DE102011087339A1 - Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers sowie Einrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers sowie Einrichtung für ein Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers, durch das Messfehler bei der Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (10) und/oder einer von dem Fahrzeug (10) zurückgelegten Wegstrecke auf vergleichsweise einfache und dennoch zuverlässige Weise erkannt werden können.
Hierzu wird erfindungsgemäß zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (10) und/oder einer von dem Fahrzeug (10) zurückgelegten Wegstrecke ein streckenseitiges Messobjekt fahrzeugseitig berührungslos erfasst, zumindest ein Wert zumindest einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes ermittelt und ein Messfehler erkannt, sofern anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt festgestellt wird.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Einrichtung (25) für ein Fahrzeug (10).

Description

  • In der Praxis ist es häufig erforderlich, die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und/oder eine von dem Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke, d.h. eine Distanz, zu ermitteln. Dabei unterscheiden sich die im jeweiligen Einzelfall eingesetzten Messverfahren unter anderem in Abhängigkeit von der Art des jeweiligen Fahrzeugs sowie der erforderlichen Messgenauigkeit. Insbesondere im Falle von Fahrzeugen in Form von Schienenfahrzeugen sind hierbei im Hinblick auf die Genauigkeit der Messung grundsätzlich solche Verfahren vorteilhaft, die eine berührungslose, d.h. von einem möglichen Radschlupf unabhängige Messung der Geschwindigkeit und/oder der von dem Fahrzeug zurückgelegten Strecke ermöglichen.
  • Allerdings können entsprechende Verfahren den Nachteil aufweisen, dass sie beispielsweise dahingehend für Messfehler anfällig sind, dass in den Detektionsbereich einer für die Messung verwendeten Sensoreinrichtung eindringende Partikel, etwa in Form von Regen, Eis oder Schnee, zu einer Verfälschung der Messung führen können. Im ungünstigsten Fall kann es hierbei zu einer Abweichung zwischen der ermittelten und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bis hin zur Geschwindigkeit des jeweiligen Partikels beziehungsweise der jeweiligen Partikel kommen. Des Weiteren kann es in bestimmten Situationen beispielsweise auch dadurch zu Fehlmessungen kommen, dass sich ein zur berührungslosen Erfassung der Geschwindigkeit und/oder der zurückgelegten Wegstrecke vorgesehenes Messobjekt teilweise oder vollständig aus einem Abbildungsbereich der verwendeten Sensoreinrichtung, d.h. dem von der Sensoreinrichtung erfassten räumlichen Bereich, hinausbewegt. Bei einem Fahrzeug in Form eines Schienenfahrzeugs kann dies beispielsweise beim Befahren von Schienenstößen, von Weichenherzstücken oder von engen Kurven der Fall sein.
  • Unabhängig von der jeweiligen Ursache der Fehlmessung besteht ein weiteres Problem darin, dass die Fehlmessung in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Sensoreinrichtung häufig mit technischen Mitteln der Sensoreinrichtung selbst, d.h. ohne zusätzliche Komponenten, nicht oder nur verbunden mit anderweitigen Nachteilen erkennbar ist. In diesem Zusammenhang ist insbesondere zu beachten, dass einerseits eine zuverlässige Fehlererkennung wünschenswert beziehungsweise erforderlich ist. Andererseits können zu empfindliche Fehleroffenbarungsmechanismen auch ohne eine tatsächliche Störung, d.h. beispielsweise ohne entsprechende Störpartikel, zu einem fälschlichen Erkennen von Messfehlern und damit letztlich beispielsweise zu einer unnötigen Einschränkung der Verfügbarkeit der verwendeten Sensoreinrichtung führen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers anzugeben, durch das Messfehler bei der Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und/oder der Ermittlung einer von dem Fahrzeug zurückgelegten Strecke auf vergleichsweise einfache und dennoch zuverlässige Weise erkannt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers, wobei zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und/oder einer von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke ein streckenseitiges Messobjekt fahrzeugseitig berührungslos erfasst wird, zumindest ein Wert zumindest einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes ermittelt wird und ein Messfehler erkannt wird, sofern anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt festgestellt wird.
