DE102013104088A1

DE102013104088A1 - Method for automatically detecting characteristic elements, in particular a level crossing, and device therefor

Info

Publication number: DE102013104088A1
Application number: DE102013104088.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Rahmig; Lars Johannes
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung eines Erfassungssystems. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur automatischen Detektion des Passierens eines Bahnübergangs durch ein Schienenfahrzeug, ein Erfassungssystem, ein Schienenfahrzeug-Ortungssystem sowie ein Schienenfahrzeug.The invention relates to a method for the automatic detection of characteristic elements in the environment of a detection system. The invention also relates to a method for the automatic detection of the passage of a level crossing by a rail vehicle, a detection system, a rail vehicle location system and a rail vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung eines Erfassungssystems gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur automatischen Detektion des Passierens eines Bahnübergangs durch ein Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 2, ein Erfassungssystem gemäß Anspruch 7, ein Schienenfahrzeug-Ortungssystem gemäß Anspruch 10 sowie ein Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 12. The invention relates to a method for the automatic detection of characteristic elements in the vicinity of a detection system according to claim 1. The invention also relates to a method for automatically detecting the passage of a railway crossing by a rail vehicle according to claim 2, a detection system according to claim 7, a rail vehicle location system according to claim 10 and a rail vehicle according to claim 12.

Allgemein betrifft die Erfindung die automatische Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung mittels eines Erfassungssystems. Hierfür gibt es eine Vielzahl von Anwendungsfällen, z. B. in der industriellen Produktion, in der Verkehrstechnik und im privaten Umfeld. Solche charakteristischen Elemente können Gegenstände, Personen, Tiere oder Pflanzen sein. Bekannt ist z. B., mittels eines Laserscanners Abstandsprofile in der Umgebung zu erfassen. Anhand der vom Laserscanner erfassten Abstandswerte ist eine automatische Detektion von charakteristischen Elementen häufig schwierig, da die Unterschiede der Abstände der charakteristischen Elemente zu anderen Bereichen der Umgebung häufig relativ klein sind. Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine automatische Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung zu verbessern. In general, the invention relates to the automatic detection of characteristic elements in the environment by means of a detection system. There are a variety of applications, for. In industrial production, in traffic engineering and in the private sphere. Such characteristic elements may be objects, persons, animals or plants. It is known z. B., to detect distance profiles in the environment by means of a laser scanner. Based on the distance values detected by the laser scanner, automatic detection of characteristic elements is often difficult because the differences in the distances of the characteristic elements to other areas of the environment are often relatively small. It is therefore an object of the invention to improve automatic detection of characteristic elements in the environment.

Ein wichtiger Einsatzbereich der Erfindung liegt im Gebiet des Schienenverkehrs. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren für eine automatische Detektion des Passierens eines Bahnübergangs durch ein Schienenfahrzeug anzugeben. An important application of the invention is in the field of rail transport. It is therefore another object of the invention to provide a method for automatically detecting the passage of a railroad crossing through a rail vehicle.

Außerdem betrifft die Erfindung die Ortung eines Schienenfahrzeugs innerhalb eines Schienennetzes. Mit dem Begriff der „Ortung“ wird die Bestimmung der örtlichen Position des Schienenfahrzeugs bezeichnet. Die Position des Schienenfahrzeugs kann z.B. in Form von geographischen Koordinaten angegeben werden. Bekannt sind bereits streckenseitige Systeme zur Schienenfahrzeugortung. Diese sind jedoch mit einem hohen materiellen und finanziellen Aufwand verbunden, da die Investitions-, Betriebs- und Instandhaltungskosten auch für niedrig ausgelastete Strecken anfallen und nahezu unabhängig von der Streckenauslastung sind. Zudem gehen solche streckenseitigen Systeme mit einer Begrenzung der Streckenkapazität einher, da deren Funktionen darauf ausgelegt sind, dass sich in jedem überwachten Abschnitt eines Schienennetzes nur ein Schienenfahrzeug befinden darf und ein Abschnitt erst wieder freigegeben wird, wenn das Schienenfahrzeug ihn verlassen hat. Moreover, the invention relates to the location of a rail vehicle within a rail network. The term "locating" refers to the determination of the local position of the rail vehicle. The position of the rail vehicle may e.g. in the form of geographic coordinates. Trackside systems for rail vehicle location are already known. However, these are associated with a high material and financial expense, since the investment, operating and maintenance costs are also incurred for low-capacity routes and are almost independent of the route utilization. In addition, such track-side systems are associated with a limitation of line capacity, since their functions are designed so that in each monitored section of a rail network only one rail vehicle may be and a section is released only when the rail vehicle has left it.

