaschinen die vorbeifahrenden
Züge auf dem Nachbargleis in Mitleidenschaft ziehen. So
besteht beispielsweise die Gefahr, dass ein Ausleger eines Baggers
durch ein Fehlverhalten des Maschinenbedieners der Rotte unbeabsichtigt
in den lichten Raum eines noch aktiven Betriebsgleises gerät.
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Die
schon seit langem bestehenden Gefahren sind bekannt und es wird
ebenfalls bereits seit vielen Jahrzehnten versucht, durch geeignete
Warnsysteme die Gefährdungen zu reduzieren.
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Bekannte
Möglichkeiten einer Absicherung sind beispielsweise das
Aufstellen von Sicherungsposten, die bereits aus der Entfernung
die Rotte entsprechend warnen. Andere Versuche bestehen darin, zwischen
einem Betriebsgleis und einem Arbeitsgleis eine feste Absperrung
zu errichten, um so die Mitarbeiter der Rotte von einem Betreten
des lichten Raumes des Nachbargleises nachhaltig abzuhalten. Weitere
Versuche bestehen darin, gleisgebundene Maschinen mit automatischen
Warnsystemen auszurüsten.
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Aus
der
DE 93 14 495 U1 ist
bereits eine Vorrichtung zur Warnung von Gleisarbeitern vor sich
nähernden Zügen bekannt. Dabei wird eine elektronische
Vorrichtung an den Seitenflanken eines Gleises des Schienenstranges
angeordnet. Ein sich nähernder Zug erzeugt eine Schwingung
des Gleises, die von der elektronischen Vorrichtung erfasst, zugeordnet
und in ein Warnsignal für die Rotte umgesetzt wird. Durch
das Einsetzen mehrerer Elemente am Gleiskörper kann auch
eine genauere Berechnung der Geschwindigkeit des herannahenden Zuges
vorgenommen werden.
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Aus
der
DE 94 22 276 U1 ist
ein weiteres automatisches Rottenwarngerät bekannt, das
mit optischen Signalmitteln und zusätzlich einem Schallgeber
arbeitet. Dabei wird mit Sensoren außerdem der Beleuchtungszustand
und die Umgebungslautstärke an der Gleisbaustelle erfasst,
um die Warnsignale mit einer Helligkeit beziehungsweise einer Lautstärke abzugeben,
die die Umgebungshelligkeit und die Umgebungslautstärke übertreffen.
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Aus
der
DE 10 2004
053 163 A1 ist ein Individual-Warngerät eines
Rottenwarnsystems bekannt, bei dem die Rotte nicht nur wie im vorbekannten Stand
der Technik insgesamt durch ein automatisches Warnsystem optisch
oder akustisch gewarnt wird, sondern auch einzelne Mitglieder der
Rotte über Funk angesprochen werden, wobei die Mittel zum Empfang
des Funksignals mit speziellen Empfangsantennen und weiteren Einrichtungen
versehen sind, um einen Ausfall oder ein Fehlen des Funksignals berücksichtigen
zu können und eine unerwünschte Strahlenbelastung
des Trägers des Individual-Warngeräts zu vermeiden.
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Alle
vorgenannten bekannten Warneinrichtungen für Rotten im
Gleis eines schienengebundenen Verkehrs haben die Eigenschaft, eine
Rotte insgesamt oder auch einzelne Mitglieder mehr oder weniger
nachdrücklich vor annähernden Zügen zu
warnen beziehungsweise die Rotte von dem sich nähernden
Zug in Kenntnis zu setzen. Wird trotz aller Bemühungen
der Warnton überhört oder das Warnsignal übersehen
und der Bautrupp beziehungsweise die Rotte verlässt den
gefährdeten und gefährlichen Bereich nicht, so
ist ein Reagieren des sich nähernden Zuges nicht mehr möglich.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Rotte neben oder
auf Gleisbaumaschinen arbeitet, also ein extrem hoher Geräuschpegel
besteht, und die Rotte auch in erster Linie auf ihre Arbeit achtet
und die Bedienung der Maschinen eine relativ hohe Konzentration
erfordert. Die Wahrnehmbarkeit akustischer Warnsignale ist daher
bei den auftretenden hohen Maschinengeräuschpegeln äußerst
problematisch. Um Mitarbeiter, die unmittelbar neben Gleisbaumaschinen
eingesetzt sind, vor Zugfahrten im benachbarten Gleis zu warnen,
muss für die akustische Planung eines derartigen automatischen
Warnsystems ein Nahbereichspegel etwa 1 m neben der Gleisbaumaschine
zugrundegelegt werden.
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Da
das Gefährdungspotential bekannt ist, wird häufig
die kollektive Warnung durch ein automatisches Rottenwarnsystem
noch zusätzlich durch Sicherungsposten am Bagger unterstützt.
Auch das ist problematisch und löst das grundsätzliche
Problem nicht.
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Der
Einsatz fester Absperrungen gegenüber dem Nachbargleis
dagegen führt zu starken Einschränkungen der Möglichkeiten
der Rotte bei ihrer Arbeit und auch zu einer Einschränkung
der Bewegungsfreiheit. Darüber hinaus müssen die
festen Absperrungen beispielsweise einem sich bei Wartungszwecken
bewegenden Bautrupp folgen oder über eine sehr lange Strecke
aufgebaut werden.