  • Gemäß dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit zunächst zum Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder der von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke ein streckenseitiges Messobjekt fahrzeugseitig berührungslos erfasst. Dabei können zur berührungslosen Erfassung des Messobjektes insbesondere optische Messmethoden zum Einsatz kommen. Bei diesen erfolgt mit optischen Mitteln eine berührungslose Ermittlung beziehungsweise Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf die Umgebung, d.h. beispielsweise bezogen auf den Untergrund beziehungsweise die Fahrbahn. Bei einer zu diesem Zweck geeigneten optischen Sensoreinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Sensor handeln, der – vom Funktionsprinzip her vergleichbar mit einer optischen Computermaus – einen Lichtstrahl beispielsweise mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich, d.h. z.B. mit einer Wellenlänge von 850nm, mit Hilfe von Leuchtdioden erzeugt, auf die Schienenoberkante abbildet und mittels einer Analyse der reflektierten Strahlung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt. In diesem Fall dient somit die Schienenoberkante als von der Sensoreinrichtung berührungslos erfasstes streckenseitiges Messobjekt.
  • Gemäß dem zweiten Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Wert zumindest einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes ermittelt. Bei der charakteristischen Kenngröße kann es sich dabei grundsätzlich um eine beliebige Messgröße handeln, welche dazu geeignet ist, das erfasste Messobjekt zu charakterisieren und damit letztlich eine Aussage darüber zu ermöglichen, ob eine korrekte Erfassung des vorgesehenen Messobjektes erfolgt oder aber dies etwa aufgrund von Störeinflüssen nicht der Fall ist.
  • Gemäß dem dritten Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun ein Messfehler erkannt, sofern anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt festgestellt wird. Im Falle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels würde es sich somit bei dem Soll-Messobjekt um die Schienenoberkante einer der Schienen handeln, auf denen sich das Fahrzeug bewegt. Anhand der charakteristischen Kenngröße beziehungsweise des zumindest einen Wertes derselben ist es dabei möglich, solche Situationen festzustellen, in denen das aktuelle, zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder der von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke verwendete Messobjekt von dem Soll-Messobjekt abweicht. Wie eingangs erläutert, kann dies beispielsweise insbesondere in solchen Situationen der Fall sein, in denen Partikel in dem Bereich zwischen der fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung und dem streckenseitigen Messobjekt vorhanden sind oder aber aus anderen Gründen die Sensoreinrichtung nicht mehr das eigentlich vorgesehene Messobjekt erfasst. Letzteres kann beispielsweise durch Besonderheiten der Fahrbahn, etwa in Form von Schienenstößen, Weichenherzstücken oder von Kurven mit vergleichsweise geringen Radien, verursacht sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, dass es eine zuverlässige Fehleroffenbarung für solche Fälle ermöglicht, in denen durch das Erfassen falscher, für die Messung im Normalfall nicht vorgesehener Messobjekte eine Verfälschung beziehungsweise Beeinträchtigung der Genauigkeit der Messergebnisse erfolgt. Vorteilhafterweise ist hierbei ein Erkennen von Messfehlern möglich, ohne dass eine unabhängige Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder der von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke erforderlich ist.
