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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Überwachung auf Einhalten eines Mindestabstandes bei Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, und eine Schienenanlage zur Durchführung eines Verfahrens.
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Es ist allgemein bekannt, dass Fahrzeuge als Schienenfahrzeuge ausführbar sind.
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Aus der
DE 24 01 623 A ist eine Sicherungsvorrichtung gegen Kollision bekannt.
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Aus der
DE 197 40 761 A1 ist eine Vorrichtung zur Automatisierung von Fördersystemen bekannt.
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Aus der
DE 10 2005 046 456 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Orts oder der Bewegungsgröße von sich bewegenden Objekten, insbesondere von sich bewegenden spurgebundenen Fahrzeugen bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine erhöhte Sicherheit bei einer Schienenanlage auszubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei der Schienenanlage nach den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Abstandsüberwachung zentral ausgeführt wird und nicht dezentral. Trotzdem ist dieselbe Sicherheit vorhanden, wie wenn die Sicherheit dezentral, also in jedem Fahrzeug, bestimmt würde. Denn die Erfassung, Übermittelung und Überwachung ist sicher ausgeführt. Dabei bedeutet in dieser Schrift die Eigenschaft „sicher“ die Ausführung nach zumindest der Sicherheitskategorie 3.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der jeweilige Sensor des Fahrzeugs zwei Sensoreinheiten auf, wobei jede Sensoreinheit die Position des Fahrzeugs bestimmt,
wobei die Positionen miteinander verglichen werden und bei Abweichung ein Warnsignal und/oder ein Abschaltsignal herausgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass die redundante Bestimmung die Sicherheit erhöht.
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Erfindungsgemäß wird zur sicheren Übermittlung der Daten ein Übertragen der jeweils aktuellen Positionsinformationen zeitlich wiederkehrend ausgeführt, insbesondere also ein zyklisches Übertragen ausgeführt wird,
insbesondere wobei bei Ausfall der zyklischen Übertragung ein Warnsignal und/oder ein Abschaltsignal herausgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Überwachung der Übermittlung ausgeführt ist und somit eine sichere Übermittelung ausführbar ist. Zusätzlich sind auch die übertragenen Daten rückübertragbar und vom ursprünglichen Sender dann nach Empfang der an ihn rückübertragenen Daten vergleichbar mit dem von ihm gesendeten Daten. Zusätzlich oder alternativ sind auch Prüfsummen bildbar, die rückübertragbar sind und somit eine erhöhte Sicherheit bewirkbar machen.
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Erfindungsgemäß ist jedem Fahrstreckenabschnitt ein minimal erlaubter Abstandswert zugeordnet und eine maximal erlaubte Geschwindigkeit,
wobei zu jedem Fahrzeug eine Kollisionsposition berechnet wird und bei Unterschreiten des minimal erlaubten Abstandes von der zentralen Steuerung ein Warnsignal und/oder ein Abschaltsignal herausgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass in den verschiedenen Streckenabschnitten verschiedene maximale Geschwindigkeiten und somit verschiedene Bremswege und verschiedene minimal erlaubten Abstände berücksichtigbar und/oder einhaltbar sind. Somit sind die entsprechenden Zuordnungstabellen erstellbar.