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Gerade
der häufig tödliche Verlauf von doch auftretenden
Unfällen führt zu dem starken Wunsch und Bestreben,
weiter verbesserte Möglichkeiten zur Absicherung des eingesetzten
Personals an den Arbeitsstellen im Gleisbereich zu finden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung vorzuschlagen,
die eine noch bessere Möglichkeit zur Absicherung von Arbeitsstellen
im Gleisbereich bietet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen
Anordnung dadurch gelöst, dass der oder einer der Sensoren
der Sensoranordnung so angeordnet und aufgebaut ist, dass er eine im
Bereich der Gleise an der Arbeitsstelle tätige Rotte mit
einem Bild gebenden Verfahren aufnimmt, und dass die Auswerteeinrichtung
eine oder mehrere Bildverarbeitungseinrichtungen aufweist, die so
aufgebaut ist, dass sie die mit dem Bild gebenden Verfahren aufgenommenen
Aufnahmen mit vorgegebenen und/oder errechneten Daten eines freizuhaltenden
lichten Raumes vergleichen und unter Nutzung dieses Vergleiches
eine gegebenenfalls vorhandene potentiell gefährliche Situation
erkennen und die Warneinrichtung aktivieren kann.
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Durch
die Erfindung wird eine Anordnung geschaffen, die gegenüber
den bekannten automatischen Rottenwarnsystemen einen wesentlichen
Vorteil besitzt. Die bisherigen Verfahren arbeiten alle mit dem
Gedanken, die Rotte vor sich nähernden Zügen zu
warnen. Sie ziehen dabei den Bautrupp selbst und dessen Verhalten
aber nicht in Betracht. Es findet also nur eine einseitige Detektion
einer potentiellen Gefährdung statt, dagegen keine Beobachtung
der Rotte selbst und des von ihr eingesetzten Materials, etwa der
Gleisbaumaschinen. Es fehlt gewissermaßen am „Feedback".
Wenn die Warnung nach den bisherigen Maßnahmen aus unterschiedlichsten Gründen
nicht ankommen oder umgesetzt werden, so lässt sich der
Unfall nicht mehr vermeiden.
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Erfindungsgemäß werden
jetzt Sensoren eingesetzt, die nicht nur wie im Stand der Technik mittels
mehr oder weniger technisch ausgefeilter Verfahren beobachten, ob
sich ein Zug nähert, sondern es findet auch eine Beobachtung
der Rotte mit ihren Baumaschinen und dem eingesetzten Personal statt. Dies
geschieht mittels Bild gebender Verfahren, die das entsprechend
aufgenommene Bild der Rotte einer Auswerteeinrichtung zuführen.
In dieser Auswerteeinrichtung wird nun verglichen, ob das aufgenommene
Bild der Rotte mit Maschinen und Personal mit bestimmten erwarteten
oder errechneten Daten übereinstimmt. Dabei kann mittels
Bild verarbeitender Systeme beispielsweise festgestellt werden,
ob sich Personen außerhalb des vorgesehenen Bildbereiches
und Raumes befinden, insbesondere ob sie in den lichten Raum des
Nachbargleises eingedrungen sind. Die gleichen Verfahren können
auch feststellen, ob beispielsweise ein Ausleger eines Baggers oder
ein anderes Werkzeug den zulässigen Bereich verlassen hat.
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Auf
der Grundlage dieser Vergleiche und Ergebnisse kann dann die Auswerteeinrichtung
eine Warneinrichtung aktivieren. Diese Warneinrichtung kann in geeigneter
Form, etwa durch akustische oder optische Warnsignale, die Rotte
von der eingetretenen Situation in Kenntnis setzen und eine rasche Rückführung
veranlassen.
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Besonders
bevorzugt ist es jedoch, wenn die Warneinrichtung eine Warnung an
eine entfernt gelegene Überwachungsstelle und/oder an einen
Zug übermittelt, der sich auf einem der Gleise der Arbeitsstelle
nähert.
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Das
bedeutet, dass nicht nur die Rotte selbst von der eingetretenen
problematischen Situation informiert ist, sondern dass auch ein
Warnsignal etwa an einen sich nähernden Zug gegeben wird,
der beispielsweise eine Bremsung veranlassen kann. Diese Signale
können auch an eine entfernt gelegene Überwachungsstation
gegeben werden, damit diese etwa mittels ferngesteuerter Signaltechnik
auf die Bewegung eines sich nähernden Zuges Einfluss nehmen kann.
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Die
Auswerteeinrichtung kann natürlich auch in ihren Daten
berücksichtigen, ob die Verletzung des lichten Raumes zu
einem Zeitpunkt geschieht, an dem sich ein Zug nähert,
oder ob dies nicht der Fall ist, und daher die Verletzung des lichten
Raumes eines Betriebsgleises zu einem bestimmten Zeitpunkt tolerierbar
ist. Hierzu kann sie selbst auf Daten zurückgreifen, die
sie von weiteren Sensoren erhält, die ebenfalls mittels
Bild gebender Verfahren in diesem Falle nicht die Rotte beobachten,
sondern statt dessen in eine andere Richtung blicken und möglicherweise
herannahende Züge aufnehmen und beobachten.
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Möglich
ist aber selbstverständlich auch zusätzlich der
Einsatz von Sensoren, die mit anderen Mitteln (Schall, Signaltechnik,
Gleisschwingungen, etc.) arbeiten und es können darüber
hinaus auch Informationen bei der Auswertung berücksichtigt
werden, die von einer entfernt liegenden Überwachungseinrichtung
stammen. Von dieser entfernt liegenden Überwachungseinrichtung
kann beispielsweise die Information übermittelt werden,
dass sich grundsätzlich ein Zug nähert. In der
Auswerteeinrichtung können dadurch bestimmte Gefahrenstufen
erreicht werden, wobei der Anordnung eigene Sensoren dann die konkrete
Näherung des Zuges beobachten.