  • Entsprechend den vorstehenden Erläuterungen kann es sich bei der zumindest einen charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes grundsätzlich um eine beliebige Größe handeln, die eine Klassifizierung des Messobjektes dahingehend erlaubt, ob ein im Rahmen des jeweiligen Verfahrens vorgesehenes Messobjekt erfasst wird oder nicht.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Wert einer auf einem Abstand des Messobjektes bezogenen charakteristischen Kenngröße ermittelt. Dies ist vorteilhaft, da eine entsprechende Abstandsmessung auf vergleichsweise einfache Art und Weise eine Aussage darüber erlaubt, ob das in der jeweiligen Situation erfasste Messobjekt dem Soll-Messobjekt entspricht. Vorzugsweise handelt es sich dabei bei dem als charakteristische Kenngröße ermittelten Abstand um den Abstand des Messobjektes von einer zu der Abstandsbestimmung verwendeten Sensoreinrichtung. Dabei kann eine Abstandsmessung beispielsweise über eine Laufzeitmessung erfolgen. Hierzu ist es beispielsweise denkbar, dass von einer Sensoreinrichtung ausgestrahltes Licht mit einer Modulation versehen wird und unter Berücksichtigung der Modulation des reflektierten Lichts die Laufzeit des Lichts und damit der Abstand des Messobjektes ermittelt wird. Hierbei sind unterschiedliche Arten der Modulation des ausgesandten Lichts denkbar, wobei in einem besonders einfachen Fall beispielsweise ein gepulster Betrieb der Lichtquelle erfolgen kann.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise auch derart ausgestaltet sein, dass zumindest ein Wert einer charakteristischen Kenngröße ermittelt wird, die auf eine Eigenschaft von aus dem Bereich des Messobjektes empfangener elektromagnetischer Strahlung bezogen ist. Dabei handelt es sich bei der aus dem Bereich des Messobjektes empfangenen elektromagnetischen Strahlung in der Regel um solche Strahlung, die von einer fahrzeugseitigen Strahlungsquelle, etwa in Form einer Lichtquelle, ausgesandt und von dem Messobjekt reflektiert beziehungsweise gestreut worden ist. In der Regel wird die aus dem Bereich des Messobjektes empfangene elektromagnetische Strahlung für das jeweilige Messobjekt charakteristisch sein, so dass anhand dieser Strahlung eine Überprüfung dahingehend möglich ist, ob das erfasste Messobjekt mit dem Soll-Messobjekt übereinstimmt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als charakteristische Kenngröße die Strahlungsintensität und/oder die Winkelabhängigkeit der Strahlungsintensität der aus dem Bereich des Messobjektes empfangenen elektromagnetischen Strahlung ermittelt. Dabei erlaubt insbesondere die Winkelabhängigkeit der Strahlungsintensität eine zuverlässige Feststellung einer möglichen Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt. So kann beispielsweise im Falle eines Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs die Winkelabhängigkeit der Strahlungsintensität der aus dem Bereich des Messobjektes empfangenen elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von dem verwendeten Messprinzip weitgehend von dem Zustand einer als Messobjekt erfassten Schiene unabhängig sein, während die integrierte Strahlungsintensität gegebenenfalls eine Abhängigkeit von dem Zustand der Schiene aufweisen kann. Als charakteristische Kenngröße kann somit ein Muster des Streulichts beziehungsweise der gebeugten Strahlung verwendet werden, wobei hierbei im Falle kohärenter Strahlung auch die entsprechenden Interferenzmuster berücksichtigt werden können.
  • Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart weitergebildet sein, dass eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt unter Verwendung zumindest eines Referenzwertes für die zumindest eine charakteristische Kenngröße festgestellt wird. Bei dem Referenzwert kann es sich hierbei einerseits um einen erwarteten typischen Wert der jeweiligen charakteristischen Kenngröße handeln, wobei der Referenzwert auch durch einen Wertebereich von erwarteten beziehungsweise zulässigen Werten der charakteristischen Kenngröße gegeben sein kann. Andererseits ist es alternativ hierzu beispielsweise auch denkbar, dass der zumindest eine Referenzwert für die zumindest eine charakteristische Kenngröße als Schwellenwert ausgebildet ist, so dass bei einem Über- beziehungsweise Unterschreiten des Referenzwertes eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt festgestellt wird. Dabei ist es beispielsweise auch möglich, dass in einer Initialisierungs- oder Lernphase zunächst typische Werte für die charakteristische Kenngröße ermittelt werden und diese in der Folge dafür verwendet werden, anhand einer signifikanten Änderung des Wertes der charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des aktuell erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt festzustellen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Geschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bestimmt. Dies ist vorteilhaft, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit spurgebundenen Fahrzeugen sowie insbesondere mit Schienenfahrzeugen im besonderen Maße zum Tragen kommen. So sind bei Schienenfahrzeugen aufgrund der vergleichsweise geringen Reibung im Rad-Schiene-System generell solche Messverfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit beziehungsweise der zurückgelegten Strecke bevorzugt, welche von einem möglichen Schlupf der Räder des Schienenfahrzeugs unabhängig sind. Darüber hinaus ist bei spurgebundenen Fahrzeugen, bei denen es sich neben Schienenfahrzeugen beispielsweise auch um spurgeführte Fahrzeuge mit Gummibereifung handeln kann, die Fahrstrecke beziehungsweise der Untergrund des Fahrzeugs durch die Spurführung festgelegt, wodurch auch ein eindeutiges und in seinen Eigenschaften im Normalfall im Wesentlichen unverändertes Messobjekt definiert beziehungsweise bestimmbar ist.
  • In Bezug auf die Einrichtung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, die es auf vergleichsweise einfache und dennoch zuverlässige Weise erlaubt, beim Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und/oder einer von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke Messfehler zu erkennen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Einrichtung ausgebildet ist zum Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder einer von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke unter berührungsloser Erfassung eines streckenseitigen Messobjektes, zum Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes und zum Feststellen einer Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen fahrzeugseitigen Einrichtung entsprechen denjenigen des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass diesbezüglich auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Gleiches gilt hinsichtlich der im Folgenden genannten bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung in Bezug auf die entsprechenden bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass auch diesbezüglich auf die entsprechenden vorstehenden Erläuterungen verwiesen wird.
  • Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Einrichtung derart weitergebildet, dass sie zum Ermitteln zumindest eines Wertes einer auf einen Abstand des Messobjektes bezogenen charakteristischen Kenngröße ausgebildet ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist diese zum Ermitteln zumindest eines Wertes einer charakteristischen Kenngröße ausgebildet, die auf eine Eigenschaft von aus dem Bereich des Messobjektes empfangener elektromagnetischer Strahlung bezogen ist.
  • Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch derart ausgeprägt sein, dass sie ausgebildet ist, als charakteristische Kenngröße die Strahlungsintensität und/oder die Winkelabhängigkeit der Strahlungsintensität der aus dem Bereich des Messobjektes empfangenen elektromagnetischen Strahlung zu ermitteln.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung ausgebildet, eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt unter Verwendung zumindest eines Referenzwertes für die zumindest eine charakteristische Kenngröße festzustellen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist diese zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, ausgebildet.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung beziehungsweise mit einer Einrichtung gemäß einer der zuvor genannten bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung.
  • Vorzugsweise kann das Fahrzeug hierbei als spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere als Schienenfahrzeug, ausgeführt sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigt
  • 1 in einer schematischen Skizze ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung,
  • 2 zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erste schematische Darstellung,
  • 3 zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein erstes schematisches Diagramm,
  • 4 zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zweite schematische Darstellung,
  • 5 zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine dritte schematische Darstellung und
  • 6 zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein zweites schematisches Diagramm.
  • 1 zeigt in einer schematischen Skizze ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung. Dargstellt ist ein Fahrzeug 10 in Form eines Schienenfahrzeugs, das sich mit einer Geschwindigkeit v0 nach rechts bewegt. Das Fahrzeug 10 weist eine Sensoreinrichtung 20 in Form eines optischen Sensors auf, die zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 sowie hierauf basierend zum Ermitteln der von dem Fahrzeug 10 zurückgelegten Wegstrecke dient. In 1 ist hierbei eine durch die optische Sensoreinrichtung 20 vorgenommene Messwerterfassung schematisch mittels eines von der Sensoreinrichtung 20 ausgehenden Lichtstrahls 21 sowie eines von dem Untergrund, d.h. beispielsweise der Oberkante einer von dem Fahrzeug 10 befahrenen Schiene, reflektierten Lichtstrahls 22 angedeutet.