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Wichtige Merkmale bei der Schienenanlage sind, dass ein vorgenanntes Verfahren ausführbar ist, wobei ein oder mehrere Fahrzeuge auf Schienen verfahrbar sind,
wobei ein jeweiliges Fahrzeug einen jeweiligen Sensor aufweist, welcher eine an den Schienen angeordnete Markierung detektiert zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Bestimmung der Position in einfacher Weise ermöglicht ist. Insbesondere bei Ausführung des Sensors mit zwei Sensoreinheiten ist eine redundante Positionsbestimmung ermöglicht und somit die Sicherheit erhöht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale Steuerung mit zwei redundant zueinander arbeitenden Rechnereinheiten ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem Rad des jeweiligen Fahrzeugs ein Sensor zur Bestimmung der Raddrehung, der Winkellage des Rads und/oder der Drehzahl des Rads angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Plausibilitätsprüfung der mit den Sensoreinheiten erfassten Positionsinformationen ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Sensor jeweils zwei Sensoreinheiten auf, welche jeweils die oder eine an den Schienen angeordnete Markierung detektiert zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöhbar ist, da die beiden redundant bestimmten Positionsinformationen miteinander vergleichbar sind und somit die Sicherheit erhöhbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug ein Mittel zur Plausibilitätskontrolle der Signale der beiden Sensoreinheiten des jeweiligen Sensors auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit weiter erhöhbar ist. Zusätzlich ist eine Plausibilitätskontrolle durch Vergleich des Signals der jeweiligen Sensoreinheit mit dem Signal eines Sensors, welcher die Raddrehung detektiert oder die Umdrehungszahl oder die Winkellage oder deren Änderung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das jeweilige Fahrzeug einen von einer Steuerelektronik des Fahrzeugs gesteuerten Antrieb, insbesondere einen ein Rad des Fahrzeugs antreibenden Elektromotor, auf,
wobei bei Empfang eines Abschaltsignals der Motor abgeschaltet wird und/oder wobei bei Empfang eines Warnsignals die Geschwindigkeit reduziert wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöhbar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist ein Schienensystem gezeigt, bei dem Fahrzeuge 2, insbesondere Schienenfahrzeuge, einen Abstandssensor 1 aufweisen, mit dem der Abstand zum benachbarten, also in Schienenrichtung vorderen oder hinteren, Fahrzeug 2 überwachbar ist, wobei eine Abschaltung des Antriebs des Fahrzeugs 2 erfolgt, wenn ein minimal zugelassener Abstandswert unterschritten wird.
- In der 2 ist ein Schienensystem gezeigt, bei dem Fahrzeuge 2, insbesondere Schienenfahrzeuge, einen Sensor 21 aufweisen, der zur Erfassung von auf einem Geberband 22, insbesondere Codierband mit codierten Positionsinformationen, geeignet ausgeführt ist.
- In der 3 ist das Verfahren zum Einhalten eines sicheren Abstandes schematisch skizziert.
- In der 4 sind die Verfahrensschritte des Verfahrens als Ablaufdiagramm näher dargestellt, wobei das Ablaufdiagramm die von der zentralen Steuerung 31 ausgeführten Verfahrensschritte darstellt.
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Wie in der 2 gezeigt, weisen die Fahrzeuge 2 jeweils Räder 3 auf, mit denen die Fahrzeuge 2 entlang der Schienen des Schienensystems bewegbar sind.
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Auf den Schienen ist entlang der Fahrstrecke ein Geberband 22, insbesondere Codierband mit codierten Positionsinformationen, angeordnet, so dass die Positionsinformationen mittels des Sensors 21 erfassbar sind.
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Dabei weist der jeweilige Sensor 21 zwei Sensoreinheiten auf, wobei jede Sensoreinheit unabhängig von der jeweils anderen Sensoreinheit die Position bestimmt. Die Codierung des Geberbandes 22 ist dabei in zwei Spuren ausgeführt, wobei jeder Sensoreinheit eine Spur zugeordnet ist. Die jeweils bestimmte Position ist eine Absolutposition, also eine Absolutposition entlang der Schienenstrecke.
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Die Ausgangssignale der beiden Sensoreinheiten des Sensors 21 werden einer Auswerteelektronik des Fahrzeugs 2 zugeführt und dort auf Übereinstimmung überprüft. Bei Nicht-Übereinstimmung wird ein Abschaltsignal und/oder eine Warninformation über eine sichere Kommunikationsverbindung 34 zu einer stationär angeordneten zentralen Steuerung 31 gesendet. Mittels der Überprüfung ist also eine sichere Positionserfassung realisiert.
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Vorzugsweise wird als Sensoreinheit jeweils ein Matrix-Scanner verwendet und als Geberband 22 ein Matrix-Geberband, insbesondere beispielsweise aufweisen QR-Codes.
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Die Positionsbestimmung wird zyklisch wiederholt, so dass in geringen Zeitabständen ein jeweils aktueller Positionswert bestimmt wird
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Die zentrale Steuerung 31 erhält zyklisch wiederkehrend die jeweils aktuell bestimmten Positionswerte. Falls innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne kein Positionswert vom Fahrzeug 2 an die zentrale Steuerung 31 übermittelt wird, wird ein Abschaltsignal und/oder eine Warninformation herausgegeben. Dabei das Überschreiten der vorgebbaren Zeitspanne entspricht einem Time-Out Ereignis.