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Als
besonders interessant hat es sich herausgestellt, wenn auf dem Gleis,
auf dem die Rotte ihre Arbeitsstelle hat, vor der Rotte und hinter
der Rotte jeweils eine fahrbare Drohne angeordnet ist, diese Drohnen
jeweils mit Sensoren ausgestattet sind, mittels Bild gebender Verfahren
aus verschiedenen Richtungen die Rotte aufnehmen.
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Die
Erfindung jedoch ermöglicht eine sowohl technisch machbare
als auch eine sicherheitstechnisch umsetzbare Lösung. Auch
betriebswirtschaftlich ist die Lösung sehr günstig,
da jeder Unfall nicht nur tragisch ist, sondern auch zu erheblichen
Schäden an den betroffenen Maschinen, Zügen und
Gleisen führt und neben dem Material auch zu einem erheblichen
Zeitverlust und einer möglicherweise für bestimmte
Zeit vollständig verhinderten Benutzung des Gleises und
seiner Nachbargleise führt. Die erfindungsgemäße
Lösung ist demgegenüber vergleichsweise kostengünstig
und automatisierbar.
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Es
findet nicht nur eine Warnung als Funktion, sondern auch gleich
eine Sicherung statt, ohne der Rotte ihre Bewegungsfreiheit zu nehmen.
Viele Unfälle durch vorhersehbares Fehlverhalten lassen sich
so ausschließen.
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Es
findet eine automatisierte Beobachtung der Rotte einerseits und
des lichten Raumes der Rotte beziehungsweise benachbarter Betriebsgleise
andererseits statt. Bei einer Verletzung des sicheren Bereiches
beziehungsweise des lichten Raumes wird davor gewarnt und es kann
auch eine Warnung an die sich nähernden Züge generiert
werden, die bisher bei sämtlichen automatisierten Warnsystemen
unberücksichtigt blieben, da sie bisher lediglich von der Tatsache
von Baumaßnahmen in bestimmten Gleisabschnitten unterrichtet
waren.
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Darüber
hinaus wird der Verkehr, der sich einer Rotte nähert, erfindungsgemäß beobachtet
und automatisiert eine Warnung generiert, die an die Rotte in verschiedener
Form ausgegeben werden kann.
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Da
sämtliche Maßnahmen automatisiert erfolgen können,
können im Umkehrschluss nicht mehr benötigte Sicherheitsposten
und andere Personen bei der Absicherung des Bautrupps eingespart
werden, was menschliche Fehlbeurteilungen und auch Fehlhandlungen
bei der Identifikation einer Gefahrensituation vermeidet und auch
die Personalkosten reduziert.
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Mit
der Erfindung kann eine automatisierte Absicherung sowohl für
statische als auch für dynamische, sogenannte „wandernde"
Baustelleneinrichtungen erfolgen, also für sogenannte Wanderbaustellen.
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Dies
geschieht in einer bevorzugten Maßnahme durch eine sogenannte
Drohne, die autark „mitwandernd" vor und hinter der sogenannten
Wanderbaustelle bewegt wird.
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In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann nicht
nur eine Warnung vor den Gefährdungen generiert werden,
sondern auch eine automatische Entwarnung, wenn die Gefährdung
vorüber ist. Dies ermöglicht einen frühzeitigen
erneuten Beginn der Arbeit nach dem Passieren eines Zuges und damit
einen Gewinn an Arbeitszeit, ohne dass eine Zunahme der Gefährdung
damit verbunden ist.
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Bevorzugt
nutzt die Erfindung den Einsatz unterschiedlicher bildgebender Verfahren,
etwa von Infrarot, Radar, Videotechnik, Laser, und dergleichen und
der dafür sinnvollen Softwarelösungen.
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Die
Erfindung arbeitet mit einer automatischen Bildverarbeitung und
ist echtzeitfähig.
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Die
erfindungsgemäßen Anordnungen sind leicht handhabbar
und ihre Funktion ist den Mitarbeitern einer Rotte leicht verständlich
zu machen, was die Akzeptanz erhöht. Die Erfindung ist
auch nachts einsetzbar, da mit den erfindungsgemäßen
Verfahren auch nachts sich nähernde Züge erkennbar
sind, die sich durch entsprechende genormte Beleuchtungen auszeichnen.
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Im
Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Arbeitsstelle im Gleisbereich;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer Arbeitsstelle im Gleisbereich entsprechend 1;
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3 eine
schematische Darstellung einer modifizierten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
schematische Darstellung einer weiteren modifizierten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 die
schematische Draufsicht aus 1 mit zusätzlich
eingezeichneten Sichtbereichen und weiteren Elementen;
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6 mehrere
Darstellungen des Sichtfeldes eines Sensors;
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7 mehrere
Darstellungen des Sichtfeldes eines anderen Sensors;
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8 eine
schematische Zusammenstellung verschiedener Sensoren eines erfindungsgemäßen
Warnsystems; und
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9 einen
Beispieldurchlauf eines Algorithmus zur Warnung und Entwarnung bei
einer Anordnung gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
die grundsätzliche Problematik, die sich bei Baustellen
und Wartungsarbeiten auf einer mehrgleisigen, hier zweigleisigen
Strecke zeigen.