  • Die Sensoreinrichtung 20 ist an eine Verarbeitungseinrichtung 24 angebunden, die zur weiteren Verarbeitung der von der Sensoreinrichtung 20 ermittelten Geschwindigkeit dient und beispielsweise als Bestandteil eines Bordcomputers des Fahrzeugs 10 ausgebildet sein kann. Gemeinsam mit der Sensoreinrichtung 20 bildet die Verarbeitungseinrichtung 24 hierbei eine fahrzeugseitige Einrichtung 25. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verarbeitungseinrichtung 24 abweichend von der Darstellung der 1 selbstverständlich auch als integrierter Bestandteil der Sensoreinrichtung 20 ausgebildet sein könnte, in welchem Fall die Einrichtung 25 im Wesentlichen durch die Sensoreinrichtung 20 gebildet werden würde.
  • In der Praxis kann nun das Problem auftreten, dass es insbesondere durch bewegliche Partikel im Detektionsbereich der Sensoreinrichtung 20 zu unerwünschten und unerkannten Messfehlern kommt. Dies ist in 1 durch Regen- beziehungsweise Wassertropfen 30 angedeutet, die sich im Bereich zwischen der fahrzeugseitigen Einrichtung 20 und der Schienenoberkante bewegen und im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels eine Geschwindigkeitskomponente vR entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 10 aufweisen. Diese parallel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 10 ausgerichtete Geschwindigkeitskomponente vR kann nun dazu führen, dass von der Sensoreinrichtung 20 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und damit auch die von dem Fahrzeug 10 zurückgelegte Wegstrecke verbunden mit einem großen Messfehler ermittelt wird. So könnten die Regentropfen 30 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dazu führen, dass die ermittelte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 fälschlicherweise maximal um die Geschwindigkeit vR von der tatsächlichen Geschwindigkeit v0 des Fahrzeugs 10 abweicht.
  • Um entsprechende Messfehler zuverlässig erkennen zu können und damit auch die Voraussetzung für eine entsprechende Korrektur beziehungsweise Berücksichtigung zu schaffen, ist die fahrzeugseitige Einrichtung 25 im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung nun vorteilhafterweise ausgebildet, entsprechende Messfehler anhand einer Abweichung eines von der Sensoreinrichtung 20 erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt zu erkennen. Konkret wird hierzu seitens der fahrzeugseitigen Einrichtung 25 zumindest ein Wert zumindest einer charakteristischen Kenngröße des durch die Sensoreinrichtung 20 erfassten Messobjektes ermittelt und ein Messfehler erkannt, sofern anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt festgestellt wird. Dies soll im Folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert werden.
  • 2 zeigt zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erste schematische Darstellung. Ähnlich der Darstellung der 1 ist hierbei eine Sensoreinrichtung 20 gezeigt, von der ein Lichtstrahl 21 ausgeht, der am Untergrund beziehungsweise einem Teil des Fahrwegs reflektiert wird und als Lichtstrahl 22 zu der Sensoreinrichtung 20 zurückläuft. Analog zur Darstellung der 1 bewegt sich die Sensoreinrichtung 20 von links nach rechts und passiert dabei unterschiedliche Orte x1, x2, x3, x4 und x5. Entsprechend der Darstellung der 2 sei hierbei angenommen, dass während der Vorbeibewegung der Sensoreinrichtung 20 im Wesentlichen zwischen den Orten x2 und x4 in dem Detektionsbereich zwischen der Sensoreinrichtung 20 und dem Untergrund Partikelflug, etwa in Form von Regen, Schnee, Eis oder Schotter, auftritt. Dies kann dazu führen, dass von der Sensoreinrichtung 20 die Geschwindigkeit des zugehörigen Fahrzeugs und/oder die von dem betreffenden Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke lediglich verfälscht beziehungsweise mit einer hohen Ungenauigkeit bestimmt werden kann.
