DE102012217426A1

DE102012217426A1 - Verfahren und Vorrichtung zur fahrzeugseitigen Positionsdatenerfassung bei einem Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102012217426A1
Application number: DE201210217426
Authority: DE
Inventors: Kersten Beer; Bernhard Pösel; Sergey Vlasenko
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fahrzeugseitigen Positionsdatenerfassung bei einem Schienenfahrzeug (1) und eine diesbezügliche Vorrichtung auf dem Schienenfahrzeug (1). Um die Genauigkeit der Positionsdatenerfassung bei möglichst geringem Abstand dieser auch als Referenzpunkte dienenden Positionsdaten zu verbessern, ist vorgesehen, dass Einspeisepunkte von Gleisstromkreisen (3) sensorisch detektiert werden. Dazu ist das Schienenfahrzeug (1) mit mindestens einer induktiv mit den Fahrschienen (7, 8) gekoppelten Antenne (6) zur Detektion von Gleisstromkreissendern (4) ausgestattet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fahrzeugseitigen Positionsdatenerfassung bei einem Schienenfahrzeug sowie eine diesbezügliche Vorrichtung.
Zugsicherungssysteme benötigen zur Ermittlung ihrer absoluten Position in Abständen signaltechnisch sicher erfasste Positionsdaten. Diese dienen häufig als Referenzpunkte, zwischen denen signaltechnisch nicht sichere Positionsmessverfahren, z. B. auf der Basis von Radumdrehungen, eingesetzt werden. Die Abstände zwischen den sehr genau zu ermittelnden Referenzpunkten sind häufig derart groß, dass der Messfehler zwischen den Referenzpunkten, beispielsweise im Hinblick auf Gefahrenpunkte, die Toleranzgrenze überschreiten kann. Folgende Streckenelemente werden üblicherweise zur Positionsdatenerfassung der Referenzpunkte verwendet:

– Ortsmarkierungen, z. B. Balisen oder Transponder ( DE 32 00 811 A1 )
– Koppelspulen ( DE 31 06 629 C2 )
– Gleismagnete
– Blockabschnittsgrenzen
– Linienleiterschleifen ( EP 0 593 910 A1 ) sowie
– Weichen mittels fahrzeugseitiger Wirbelstromsensoren.