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Zu
erkennen ist eine Arbeitsstelle 10, die hier rein schematisch
rechteckig in einer Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem größeren
Schienentrakt zeigt. Die Arbeitsstelle 10, beispielsweise
eine Baustelle, befindet sich auf einem Gleis 11. Auf diesem Gleis 11 findet
dementsprechend in diesem Ausführungsbeispiel auch kein
Zugbetrieb mehr statt, dieses Gleis 11 ist gesperrt.
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Parallel
zum Gleis 11 verläuft jedoch ein weiteres Gleis 12,
auf dem auch Zugbetrieb herrschen kann und soll. Dieses Gleis 12 ist
also ein freies Gleis oder Betriebsgleis. Da aufgrund der Bauarbeiten
auf dem Gleis 11 der gesamte, sonst auf den Gleisen 11 und 12 ablaufende
Zugverkehr sich jetzt auf das eine Gleis 12 konzentriert,
findet hier sogar mit unter deutlich mehr Zugbetrieb als üblich
statt, sofern keine Umleitungen über ganz andere Strecken
möglich sind.
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In
oder auf der Arbeitsstelle 10 auf dem Gleis 11 ist
eine sogenannte Rotte 20 tätig. Eine Rotte 20 besteht
aus Baufahrzeugen 21 oder Wartungsfahrzeugen und/oder Baumaschinen
sowie aus Personen 22 der Rotte 20. Die Rotte 20 bewegt
sich in eine Fahrtrichtung 23. Die Geschwindigkeit dieser
Bewegung kann sehr gering oder auch praktisch 0 sein, wenn gerade
konkrete Arbeiten durchgeführt werden, es ist aber auch
möglich, dass sich die gesamte Rotte 20 mit einer
relativ geringen Geschwindigkeit in der Fahrtrichtung 23 bewegt,
wenn es beispielsweise nur um einen Kontrollvorgang geht, wobei
die Geschwindigkeit in Fahrtrichtung 23 auch sehr wechselhaft
zwischen Stillstand und Bewegung sein kann.
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Wichtig
ist natürlich, dass die Rotte 20 mit ihren Baufahrzeugen 21 und
dem Personal 22 nicht in den Bereich des Gleises 12 gerät,
wenn dort Züge an der Arbeitsstelle 10 vorbeifahren.
Einerseits könnte dabei die Rotte 20 die auf dem
Gleis 12 fahrenden Züge beschädigen,
andererseits könnte auch sie selbst Schaden nehmen, bis
hin zu tödlichen Verletzungen der Personen 22.
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In
der in 1 dargestellten Situation und Ausführungsform
der Erfindung sind in Fahrtrichtung 23 vor der Rotte 20 und
hinter der Rotte 20 jeweils eine Drohne 61, 62 angeordnet.
Die Drohnen 61, 62 sind selbst keine Baufahrzeuge 21,
sondern dienen lediglich dem erfindungsgemäßen,
im folgenden näher erläuterten Zweck.
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Dies
ist in der 2 näher veranschaulicht. Man
sieht hier die Rotte 20 in Form von drei schematisch dargestellten
Personen 22 auf einem Baufahrzeug 21. Das Baufahrzeug 21 bewegt
sich auf dem Gleis 11. Nimmt man die Fahrtrichtung 23 nach rechts
gerichtet an, so befindet sich in der Darstellung hinter der Rotte 20 mit
dem Baufahrzeug 21 die erste Drohne 61 und in
Fahrtrichtung 23 vor der Rotte 20 mit dem Baufahrzeug 21 die
zweite Drohne 62.
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Die
Drohnen 61 und 62 sind in der dargestellten Ausführungsform
autonom agierende Einheiten, die sich vor und hinter dem zu sichernden
Baustellenbereich, also der Arbeitsstelle 10, in gleichmäßigem Abstand
zur Rotte 20, also zum Bautrupp, befinden. Der Abstand
zwischen der Rotte 20 und den Drohnen 61 und 62 ergibt
sich aus den zulässigen Streckengeschwindigkeiten und den
damit benötigten Datenübertragungsgeschwindigkeiten,
wie noch im Folgenden erörtert wird.
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Die
Erfindung weist nun zusätzlich ein technisches System auf,
welches ein automatisiertes Verfahren mit der dazu benötigten
Technik umfasst, um die Rotte 20 (wandernd oder stationär)
vor sich nähernden Objekten zu warnen und in der dargestellten Ausführungsform
auch zu entwarnen.
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Zu
diesem Zweck befindet sich an Bord der beiden Drohnen 61 und 62 ein
System aus Sensoren, das hier insgesamt als Sensorenanordnung 30 bezeichnet
wird. Das System der Sensoren beziehungsweise die Sensorenanordnung 30 weist
in dieser Ausführungsform zunächst zwei Paare
von optischen Sensoren 31a, 31b und 32a, 32b auf,
von denen die beiden Sensoren eines Paares jeweils in zwei verschiedene
Richtungen blicken, insgesamt also vier verschiedene Bilder aufnehmen.