  • Um eine entsprechende Situation zuverlässig erkennen zu können, ist die fahrzeugseitige Einrichtung, deren Bestandteil die Sensoreinrichtung 20 ist, zum Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest einer charakteristischen Kenngröße des von der Sensoreinrichtung 20 erfassten Messobjektes ausgebildet. Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels sei hierbei angenommen, dass es sich bei dem Messobjekt um eine Schiene beziehungsweise Schienenoberkante des Gleises handelt und das Messobjekt zu jedem Zeitpunkt durch einen von der Sensoreinrichtung 20 ausgeleuchteten Bereich, d.h. einen „Messfleck“, bestimmt ist. In der Folge sei angenommen, dass die Sensoreinrichtung 20 zusätzlich zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie der von dem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke auch zum Ermitteln einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes in Form des Abstands zwischen der Sensoreinrichtung 20 und dem mittels des „Messflecks“ ausgeleuchteten Messobjekt in Form der Schienenoberkante ausgebildet ist. Dabei kann eine entsprechende Abstandsmessung beispielsweise durch eine Laufzeitmessung des von der Sensoreinrichtung 20 ausgestrahlten Lichts, d.h. in der schematischen Darstellung der 2 der Lichtstrahlen 21 und 22, erfolgen, wobei zu diesem Zwecke von der Sensoreinrichtung 20 beispielsweise moduliertes Licht ausgesandt werden kann.
  • Anhand der charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes, d.h. im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels des Abstands des erfassten Messobjektes von der Sensoreinrichtung 20, ist es nun der Sensoreinrichtung 20 möglich, eine Überprüfung dahingehend vorzunehmen, ob das erfasste Messobjekt mit dem Soll-Messobjekt in Form der Schienenoberkante übereinstimmt oder nicht. Dies wird im Folgenden im Zusammenhang mit 3 näher erläutert.
  • 3 zeigt zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein erstes schematisches Diagramm. Dargestellt ist der Abstand d zwischen der Sensoreinrichtung 20 und dem erfassten Messobjekt in Form der Schienenoberkante als Funktion der Zeit t. Dabei sind Zeitpunkte t1, t2, t3, t4 und t5 gekennzeichnet, zu denen die Sensoreinrichtung 20 die in der 2 dargestellten Orte x1, x2, x3, x4 beziehungsweise x5 passiert. In dem Diagramm der 3 ist hierbei erkennbar, dass in dem Bereich zwischen den Orten x2 und x4, d.h. in dem Zeitraum zwischen t2 und t4, ein geringerer Abstand d als außerhalb dieses Bereichs ermittelt wird. Ursache hierfür ist, dass die in der 2 angedeuteten Partikel dazu führen, dass von der Sensoreinrichtung 20 nicht die Schienenoberkante, sondern ganz oder teilweise die jeweiligen Partikel als Messobjekt erfasst werden. Aufgrund der räumlichen Ausdehnung des streckenseitigen Messobjektes, d.h. des „Messflecks“ der Sensoreinrichtung 20, ist hierbei bereits vor dem Zeitpunkt t2 ein Absinken und bereits zum Zeitpunkt t4 ein Wiederansteigen des Abstands d erkennbar.
  • Aus der 3 ist somit deutlich ersichtlich, dass anhand der charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes in Form des Abstands d eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt in Form der Schienenoberkante feststellbar ist. Hierdurch wird es ermöglicht, entsprechende Messfehler zuverlässig zu erkennen und damit die Voraussetzung für eine entsprechende Korrektur beziehungsweise Berücksichtigung zu schaffen. Konkret wird es hierbei beispielsweise ermöglicht, zusätzlich oder alternativ zu der Sensoreinrichtung 20 eine weitere Sensoreinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und/oder der zurückgelegten Wegstrecke zu verwenden, die zwar im Normalfall, d.h. im ungestörten Zustand, eine geringere Genauigkeit aufweist als die Sensoreinrichtung 20, im Falle einer Störung derselben jedoch als Rückfallebene genutzt werden kann.