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Solange jedoch die Positionswerte zyklisch wiederkehrend ohne Überschreiten der vorgebbaren Zeitspanne übermittelt werden an die zentrale Steuerung 31 ist eine Plausibilitätsprüfung ausführbar. Hierbei wird mit einem weiteren Sensor die Drehung des Rades 3 überwacht und bestimmt, ob die Änderung der Positionswerte, insbesondere die Änderungsgeschwindigkeit der Positionswerte mit der erfassten Radbewegung plausibel ist. Wenn sich trotz Drehung des Rades 3 die mit dem Sensor 21 erfasst Position nicht ändert, liegt einen Fehlzustand vor und es wird wiederum ein Abschaltsignal und/oder eine Warninformation herausgegeben.
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Die genannten Abschaltsignale sind vorzugsweise STO Signale für die umrichtergespeisten Elektromotoren. Somit werden also über die sichere Kommunikationsverbindung 34 die Antriebe der Fahrzeuge 2 abgeschaltet, insbesondere mittels STO, also sicherem Abschalten des Drehmoments.
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Im Normalbetrieb wird aus den übermittelten Positionsdaten der Fahrzeuge 2 ermittelt, ob zwischen zwei in Richtung der Fahrtstrecke nächstbenachbarten Fahrzeugen 2 der minimal zulässige Abstand unterschritten wird. Solange dies nicht der Fall ist, wird von der zentralen Steuerung 31 eine sichere Fahrtfreigabe erteilt.
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Jede Auswerteelektronik ist von einer Steuerelektronik 35 des Fahrzeugs 2 umfasst. Diese jeweilige Steuerelektronik 35 weist jeweils eine sichere Positionserkennung 36 auf in der oben geschilderten Weise, wobei die Signale der beiden Sensoreinheiten eines jeweiligen Sensors verglichen werden und nachfolgend die Plausibilitätsprüfung mittels Vergleich mit dem Sensorsignal des die Drehung des Rades 3 erfassenden Sensors 21 ausgeführt wird.
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Wie in 3 gezeigt, sind die drei dort gezeigten Steuerelektroniken 35, also Steuereinheiten, mittels der sicheren Kommunikationsverbindung 34 mit der zentralen Steuerung 31 verbunden und übermitteln die Positionsinformationen in der angegebenen Weise an die zentrale Steuerung 31.
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Die zentrale Steuerung 31 weist eine sichere Logik 33, insbesondere für Abstandsüberwachung, auf. Hierzu werden Informationen, insbesondere Positionsinformationen und Definitionsinformationen, in einem Datenspeicher 32 gespeichert. Unter Definitionsinformationen sind dabei auch die Werte des jeweiligen dem jeweiligen Schienenabschnitt zugeordneten minimal erlaubten Abstandwertes zu verstehen.
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Wie in 4 gezeigt, wird in der zentralen Steuerung 31 ein zyklisches Empfangen 40 der Positionsinformationen, insbesondere Positionswerte, in der oben beschriebenen Art ausgeführt.
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Somit ist in der zentralen Steuerung 31, insbesondere im Datenspeicher 32, eine Tabelle 41 der erfassten Positionen der Fahrzeuge 2 gespeichert.
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Außerdem ist im Datenspeicher 32 eine Zuordnungstabelle 42 des jeweiligen minimal zugelassenen Abstandswertes zum jeweiligen Schienenstreckenabschnitt des Schienensystems gespeichert und eine Zuordnungstabelle 43 der jeweils nächstbenachbarten Schienenstreckenabschnitte zum jeweiligen Schienenabschnitt.
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Aus diesen im Datenspeicher 32 gespeicherten Werten wird eine Zuordnungstabelle 44 bestimmt, wodurch ein jeweiliges Fahrzeug zum jeweiligen Schienenstreckenabschnitt zum jeweiligen Schienenabschnitt zugeordnet wird.
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Im Datenspeicher 32 ist auch die in Schienenrichtung vorgesehene Länge des jeweiligen Fahrzeuges 2 gespeichert beziehungsweise der Abstand vom Sensor zum in Schienenrichtung vorderen Endbereich und der Abstand vom Sensor zum in Schienenrichtung hinteren Endbereich.
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Unter Berücksichtigung des zu demjenigen Schienenstreckenabschnitt gehörenden minimal zulässigen Abstandes, in welchem sich das Fahrzeug befindet, ist die Bestimmung 47 der Kollisionsposition, also der Position mit dem minimal zugelassenen Abstand zur Endposition ermöglicht.