Die Blickrichtung ist dabei für den Sensor 31b in
Fahrtrichtung 23 und für den Sensor 31a gegen
die Fahrtrichtung 23 gerichtet. Betrachtet man sich dies
nochmals in 1, so ist die Blickrichtung
des Sensors 31b auf der Drohne 61 in Richtung
auf die Rotte 20 und weiter nach vorn gerichtet, die des
Sensors 31a dagegen rückwärts in der 1,
also nach links. Ebenso ist die Blickrichtung des Sensors 32b auf
der Drohne 62 nach rechts oder auch in Fahrtrichtung 23 gesehen nach
vorne gerichtet, die des Sensors 32a dagegen rückwärts
auf die Rotte 20.
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Es
gibt also von zwei Seiten durch die Sensoren 31b und 32a einen
Blick auf die Rotte 20.
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Außerdem
ist eine Auswerteeinrichtung 40 vorgesehen. Diese Auswerteeinrichtung 40 ist
hier dezentral in Form von zwei Auswerteelementen 41, 42 auf
den beiden Drohnen 61 und 62 in der Nachbarschaft
der Sensoren 31a, 31b und 32a, 32b mit
ihren Bild gebenden Verfahren vorgesehen, um die Auswertung möglichst
einfach vornehmen zu können und die einzelnen Drohnen 61 und 62 autark
und auswechselbar vorzusehen. Möglich ist aber auch eine
andere Anordnung der Auswerteeinrichtung 40, etwa komplett
auf dem Baufahrzeug 21.
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An
Bord der Drohnen 61 und 62 kann sich darüber
hinaus auch jeweils eine Antriebseinheit 61a, 62a einschließlich
der für den Antrieb der Drohne 61, 62 erforderlichen
Bauteile, Bremsen etc. befinden.
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In
der 3 ist darüber hinaus auch noch dargestellt,
dass im unmittelbaren Baustellenbereich, also in der Nähe
oder innerhalb der Arbeitsstelle 10 im Bereich des Gleises 11,
zusätzliche mobile, beispielsweise aufstellbare, Sensoreinheiten 33 und 34 vorgesehen
sind. Diese Anzahl kann auch größer oder kleiner
sein, wie dies individuell für eine bestimmte Arbeitsstelle 10 für
sinnvoll erachtet wird. Diese mobilen Sensoreinheiten 33, 34 haben
die Aufgabe, die Rotte 20 und den sich nähernden
Verkehr zusätzlich zu beobachten. Die mobilen Sensoreinheiten 33, 34 umfassen
Sensoren und Stative sowie gegebenenfalls Auswerteelemente, die
auch der Auswerteeinrichtung 40 zugeordnet werden können.
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Zusätzlich
zu den mobilen Sensoreinheiten 33, 34 verfügt
jede Rotte 20 über mindestens einen Signalumwandler 51 und über
Ausgabeeinrichtungen 52, die jeweils Teil einer Warneinrichtung 50 sind.
Die Anordnung, Befestigung und Ausführung der Warneinrichtung 50 und
ihrer verschiedenen Elemente hängt beispielsweise davon
ab, ob die Rotte 20 über Baufahrzeuge 21 verfügt
oder ob sie lediglich aus Personal 22 besteht. Ist ein
Baufahrzeug 21 vorhanden, wird die Warneinrichtung 50 mit
Signalumwandler 51 und Ausgabeeinheit 52 innerhalb
eines solchen Fahrzeuges angeordnet.
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Rotten 20,
die wie in der 4 dargestellt lediglich aus
Personen 22 bestehen, führen eine mobile Einheit
mit.
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Die
Auswerteelemente der Auswerteeinrichtung 40 sind jeweils
mit Mitteln ausgestattet, die eine drahtlose Kommunikation mit der
Warneinrichtung 50 ermöglichen.
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Das
erfindungsgemäße Vorgehen hat nun den Sinn, einen
Schaden zu verhindern, der durch die Rotte 20 und/oder
durch ein auf dem Gleis 12 verkehrendes Objekt verursacht
werden kann. Dieser Schaden könnte durch Verletzungen des
lichten Raumes am Gleis 12 eintreten. Die Erfindung nutzt
nunmehr eine automatisierte Bildverarbeitung. Sie greift dabei auf
die Auswerteeinrichtung 40 zurück, in der sich
entsprechende Verarbeitungseinrichtungen mit einschlägiger
Software befinden. Den Dateninput erhält die Auswerteeinrichtung 40 durch
die verschiedenen Sensoren 31a, 31b, 32a, 32b, 33 und 34 der Sensoranordnung 30,
gegebenenfalls noch durch weitere.
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Die
Auswerteeinrichtung 40 wertet die ihr von der Sensoranordnung 30 und
gegebenenfalls anderen Quellen zur Verfügung gestellten
Informationen aus und kommt gegebenenfalls zu dem Schluss, dass
sich ein Objekt auf dem Gleis 12 der Rotte 20 nähert
und/oder die Rotte 20 den lichten Raum des Gleises 12 verletzt.
Diese Information übermittelt die Auswerteeinrichtung 40 über
die Kommunikationseinrichtungen an die Warneinrichtung 50 mit
dem Signalumwandler 51. Die Warneinrichtung 50 generiert
dann eine entsprechende Warnung oder Entwarnung und gibt diese durch
die Ausgabeeinheit 52 aus, die etwa akustische oder optische
Signale an die Personen 22 der Rotte 20 weitergibt.
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Die
Warneinrichtung 50 kann auch andere Informationen generieren
und in umgekehrter Richtung an die Auswerteeinrichtung 40 übermitteln.
Diese Informationen können beispielsweise Informationen über
die sich nähernden Objekte sein, über die die
Warneinrichtung 50 verfügt oder die der Warneinrichtung 50 zur
Verfügung gestellt werden. Dies kann dem Zweck des Informationsaustausches
zum Bildvergleich erfolgen.