  • 4 zeigt zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zweite schematische Darstellung. Dargestellt ist hierbei ein Schienenstoß 100, entlang dessen Verlauf Orte x1, x2, x3, x4 und x5 markiert sind. Auch entsprechende Schienenstöße 100 können dazu führen, dass das von einer Sensoreinrichtung 20 erfasste Messobjekt nicht mit dem Soll-Messobjekt übereinstimmt und hierdurch Verfälschungen der Messungen bewirkt werden. Eine ähnliche Problematik kann auch im Zusammenhang mit dem Durchfahren von Kurven auftreten, wie im Folgenden anhand von 5 veranschaulicht werden soll.
  • 5 zeigt zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine dritte schematische Darstellung. Dargestellt ist eine Kurve eines Gleises, wobei in der Darstellung der 5 mit dem Bezugszeichen p1, p2, p3, p4 und p5 jeweils der Erfassungsbereich beziehungsweise „Messfleck“ einer zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs und/oder einer von dem Schienenfahrzeug zurückgelegten Wegstrecke verwendeten Sensoreinrichtung 20 angedeutet ist. Entsprechend der schematischen, zur besseren Verdeutlichung stark überzeichneten Darstellung der 5 kann nun aufgrund der vergleichsweise engen Kurve die Situation auftreten, dass der von der Sensoreinrichtung erfasste Bereich derart aus den Bereich der Schienen „herauswandert“, dass anstelle eines Soll-Messobjektes, etwa in Form der Schienenoberkante oder der Schwellen, das Gleisbett seitlich der Schienen erfasst wird. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Wirkprinzip der verwendeten Sensoreinrichtung kann auch dies zu Messfehlern führen, die nach Möglichkeit mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit erkannt werden sollten. Wie dies geschehen kann, wird nachfolgend anhand der 6 weitergehend erläutert.
  • 6 zeigt zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein zweites schematisches Diagramm. Dargestellt ist analog der Darstellung der 3 der von der Sensoreinrichtung 20 ermittelte Abstand d zwischen der Sensoreinrichtung 20 und dem von der Sensoreinrichtung 20 erfassten Messobjekt als Funktion der Zeit t, wobei wiederum Zeitpunkte t1, t2, t3, t4, t5 angedeutet sind, welche im Wesentlichen den Orten x1, x2, x3, x4 beziehungsweise x5 der 4 beziehungsweise den Orten beziehungsweise Positionen p1, p2, p3, p4 beziehungsweise p5 der 5 in Hinblick auf eine Vorbeibewegung eines mit der Sensoreinrichtung 20 ausgestatteten Schienenfahrzeugs entsprechen sollen. In der lediglich schematischen Darstellung der 6 ist erkennbar, dass sowohl in Bezug auf den Schienenstoß 100 als auch das Herauswandern des „Messflecks“ gemäß 5 sich die Situation ergibt, dass insbesondere im Zeitraum zwischen t2 und t4 ein größerer Abstand d als im Normalfall ermittelt wird. Somit erlaubt es die charakteristische Kenngröße des Messobjektes in Form des Abstands d auch in den Situationen der 4 und 5 auf zuverlässige Art und Weise eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt zu erkennen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen auch eine andere Größe als ein Abstand als charakteristische Kenngröße verwendet werden kann. Dies betrifft insbesondere solche charakteristische Kenngrößen, die auf aus dem Bereich des Messobjektes empfangene elektromagnetische Strahlung bezogen sind, d.h. beispielsweise die Winkelabhängigkeit der zurückgestreuten Strahlungsintensität.
