DE102012200087A1

DE102012200087A1 - Verfahren und Vorrichtung zur objektseitigen Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten eines beweglichen Objektes

Info

Publication number: DE102012200087A1
Application number: DE201210200087
Authority: DE
Inventors: Achim Willers
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2013-07-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur objektseitigen Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten, insbesondere Geschwindigkeitsdaten, eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug vorgesehene Vorrichtung. Um universelle Einsetzbarkeit bei höchster Genauigkeit und Verfügbarkeit zu erreichen, ist vorgesehen, dass ortsspezifische Parameter des natürlichen Erdmagnetfeldes ausgewertet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur objektseitigen Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten, insbesondere Geschwindigkeitsdaten, eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, sowie eine Vorrichtung zur schienenfahrzeugseitigen Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten, insbesondere Geschwindigkeitsdaten.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Ortung und die Geschwindigkeitsermittlung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt sein soll. Vielmehr ist eine Anwendung auf vielen Gebieten der Technik bis hin zu der Wegeaufzeichnung von Wildtieren möglich.
Im Rahmen der Odometrie bei Schienenfahrzeugen wird üblicherweise eine Kombination verschiedener Ortungsverfahren verwendet. Die Art der Kombination ist von Genauigkeits- und/oder Verfügbarkeitsanforderungen, aber auch von Umgebungsbedingungen abhängig. Weit verbreitet sind Wegimpulsgeber, deren Nachteil vor allem die schlupfbedingte Ungenauigkeit ist. Höhere Genauigkeit, insbesondere bei sehr hohen Geschwindigkeiten, ist mit Dopplerradaren erreichbar. Deren Verfügbarkeit ist jedoch stark witterungsabhängig. Weit verbreitet ist auch die Verwendung satellitengestützter Ortungsverfahren, die jedoch bei Tunnelfahrten und bestimmten topografischen Gegebenheiten nicht funktionsfähig sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten anzugeben, das höhere Genauigkeit und Verfügbarkeit ermöglicht und das universal, insbesondere unabhängig von Umgebungsbedingungen, einsetzbar ist. Weiterhin besteht die Aufgabe, eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung für ein Schienenfahrzeug anzugeben.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ortsspezifische Parameter des natürlichen Erdmagnetfeldes ausgewertet werden. Dieses Messprinzip zeichnet sich durch absolute Unempfindlichkeit gegenüber jeglichen Witterungseinflüssen sowie Temperatur- und Lichtverhältnissen aus. Drift- oder Schlupferscheinungen, die eine Nacheichung anhand fester Ortsmarken, beispielsweise Balisen, erfordern, treten nicht auf. In Anlehnung an die Tatsache, dass die Feldstärke des natürlichen Magnetfeldes an jedem Ort weltweit spezifisch konstant ist, kann für jeden Ort eine unveränderliche Bezugsebene definiert werden. Die Messung der Feldliniendichte kann als alleiniges Messverfahren angewendet werden. Eine Kombination mit einem anderen Messverfahren zwecks Ausgleich von Genauigkeits- und/oder Verfügbarkeitsproblemen ist nicht erforderlich.
Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass für bestimmte Ortsdaten Referenzdaten ermittelt werden. Auf diese Weise lassen sich auch – im Allgemeinen geringfügige – Überlagerungen des bereits vermessenen natürlichen Erdmagnetfeldes durch große Eisenmassen, z. B. in der Bausubstanz neu entstandener Gebäude, berücksichtigen. Bei spurgebundenen Verkehrsmitteln kann dazu bedarfsgemäß von Zeit zu Zeit eine Referenzfahrt durchgeführt werden, bei der eine magnetfeldspezifische Signatur entlang der Fahrtstrecke aufgezeichnet wird.
Die oben genannte Aufgabe wird für ein Schienenfahrzeug vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein auf dem Schienenfahrzeug angeordneter Magnetfeldsensor zur Messung ortsspezifischer Parameter des natürlichen Erdmagnetfeldes vorgesehen ist.
Magnetfeldsensoren werden bereits im Straßenverkehrs-, Schifffahrts- und Luftfahrtbereich vielfach eingesetzt. Bekannt sind beispielsweise Magnetfeldsensoren MASO-2003 der Firma ASSIT, die unter anderem zur Erfassung von Straßenfahrzeugen für die Steuerung von Lichtsignalanlagen verwendet werden.
Vielfach werden magnetoresistive Sensoren eingesetzt, bei denen die magnetische Feldstärke gemessen wird. Diese magnetoresistiven Sensoren haben inzwischen einen hohen Entwicklungsstand erreicht, der sich durch höchste Zuverlässigkeit und höchste Genauigkeit – auch bei extremen Umweltbedingungen – auszeichnet, wobei sich die Abmessungen des Sensors und dessen Kosten durch Weiterentwicklung ständig verringern. Magnetoresistive Sensoren basieren auf Metall-Dünnfilmtechnik. Dabei ist jeder Sensor in der Regel mit einer Vollbrückenschaltung aus vier magnetoresistiven Widerstandselementen ausgestattet. Die Ausgangssignale des Magnetfeldsensors können hinsichtlich Peakanzahl, Peakhöhe und Abstand der Peaks ausgewertet werden, wodurch auf dem Schienenfahrzeug eine exakte Bestimmung des Ortes sowie kinematischer Größen, wie Geschwindigkeit und Beschleunigung, möglich ist.
Gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor an ein Bussystem angeschlossen ist. Dadurch ergibt sich neben der Potentialfreiheit der Kontakte zu einer Auswerteeinrichtung auch die Möglichkeit, mehrere Magnetfeldsensoren an eine Standardbusleitung anzuschließen, um mehrere Schnittstellen für verschiedene Zwecke zu realisieren.
Bei einer vorteilhaften, in Anspruch 5 gekennzeichneten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor ausgangsseitig mit einem Optokoppler zum direkten Anschluss an eine Auswertevorrichtung beschaltet. Ein derartiger, relativ einfacher Anschluss kann beispielsweise auch zur Fehlerauswertung verwendet werden.
Darüber hinaus bieten Magnetfeldsensoren neuerer Bauart auch die Möglichkeit der Fehlerausgabe über bis zu 15 verschiedene Relais sowie eine Watchdogfunktion. Diese Selbstdiagnosemöglichkeiten erleichtern die Entscheidung für den Einsatz handelsüblicher Magnetfeldsensoren für Bahnbetriebsprozesse erheblich.

Claims

Verfahren zur objektseitigen Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten, insbesondere Geschwindigkeitsdaten, eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass ortsspezifische Parameter des natürlichen Erdmagnetfeldes ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für bestimmte Ortsdaten Referenzdaten ermittelt werden.
Vorrichtung zur schienenfahrzeugseitigen Ermittlung von Orts- und/oder Bewegungsdaten, insbesondere Geschwindigkeitsdaten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein auf dem Schienenfahrzeug angeordneter Magnetfeldsensor zur Messung ortsspezifischer Parameter des natürlichen Erdmagnetfeldes vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor an ein Bussystem angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor ausgangsseitig mit einem Optokoppler zum direkten Anschluss an eine Auswertevorrichtung beschaltet ist.