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Es
sei folgendes konkrete Beispiel anhand der Figuren beschrieben:
Die
Drohne 61 mit den Sensoren 31a, 32b befindet sich
in Fahrtrichtung 23 einer Wanderbaustelle als Arbeitsstelle 10 gesehen
hinter der Rotte 20. Die Drohne 62 mit den Sensoren 32a, 32b befindet
sich dementsprechend vor der Rotte 20 in Fahrtrichtung 23.
Die Rotte 20 besitzt das dargestellte Baufahrzeug 21,
auf dem sich ferner auch Personen 22 und eine Warneinrichtung 50 mit
einer Ausgabeeinheit 52 befindet.
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Zusätzlich
sollen sich in unmittelbarer Nähe des Bautrupps neben dem
Gleis 11 zwei mobile Sensoreinheiten 33 und 34 befinden,
eine in Fahrtrichtung 23 hinter der Rotte 20 und
eine in Fahrtrichtung 23 vor der Rotte 20. Die
Sensoreinheiten 33 und 34 besitzen jeweils zwei
Sensoren 33a, 33b beziehungsweise 34a, 34b.
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Man
kann dann in der 5 die eingesetzten Sensoren 31a, 31b, 32a, 32b, 33a und 34b mit
ihren insgesamt acht Sichtbereichen in angedeuteter Form erkennen.
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Nähert
sich also auf Gleis 12 ein Zug der Arbeitsstelle 10 in
der 5 gesehen von links, also von der Rotte 20 aus
gesehen von hinten, so detektiert als erstes der Sensor 31a der
Drohne 61 dieses sich nähernde Objekt. Dies geschieht
durch einen Bildvergleich.
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Dies
ist in den drei Darstellungen der 6 gut zu
erkennen. Man sieht dort schematisch den Sichtbereich des Sensors 31a auf
der Drohne 61, wie dieser nach hinten blickt. Er sieht
unmittelbar vor sich das gesperrte Gleis 11, auf dem sich
die Drohne 61 bewegt, und links daneben das parallele Gleis 12. Der
Sensor 31a übermittelt zunächst das Bild
ganz links aus der 6 und danach das mittlere Bild
aus der 6. Diese Daten übermittelt
er dem Auswerte element 41 der Auswerteeinrichtung 40.
Die Auswerteeinrichtung 40 vergleicht die Bilder miteinander. Solange
die der Auswerteeinrichtung 40 übermittelten Bilder
alle miteinander identisch sind, folgert die Auswerteeinrichtung 40,
dass sich kein Objekt nähert. In der in 6 rechten
Darstellung hat jetzt jedoch die Auswerteeinrichtung 40 festgestellt,
dass sich die beiden zu verschiedenen Zeitpunkten übermittelten
Bilddaten des Sensors 31a unterscheiden und hat darüber
hinaus anhand der Daten auch festgestellt, dass es sich um eine
relevante Änderung handelt. Hierzu kann sie weitere Daten
berücksichtigen, beispielsweise die Information, dass Ort
und Form der Änderung tatsächlich auf einen sich
nähernden Zug 15 auf dem Gleis 12 schließen
lässt und nicht etwa auf ein nicht interessierendes, bewegtes Objekt
außerhalb der Gleise 11 und 12.
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Ist
der Zug 15 erfasst, wird er auch im Bild markiert und kann
so festgehalten und seine weitere Bewegung weiterverfolgt werden.
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Sobald
der Sensor 31a auf der Drohne 61 mittels der Auswerteeinrichtung 40 ein
relevantes Objekt feststellt, wird die Information an die Warneinrichtung 50 gesendet,
dort erfolgt eine Weitergabe an die Ausgabeeinheit 52 zur
Ausgabe eines Warnsignals (akustisch, optisch, haptisch). Ebenfalls
generiert die Warneinrichtung 50 eine Information, die
an die Sensoren 31b und 32b ausgegeben wird. Diese Information
enthält eine Aufforderung an den Sensor 31b, den
Zugschluss des vorbeifahrenden Zuges 15 aufzuzeichnen,
etwa als Standbild, und dieses aufgezeichnete Bild des Schlusses
des Zuges 15 an den Sensor 32b zu senden. Der
Sensor 32b auf der Drohne 62 erwartet dieses Bild
dann, um einen Bildvergleich durchführen zu können,
sobald der Zug 15 mit seinem Zugschluss im Sichtfeld des
Sensors 32b auf der Drohne 62 vor der Rotte 20 erscheint.
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Erscheint
nun der Zug 15 mit seinem typischen Zugschlusssignal im
Sichtfeld des Sensors 32b, erfolgt in der Auswerteeinrichtung 40 ein
Datenabgleich. Handelt es sich um den Zugschluss des zuvor von dem
Sensor 31a detektierten Objektes, kann durch die Auswerteeinrichtung 40 eine
entsprechende Information an die Warneinrichtung 50 übermittelt werden.
Mit dieser Information ist die Warneinrichtung 50 in der
Lage, eine Entwarnungsmeldung durch die Ausgabeeinheit 52 ausgeben
zu lassen oder andere geeignete Maßnahmen zu treffen.
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Bis
zu dem Zeitpunkt, an dem der Schluss des Zuges 15 durch
den Sensor 32b erkannt wird, sind jedoch noch weitere Funktionen
innerhalb des Rottenwarnsystems gemäß dieser Ausführungsform der
Erfindung zu erfüllen.
