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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Absicherung von Arbeitsstellen im Gleisbereich, mit einer Sensoranordnung mit mehreren Sensoren, mit einer Auswerteeinrichtung mit einer oder mehreren Auswerteelementen zum Auswerten der Messungen 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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Es genügt daher nicht, die aus der Überwachung von Gleis- oder Weichenabschnitten bekannten und etwa in der
DE 10 2004 024 756 A1 beschriebenen Überwachungssysteme einzusetzen, die die genormten Zugschlussmeldungen von Schienenfahrzeugen überwachen und so nach dem Passieren eines durchgefahrenen Zuges feststellen können, dass ein Zug vollständig einen Gleisabschnitt passiert hat.
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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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In der
JP 2007-045277 A wird eine Warneinrichtung für das Warnen vor heran nähernden Zügen beschrieben. Eine Kamera und ein Element für akustische Aufnahmen werden an einem Beobachtungspunkt installiert. Die aufgenommenen Bild- und Tonsignale werden dann mittels eines Mobiltelefons mit Videophonfunktion an einen Monitor nebst Lautsprecher an einer Arbeitsstelle an einer Eisenbahnlinie übertragen.
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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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Aus der
GB 2 427 296 A ist eine Anordnung zum Warnen vor beweglichen Fahrzeugen bekannt, worunter auch gleisgebundene Fahrzeuge verstanden werden können, wobei es jedoch nicht um Rottenwarngeräte, sondern um Warnsysteme geht, die beispielsweise in Bahnhöfen eingesetzt werden. Dabei wird erörtert, eine Videokamera einzusetzen, die beobachtet, ob sich Personen auf einem Bahnsteig benachbart zu einem Eisenbahngleis oder auf dem Gleis selbst befinden. Dieses Bild wird an eine Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt, die automatisch die Bewegung von Menschen oder anderen beweglichen Objekten außerhalb eines vordefinierten Sicherheitsbereichs feststellen kann. Abhängig davon kann dann ein Alarmsignal abgegeben 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 Sensoren der Sensorenanordnung so angeordnet und aufgebaut ist, dass er eine im Bereich der Gleise an der Arbeitsstelle tätige Rotte mit einem Bild gebenden Verfahren aufnehmen, 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, dass die Sensoranordnung mehrere Sensoren aufweist, die jeweils paarweise angeordnet sind, und dass die beiden Sensoren eines jeden Paares in zwei entgegen gesetzte Richtungen im Wesentlichen parallel zu den Gleisen blicken, so dass jeweils einer der beiden Sensoren eines Paares zur Rotte und ein anderer Sensor des gleichen Paares von der Rotte weggerichtet blickt.
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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 Auswerteelement 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 wiedergegeben. 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 Fallen 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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Bezugszeichenliste
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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