Es gibt auch bereits Vorschläge für fahrzeugseitige Systeme, die die Position eines Schienenfahrzeugs entlang der Strecke kontinuierlich bestimmen. Auf dieser Form der Ortung aufsetzende Betriebsverfahren bieten ein großes Potenzial zur Steigerung der Streckenkapazität und damit der Leistungsfähigkeit des Schienenverkehrs sowie für Kosteneinsparungen. Eine reine satellitenbasierte Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs ist für sicherheitsrelevante Anwendungen jedoch nicht genau genug. Außerdem steht die Positionsbestimmung per Satellitennavigation in manchen Fällen nicht uneingeschränkt zur Verfügung, z.B. beim Durchfahren von Tunneln. There are also proposals for on-board systems that continuously determine the position of a rail vehicle along the route. Operating methods based on this form of location offer great potential for increasing the line capacity and thus the performance of rail transport, as well as for cost savings. However, a pure satellite-based positioning of a rail vehicle is not accurate enough for safety-relevant applications. In addition, positioning via satellite navigation is sometimes not fully available, e.g. when driving through tunnels.

Ein Verfahren zur Positionsbestimmung von schienengebundenen Fahrzeugen ist z.B. aus der DE 10 2009 021 053 A1 bekannt. A method for determining the position of rail-bound vehicles is for example from DE 10 2009 021 053 A1 known.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Schienenfahrzeug-Ortungssystem anzugeben, das eine präzise Ortsbestimmung ohne streckenseitige Systeme ermöglicht und gegenüber bekannten fahrzeugseitigen Systemen bei geringen Realisierungskosten präziser ist. Ferner soll ein hierzu geeignetes Schienenfahrzeug angegeben werden. A further object of the invention is therefore to specify a rail vehicle positioning system which enables precise location determination without trackside systems and is more precise with respect to known vehicle-side systems at low implementation costs. Furthermore, a suitable rail vehicle is to be specified.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zur automatischen Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung eines Erfassungssystems mit den Schritten:

a) Aussenden elektromagnetischer und/oder mechanischer Wellen von dem Erfassungssystem aus in die Umgebung, zumindest in Richtung eines räumlichen Erfassungsbereichs des Erfassungssystems,
b) Empfangen reflektierter Wellen der ausgesendeten elektromagnetischen und/oder mechanischen Wellen in dem Erfassungssystem,
c) Bestimmen einer Vielzahl von Abstandswerten über den räumlichen Erfassungsbereich anhand der ausgesendeten und der empfangenen Wellen, wobei die Abstandswerte den jeweiligen Abstand von Elementen in der Umgebung von dem Erfassungssystem angeben,
d) Bestimmen von den Abstandswerten jeweils zugeordneten Empfangsstärkewerten, wobei die Empfangsstärkewerte die Empfangsstärke angeben, mit der die empfangenen Wellen in dem Erfassungssystem empfangen werden,
e) Ermitteln von charakteristischen Elementen in der Umgebung des Erfassungssystems wenigstens anhand der Empfangsstärkewerte.

The object is solved according to claim 1 by a method for the automatic detection of characteristic elements in the environment of a detection system with the steps:

a) emitting electromagnetic and / or mechanical waves from the detection system into the environment, at least in the direction of a spatial detection range of the detection system,
b) receiving reflected waves of the emitted electromagnetic and / or mechanical waves in the detection system,
c) determining a plurality of distance values over the spatial detection range based on the transmitted and the received waves, wherein the distance values indicate the respective distance of elements in the vicinity of the detection system,
d) determining reception strength values respectively associated with the distance values, the reception strength values indicating the reception strength with which the received waves are received in the detection system,
e) determining characteristic elements in the environment of the detection system based at least on the received strength values.

Mittels der Erfindung kann die Zuverlässigkeit der automatischen Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung des Erfassungssystems deutlich verbessert werden, indem nicht oder zumindest nicht allein die ermittelten Abstandswerte für die Detektion herangezogen werden, sondern allein oder zusätzlich die Empfangsstärkewerte. Es wurde herausgefunden, dass die Empfangsstärkewerte in vielen Fällen eine bessere Diskriminierung zwischen den zu detektierenden charakteristischen Elementen und anderen Umgebungsbereichen erlauben. Insbesondere sind die Signalunterschiede deutlich ausgeprägter als bei den Abstandswerten, so dass auch die Detektionsalgorithmen vereinfacht werden können. Zur Erfassung der Umgebung weist das Erfassungssystem wenigstens einen Umfeldsensor auf. Bei bestimmten Arten von Umfeldsensoren, wie z. B. einem Laserscanner, einem Radarsensor oder einem Ultraschallsensor, werden häufig bereits Empfangsstärkewerte, die den Abstandswerten zugeordnet sind, bereitgestellt, z. B. in Form von RSSI-Werten (RSSI – Received Signal Strength Indication). Diese Empfangsstärkewerte wurden bisher mehr als eine Art „Abfallprodukt“ angesehen. Es wurde nun herausgefunden, dass diese Empfangsstärkewerte für eine ganz wesentliche Verbesserung der Detektionsqualität herangezogen werden können. By means of the invention, the reliability of the automatic detection of characteristic elements in the surroundings of the detection system can be markedly improved by not or at least not solely the determined distance values for the detection be used, but alone or in addition the reception strength values. It has been found that the reception strength values in many cases allow better discrimination between the characteristic elements to be detected and other surrounding areas. In particular, the signal differences are much more pronounced than with the distance values, so that the detection algorithms can also be simplified. For detecting the environment, the detection system has at least one environment sensor. For certain types of environmental sensors, such. B. a laser scanner, a radar sensor or an ultrasonic sensor, are often already receiving strength values associated with the distance values, provided, for. In the form of RSSI values (RSSI - Received Signal Strength Indication). These receive strength values have been considered more than a kind of "waste product". It has now been found that these received strength values can be used for a very substantial improvement of the detection quality.