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Zu den so bestimmten Daten wird eine Bestimmung 49 der Reihenfolge, also Sequenz, der Fahrzeuge in dem jeweiligen Bereich ausgeführt und somit eine Zuordnungstabelle 50 der Fahrzeuge in der Reihenfolge, also Sequenz, erstellt.
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Auf diese Weise ist ein Vergleich 48 der Endposition des benachbarten Fahrzeugs mit der Kollisionsposition ermöglicht und somit eine Überwachung auf Unterschreiten des minimal zulässigen Abstandes ausführbar, wobei bei Unterschreiten das Abschaltsignal oder ein Warnsignal von der zentralen Steuerung 31 herausgegeben wird, die Fahrtfreigabe zumindest für die betroffenen Fahrzeuge weggenommen wird, also das zyklische Senden 46 der Fahrerfreigabe weggenommen wird.
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Die Bestimmung 47 der Endpositionen, insbesondere Frontposition und Endposition des Fahrzeugs, ist einerseits die erfasste Position des Sensors 21 des Fahrzeugs 2 und außerdem der Abstand des Sensors 21 von dem vorderen Endbereich des Fahrzeugs 2 und der Abstand des Sensors 21 von dem hinteren Endbereich des Fahrzeugs 2 notwendig. Die letztgenannten Daten sind im Datenspeicher 32 zu jedem Fahrzeug 2 hinterlegt.
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Da somit die Positionen sicher erfasst, sicher übertragen und sicher ausgewertet werden, ist eine Einhaltung des Abstandes in sicherer Weise erreicht.
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Zur sicheren Auswertung werden in der zentralen Steuerung zwei redundant arbeitende Rechnereinheiten vorgesehen, so dass eine gegenseitige Überprüfung der Rechnereinheiten gewährleistet ist. Auf diese Weise ist auch die Bestimmung (47, 49), das Erstellen der Zuordnungstabellen (42, 43, 44, 50) und der Vergleich 48 in redundanter Weise, also sicher, ermöglicht.
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Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird auch die jeweilige Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 bestimmt und bei Bestimmung der Kollisionsposition der zugehörige Bremsweg berücksichtigt. Insbesondere wird dabei auch berücksichtigt, dass bei Weichen zwei Kollisionspositionen eintreten können, insbesondere abhängig von der Weichenstellung.
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Außerdem sind den verschiedenen Streckenabschnitten verschiedene Werte an minimal zulässigem Abstand zuordenbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abstandssensor
- 2
- Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug
- 3
- Rad
- 4
- Schiene
- 21
- Sensor zur Erfassung der Positionsinformation
- 22
- Geberband, insbesondere Codierband mit codierten Positionsinformationen
- 31
- zentrale Steuerung
- 32
- Datenspeicher, insbesondere mit gespeicherten Positionsinformationen und Definitionsinformationen
- 33
- sichere Logik, insbesondere für Abstandsüberwachung
- 34
- sichere Kommunikationsverbindung, wie Sicherheitsbus, zur Datenübertragung, insbesondere zur Übertragung von Positionsinformation, Fahrerfreigabe, Geschwindigkeitsreduzierungsinformation, SLP und/oder dergleichen
- 35
- mobile Steuerelektronik
- 36
- sichere Positionserkennung
- 37
- Fahrtrichtung
- 40
- Zyklisches Empfangen der Positionsinformationen, insbesondere Positionswerte
- 41
- Tabelle der erfassten Positionen der Fahrzeuge 2
- 42
- Zuordnungstabelle des jeweiligen minimal zugelassenen Abstandswertes im jeweiligen Schienenabschnitt
- 43
- Zuordnungstabelle der nächstbenachbarten Schienenabschnitte zum jeweiligen Schienenabschnitt
- 44
- Zuordnungstabelle der Fahrzeuge zum jeweiligen Bereich
- 45
- Bestimmung der Endpositionen, insbesondere Frontposition und Endposition des Fahrzeugs
- 46
- Zyklisches Senden der Fahrerfreigabe
- 47
- Bestimmung der Kollisionsposition, also der Position mit dem minimal zugelassenen Abstand zur Endposition
- 48
- Vergleich der Endposition des benachbarten Fahrzeugs mit der Kollisionsposition
- 49
- Bestimmung der Reihenfolge, also Sequenz, der Fahrzeuge in dem jeweiligen Bereich
- 50
- Zuordnungstabelle der Fahrzeuge in der Reihenfolge, also Sequenz