  • Darüber hinaus ist festzuhalten, dass die räumliche beziehungsweise zeitliche Auflösung in den beschriebenen Ausführungsbeispielen durch eine Verkleinerung des Bereichs möglich ist, für den der Abstand des Messobjektes von der Sensoreinrichtung ermittelt wird. Dies kann einerseits durch eine Verkleinerung des „Messflecks“ als solchen oder aber auch durch ein zeitliches Abtasten des „Messflecks“ oder eine Betrachtung mehrerer unterschiedlicher Bereiche des „Messflecks“ geschehen.
  • Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die Ermittlung der charakteristischen Kenngröße des Messobjektes einerseits durch die Sensoreinrichtung 20 selbst erfolgen kann. Im Rahmen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es hierbei beispielsweise denkbar, dass in die Sensoreinrichtung 20 zusätzlich ein Abstandssensor integriert ist. Des Weiteren ist es alternativ hierzu jedoch auch möglich, dass die Einrichtung 25 zusätzlich zu der Sensoreinrichtung 20 einen entsprechenden Abstandssensor umfasst und dieser als separate Komponente ausgebildet ist.
  • Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform ist festzustellen, dass die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Einrichtung für ein Fahrzeug es durch die Ermittlung einer charakteristischen Kenngröße des durch die Sensoreinrichtung 20 erfassten Messobjektes auf zuverlässige Art und Weise ermöglichen, anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt festzustellen. Hieraus ergeben sich in der Praxis erhebliche Vorteile im Hinblick auf die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder der zurückgelegten Wegstrecke eines Fahrzeugs.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers, wobei – zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (10) und/oder einer von dem Fahrzeug (10) zurückgelegten Wegstrecke ein streckenseitiges Messobjekt fahrzeugseitig berührungslos erfasst wird, – zumindest ein Wert zumindest einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes ermittelt wird und – ein Messfehler erkannt wird, sofern anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße eine Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt festgestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wert einer auf einen Abstand des Messobjektes bezogenen charakteristischen Kenngröße ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wert einer charakteristischen Kenngröße ermittelt wird, die auf eine Eigenschaft von aus dem Bereich des Messobjektes empfangener elektromagnetischer Strahlung bezogen ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristische Kenngröße die Strahlungsintensität und/oder die Winkelabhängigkeit der Strahlungsintensität der aus dem Bereich des Messobjektes empfangenen elektromagnetischen Strahlung ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt unter Verwendung zumindest eines Referenzwertes für die zumindest eine charakteristische Kenngröße festgestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bestimmt wird.
  7. Einrichtung (25) für ein Fahrzeug (10), wobei die Einrichtung (25) ausgebildet ist – zum Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) und/oder einer von dem Fahrzeug (10) zurückgelegten Wegstrecke unter berührungsloser Erfassung eines streckenseitigen Messobjektes, – zum Ermitteln zumindest eines Wertes zumindest einer charakteristischen Kenngröße des erfassten Messobjektes und – zum Feststellen einer Abweichung des erfassten Messobjektes von einem Soll-Messobjekt anhand des ermittelten zumindest einen Wertes der zumindest einen charakteristischen Kenngröße.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Ermitteln zumindest eines Wertes einer auf einen Abstand des Messobjektes bezogenen charakteristischen Kenngröße ausgebildet ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Ermitteln zumindest eines Wertes einer charakteristischen Kenngröße ausgebildet ist, die auf eine Eigenschaft von aus dem Bereich des Messobjektes empfangener elektromagnetischer Strahlung bezogen ist.
  10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgebildet ist, als charakteristische Kenngröße die Strahlungsintensität und/oder die Winkelabhängigkeit der Strahlungsintensität der aus dem Bereich des Messobjektes empfangenen elektromagnetischen Strahlung zu ermitteln.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgebildet ist, eine Abweichung des erfassten Messobjektes von dem Soll-Messobjekt unter Verwendung zumindest eines Referenzwertes für die zumindest eine charakteristische Kenngröße festzustellen.
  12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, ausgebildet ist.
  13. Fahrzeug (10) mit einer Einrichtung (25) nach einem der Ansprüche 7 bis 12.
  14. Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, ist.
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