Nachteilig ist neben den teilweise erheblichen Abständen zwischen den als Referenzpunkte fungierenden Streckenelementen, vor allem deren Unterschiedlichkeit, so dass je nach vorhandener Streckenausrüstung sehr unterschiedliche und teilweise aufwendige Messverfahren verwendet werden müssen. Um die erforderliche Genauigkeit der absoluten Positionsdaten, die auch als Referenzpunkte für die Zwischeninterpolation dienen, zu erreichen, werden gemäß der EP 1 300 316 B1 zwei verschiedene Messverfahren und gemäß der DE 195 32 104 C2 sogar drei verschiedene Messverfahren miteinander korreliert.
Zur kontinuierlichen Ermittlung der absoluten Position des Schienenfahrzeuges, bei der eine Interpolation zwischen Referenzpunkten nicht erforderlich ist, ist die Verwendung sattelitengestützter Verfahren bekannt, wie beispielsweise in der US 5,129,605 beschrieben. Die erreichbare Genauigkeit ist jedoch begrenzt und häufig nicht ausreichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art anzugeben, die in geringe und gleichmäßige Abstände eine sehr genaue Positionsdatenerfassung ermöglichen.
Verfahrengemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass Einspeisepunkte von Gleichstromkreisen sensorisch detektiert werden.
Die Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 3 dadurch gelöst, dass das Schienenfahrzeug mindestens eine induktiv mit mindestens einer der beiden Fahrschienen gekoppelte Antenne zur Detektion von Gleisstromkreissendern aufweist.
Gleisstromkreise sind weit verbreitet und dienen primär der Gleisfrei- und Besetztmeldung. Dabei sind die Einspeisepunkte, d. h., die Positionen der Gleisstromkreissender besonders genau vermessen. Der maximale und überwiegend nur wenig variierende Abstand zwischen benachbarten Einspeisepunkten beträgt im Allgemeinen weniger als 2000 m. Damit ergibt sich z. B. gegenüber typischen Balisenabständen eine häufige, genauere und equidistantere Positionsdatenerfassung für das Schienenfahrzeug.
Vorzugsweise werden die detektierten Einspeisepunkte gemäß Anspruch 2 zur Kalibrierung odometrischer Systeme verwendet. Der typische Driftfehler und andere Messfehler bei Odometriesystemen zur Weg- und Geschwindigkeitsermittlung werden durch die häufige und in annähernd gleichen Wegabständen erfolgende Korrektur mittels der Kalibrierung zuverlässig unterhalb eines Grenzwertes gehalten. Dabei ermöglichen die sehr genau ermittelten Positionsdaten der Einspeisepunkte bzw. Gleiskreissender quasi als Stützgrößen oder Wegnormale eine besonders exakte Kalibrierung, wodurch die odometrische Überwachung der erlaubten Geschwindigkeit und der Fahrzeugposition, insbesondere an Gefahrenpunkten, verbessert wird.
Die Antenne zur Detektion der Gleisstromkreissender ist gemäß Anspruch 4 über eine Filtereinrichtung zur Auftrennung des Antennensignals in gleisstromkreisfrequenzabhängige Signale und deren Pegelbewertung mit einem Streckenatlas zur Positionszuordnung verbunden. Auf diese Weise resultiert ein deutlicher Signalpeak, beispielsweise Spannungspeak nur bei der Frequenz des gerade befahrenen Gleisstromkreises. Üblicherweise verwenden Gleisstromkreise zyklisch mehrere verschiedene Frequenzen, beispielsweise fünf Frequenzen, nacheinander. Die Zuordnung zu dem zugehörigen Gleichstromkreissender mittels des elektronischen Streckenatlas vereinfacht sich dadurch.
Gemäß Anspruch 5 enthält der Streckenatlas zusätzlich weitere gleisstromkreisspezifische Parameter zur Plausibilisierung der Positionszuordnung. Zu diesen Parametern gehören beispielsweise der Pegelverlauf bezüglich Anstieg und Abfall der Peak-Flanken sowie Kodierungen oder zusätzlich aufmodellierte Informationen, beispielsweise die Lage von Isolierstößen auf der Strecke. Im Endeffekt kann, gegebenenfalls durch Datenfusion mit weiteren Navigations-Stützgrößen ein vitales und sicheres Navigationssystem realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Schienenfahrzeug bei Einfahrt in einen Gleisabschnitt mit Gleisstromkreis und
2 einen Pegelverlauf für verschiedene Gleisstromkreisfrequenzen.
1 veranschaulicht in schematischer Darstellung ein Schienenfahrzeug 1, dessen erste Achse 2 sich in einem Gleisstromkreis 3 zwischen einem Gleisstromkreissender 4 und einem Gleisstromkreisempfänger 5 befindet. Das auf den Gleisstromkreissender 4 zufahrende Schienenfahrzeug 1 wird den Gleisstromkreissender 4 bei dessen Überfahrung mittels Antennen 6 detektieren. Dazu sind die Antennen 6 mit den Fahrschienen 7 und 8 induktiv gekoppelt. Durch den Gleiskreisstrom in den Schienen 7 und 8 wird in den Antennen 6 eine Spannung eingekoppelt. Die eingekoppelte Spannung wird in einer Auswerteeinrichtung mittels einer Filterbank in Einzelspannungen für alle verwendeten Gleisstromkreisfrequenzen, hier 480 Hz, 720 Hz, 420 Hz, 580 Hz und 780 Hz (2), aufgetrennt. Für jeden Frequenzkanal erfolgt danach eine Pegelbewertung.
2 zeigt beispielhaft den Pegelverlauf für die o. g. fünf durch nacheinander angeordnete Gleisstromkreise 3 zyklisch verwendeten Frequenzen. Es ist ersichtlich, dass nacheinander Peaks 9 bei den Frequenzen 480 Hz, 720 Hz, 420 Hz, 580 Hz und 780 Hz resultieren. Aus diesen Peaks 9, die bei Überfahrt des Schienenfahrzeugs 1 über die Gleisstromkreissender 4 entstehen, werden durch Vergleich mit einem Streckenatlas, in dem die komplette Topologie mit der Gleiskreisprojektierung hinterlegt ist, in 2 mit Pfeilen gekennzeichnete Positionsdaten abgeleitet. Anhand einer Tabelle, die gleiskreisspezifische Parameter beinhaltet, beispielsweise bezüglich Pegelverlauf, Kodierung oder Modellierung, kann die Zuordnung zwischen den Peaks 9 und der Position auf dem Streckenatlas zusätzlich plausibilisiert bzw. eineindeutig abgesichert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3200811 A1 [0002]
DE 3106629 C2 [0002]
EP 0593910 A1 [0002]
EP 1300316 B1 [0003]
DE 19532104 C2 [0003]
US 5129605 [0004]

Claims

Verfahren zur fahrzeugseitigen Positionsdatenerfassung bei einem Schienenfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass Einspeisepunkte von Gleisstromkreisen (3) sensorisch detektiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierten Einspeisepunkte zur Kalibrierung odometrischer Systeme verwendet werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (1) mindestens eine induktiv mit mindestens einer der beiden Fahrschienen (7, 8) gekoppelte Antenne (6) zur Detektion von Gleisstromkreissendern (4) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (6) über eine Filtereinrichtung zur Auftrennung des Antennensignals in gleisstromkreisfrequenzabhängige Signale und deren Pegelbewertung mit einem Streckenatlas zur Positionszuordnung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckenatlas gleisstromkreisspezifische Parameter zur Plausibilisierung der Positionszuordnung enthält.