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So
haben die Sensoren 31b, 32a, 33a, 33b, 34a und 34b die
Aufgabe, den lichten Raum in der Umgebung der Rotte 20 zu überwachen.
Um einen möglichst redundanten Beobachtungsfluss zu erreichen,
sind je nach Länge der Rotte 20 ausreichend viele
mobile Sensoreinheiten 33, 34 eingesetzt, von denen
in der bevorzugten Ausführungsform zwei dargestellt sind.
Das Sichtfeld beispielsweise des Sensors 34b ist in der 7 dargestellt.
Hier ist zu erkennen, wie durch die Auswerteeinrichtung 40 der
lichte Raum des Gleises 12 in den Aufnahmen des Sensors 34b markiert
ist.
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Sobald
die Rotte 20 durch eine Baumaschine 21 oder durch
einen Bahnarbeiter oder ein anderes Mitglied des Personals 22 den
lichten Raum des Nachbargleises 12 verletzt, also den per
Definition festgelegten freizuhaltenden Gefahrenraum, wird eine
Meldung durch die Auswerteeinrichtung 40 an die Warneinrichtung 50 übermittelt.
In der Warneinrichtung 50 wird umgehend eine Aktivierung
der Ausgabeeinheit 52 vorgenommen. Sollte die Verletzung des
lichten Raumes des Gleises 12 durch die Rotte 20 nach
der Warnung durch die Ausgabeeinheit 52 und gegebenenfalls
weiterer Warnungen fortbestehen, wird eine Meldung durch die Warneinrichtung 50 etwa
mittels Funk an das nächste oder zuständige Stellwerk,
den zuständigen Zugleiter oder an eine andere Stelle ausgegeben,
beispielsweise direkt an die in der Umgebung befindlichen Fahrzeuge
oder anderen Züge 15, die betroffen sein könnten.
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Mit
der Ausgabe der Meldung, dass die Rotte 20 den lichten
Raum des Gleises 12 verletzt, beispielsweise durch einen
umgekippten Kran oder auch durch verlorenes Baumaterial, wird ein
sofortiges Halten des Verkehres auf dem Gleis 12 erwirkt, so
dass kein Zug 15 in dieses Hindernis im Bereich der Arbeitsstelle 10 einfahren
kann.
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In 8 ist
schematisch dargestellt, wie die wesentlichen Elemente der Erfindung
auf die beiden Drohnen 61 und 62 sowie die mobilen,
beispielsweise tragbaren Sensoreinheiten 33 und 34 verteilt
sein können.
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Dabei
sind die Sensoren aus funktionstechnischen und damit praktischen
Erwägungen heraus jeweils paarweise zusammengefasst, da
es stets empfehlenswert ist, je einen Sensor in Fahrtrichtung 23 und
gegen die Fahrtrichtung 23 blicken zu lassen. Man sieht
dies am Deutlichsten auf den beiden Drohnen 61 und 62,
auf denen die Paare 31a, 31b (Drohne 61)
und 32a, 32b (Drohne 62) zu erkennen
sind. Neben den Paaren der Sensoren 31a, 31b, 32a, 32b sind
zwei Auswerteelemente 41 und 42 der Auswerteeinrichtung 40 dezentral
angeordnet.
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Außerdem
ist jeweils eine Übertragungseinrichtung 65 symbolisch
als Antenne dargestellt, mit der die Kommunikation der verschiedenen
Auswerteelemente 41, 42 der Auswerteeinrichtung 40 untereinander
und mit weiteren Elementen der Erfindung stattfinden kann.
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Dies
hat den großen Vorteil, dass jede Drohne 61 oder 62 autark
ist und mit beliebigen anderen Drohnen zu anderen Einsatzzwecken
benutzt werden kann.
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Außerdem
sieht man in der 8 mehrere Paare von Sensoren 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, zwei
weitere Auswerteelemente 43 und 44 und eine Warneinrichtung 50 nebst
einer weiteren Übertragungseinrichtung 65 zur
Kommunikation der übrigen Elemente untereinander.
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Auch
die mobilen Sensoreinheiten 33, 34 sind jeweils
mit den ihnen zugeordneten Sensoren ausgerüstet und können
getrennt voneinander verwendet werden. Die Warneinrichtung 50 kann
beispielsweise auf dem Baufahrzeug 21 mitgeführt
werden.
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In
der 9 ist ein Beispieldurchlauf eines Algorithmus
einer Warnung und Entwarnung bei einer zweigleisigen Strecke mit
Gleisen 11 und 12 wieder gegeben. Von links nach
rechts sind die verschiedenen Elemente der erfindungsgemäßen
Anordnung zur Absicherung von Arbeitsstellen im Gleisbereich dargestellt,
von oben nach unten ist die Zeit aufgetragen.
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In
der ersten Zeile befinden sich noch keine Gefahren in der Nähe
der Rotte 20, da keines der Elemente etwas aufnimmt oder
unternimmt.
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In
der zweiten Zeile erkennt der Sensor 31a ein Objekt, beispielsweise
einen Zug 15. Der Sensor 31a übermittelt
dieses Bild an die Auswerteeinrichtung 40. Die Auswerteeinrichtung 40 erkennt,
dass sich ein Objekt aus der vom Sensor 31a aufgenommenen
Richtung nähert, also von hinten, wenn die Fahrtrichtung 23 berücksichtigt
wird.
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In
der nächsten Zeile gibt die Auswerteeinrichtung 40 deshalb
eine Warnung über die Warneinrichtung 50 an die
Ausgabeeinheit 52. Die Ausgabeeinheit 52 gibt
deshalb eine Warnung ab, beispielsweise optische oder akustische
Signale.
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Gleichzeitig
wird von der Auswerteeinrichtung 40 beim Sensor 33a eine
Aufnahme abgefragt, um eine Verletzung des lichten Raumes des Gleises 12 überprüfen
zu können. Der Sensor 33a fertigt eine solche
Aufnahme an und übermittelt sie an die Auswerteinrichtung 40,
die erkennt, dass der lichte Raum durch die Rotte 20 nicht
verletzt wird.
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Eine
weitere Abfrage findet bei dem Sensor 33b statt, der ebenfalls
eine Aufnahme in seiner Blickrichtung fertigt und diese Information
an die Auswerteeinrichtung 40 weitergibt, die eine Verletzung des
lichten Raumes des Gleises 12 durch die Rotte 20 verneint.
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Natürlich
ist auch eine Abfrage bei weiteren Sensoren, etwa beim Sensor 31b,
möglich und auch wiederholte Aufnahmen können
stattfinden, ebenso wie eine permanente Information der Auswerteeinrichtung 40.
Diese Nachfragen und Informationen sind zur Vereinfachung der Darstellung
in 9 fortgelassen.
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In
einem weiteren Schritt erkennt jetzt der Sensor 31b den
Schluss des Zuges 15 und übermittelt dieses Bild
an die Auswerteeinrichtung 40. Die Auswerteeinrichtung 40 erkennt
durch ihre Bildverarbeitung, dass es sich um den Zugschluss des
Zuges 15 handeln dürfte und wie dieser aussieht.
Diese Information wird gespeichert.
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Jetzt
oder auch zu einem anderen, etwa früheren Zeitpunkt kann
beispielsweise eine erneute Warnung über die Warneinrichtung 50 und
die Ausgabeeinheit 52 erfolgen.
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Die
Information über das Aussehen des Zugschlusses des Zuges 15 wird
von der Auswerteeinrichtung 40 zusätzlich an den
Sensor 32b gegeben. Erkennt der Sensor 32b den
Schluss des vorbeifahrenden Zuges, so gibt er eine entsprechende
Meldung beziehungsweise übermittelt eine von ihm gefertigte
Aufnahme wieder an die Auswerteeinrichtung 40. Die Auswerteeinrichtung 40 erkennt
den Zugschluss des Zuges 15. Sie gibt eine entsprechende Aktivierung
wieder über die Warneinrichtung 50 an die Ausgabeeinheit 52,
die zur Kenntnis des Personals 22 der Rotte 20 eine
Entwarnungsnachricht abgibt.
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Man
sieht, dass danach keine Gefahren mehr in der Nähe der
Rotte 20 bestehen.
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Die
Erfindung ist im Zusammenhang mit den Figuren anhand einer zweigleisigen
Strecke beschrieben worden. Grundsätzlich ist der Einsatz
der Erfindung aber auch bei eingleisigen Strecken möglich.
Eine eingleisige Strecke kann auch mit mobilen Rotten 20 gewartet,
kontrolliert und mit Bauvorgängen belegt werden, wobei
in diesen Fällen die Rotten 20 üblicherweise
nur aus Personen 22 ohne Baufahrzeuge 21 bestehen.
Die Erfindung wird dann ohne Drohnen 61, 62 und
im Wesentlichen mit vorgelagerten mobilen Sensoreinheiten 33, 34 eingesetzt.
Die Warnmaßnahmen dienen dann dazu, den Personen 22 der
Rotte 20 zu ermöglichen, dass Gleis 11 für
die Durchfahrt eines Zuges 15 zu räumen beziehungsweise
den Zug 15 davon in Kenntnis zu setzen, dass die Strecken 11 für
ihn geräumt beziehungsweise nicht geräumt ist.
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- 10
- Arbeitsstelle
im Gleisbereich (Baustellenbereich)
- 11
- Gleis
1 (gesperrtes Gleis)
- 12
- Gleis
2 (freies Gleis)
- 13
- Richtung
auf dem Gleis 1
- 14
- Richtung
auf dem Gleis 2
- 15
- Zug
- 20
- Rotte
- 21
- Bau-
und Wartungsfahrzeuge und Baumaschinen
- 22
- Personen
der Rotte
- 23
- Fahrtrichtung
der Rotte
- 30
- Sensoranordnung
- 31a
- Sensor
- 31b
- Sensor
- 32a
- Sensor
- 32b
- Sensor
- 33
- Sensoreinheit
- 33a
- Sensor
- 33b
- Sensor
- 34
- Sensoreinheit
- 34a
- Sensor
- 34b
- Sensor
- 35a
- Sensor
- 35b
- Sensor
- 40
- Auswerteeinrichtung
- 41
- Auswerteelement
- 42
- Auswerteelement
- 43
- Auswerteelement
- 44
- Auswerteelement
- 50
- Warneinrichtung
- 51
- Signalumwandler
- 52
- Ausgabeeinheit
- 61
- Drohne
- 61a
- Antriebseinheit
- 62
- Drohne
- 62a
- Antriebseinheit
- 65
- Übertragungseinrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 9314495
U1 [0007]
- - DE 9422276 U1 [0008]
- - DE 102004053163 A1 [0009]