Das allgemeine Verfahren gemäß Anspruch 1 eignet sich zur Detektion von charakteristischen Elementen aller Art, insbesondere auch von charakteristischen Elementen einer Gleisstrecke, die von einem Schienenfahrzeug befahren wird. Mittels der Erfindung können charakteristische Elemente der Gleisstrecke, wie z. B. die Schienen oder charakteristische Merkmale des Streckenverlaufs zuverlässig vom fahrenden Schienenfahrzeug aus detektiert werden. Als charakteristische Merkmale des Streckenverlaufs können sowohl Merkmale der Streckentopologie, wie z. B. Weichen, Kreuzungen und Gleisabschnitte dazwischen, als auch Infrastrukturelemente wie z. B. Bahnübergänge detektiert werden. The general method according to claim 1 is suitable for the detection of characteristic elements of all kinds, in particular also of characteristic elements of a track section, which is traveled by a rail vehicle. By means of the invention, characteristic elements of the track section, such as. B. the rails or characteristic features of the route are reliably detected from the moving rail vehicle. As characteristic features of the route, both features of the route topology, such as. B. switches, intersections and track sections in between, as well as infrastructure elements such. B. level crossings are detected.

Der Begriff „charakteristische Elemente“ wird dabei als Oberbegriff für alle Arten von charakteristischen Elementen verwendet. Im Bereich des Schienenverkehrs sind z. B. die Schienen einer Gleisstrecke solche charakteristischen Elemente. Der allgemeine Begriff „charakteristische Elemente“ erfasst dabei auch den spezielleren Begriff „charakteristische Merkmale des Streckenverlaufs“ der Gleisstrecke. The term "characteristic elements" is used as a generic term for all types of characteristic elements. In the field of rail transport z. As the rails of a track such characteristic elements. The general term "characteristic elements" also covers the more specific term "characteristic features of the route" of the track section.

Die Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 2 gelöst durch ein Verfahren zur automatischen Detektion des Passierens eines Bahnübergangs durch ein Schienenfahrzeug mit folgenden Merkmalen:

a) Erfassen der befahrenen Gleisstrecke des Schienenfahrzeugs vor oder hinter dem Schienenfahrzeug mittels eines an oder in dem Schienenfahrzeug angeordneten Erfassungssystems mittels elektromagnetischer und/oder mechanischer Wellen,
b) Detektion der Schienen der von dem Schienenfahrzeug befahrenen Gleisstrecke durch das Erfassungssystem, wenn die von dem Erfassungssystem erfassten Daten der Gleisstrecke ein vorbestimmtes Schienendetektionskriterium erfüllen, und
c) Detektion eines Bahnübergangs durch das Erfassungssystem, wenn die von dem Erfassungssystem erfassten Daten der Gleisstrecke ein vorbestimmtes Schienendetektionskriterium nicht mehr erfüllen.

The object is also achieved according to claim 2 by a method for the automatic detection of passing a railway crossing by a rail vehicle having the following features:

a) detecting the traveled track of the rail vehicle in front of or behind the rail vehicle by means of a arranged on or in the rail vehicle detection system by means of electromagnetic and / or mechanical waves,
b) detecting the rails of the railroad track traveled by the detection system when the data of the track track detected by the detection system meet a predetermined rail detection criterion, and
c) detection of a railroad crossing by the detection system when the data collected by the detection system track track no longer meet a predetermined rail detection criterion.

Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise und mit vergleichsweise wenig Rechenaufwand das Passieren eines Bahnübergangs durch ein Schienenfahrzeug zuverlässig detektiert werden kann. Hierbei wird zunächst von einer Detektion der Schienen ausgegangen, die anhand eines Schienendetektionskriteriums erkannt werden. Wenn das Schienendetektionskriterium nicht mehr erfüllt wird, kann auf das Passieren eines Bahnübergangs geschlossen werden. This has the advantage that in a simple manner and with comparatively little computational effort passing a railroad crossing can be reliably detected by a rail vehicle. This is initially based on a detection of the rails, which are detected by a rail detection criterion. If the rail detection criterion is no longer met, the passage of a railroad crossing can be concluded.

Insbesondere kann für die Detektion der Schienen und/oder des Bahnübergangs das zuvor erläuterte Verfahren gemäß Anspruch 1 verwendet werden. Es können allerdings auch andere Verfahren verwendet werden. Sofern das Verfahren nach Anspruch 1 verwendet wird, ist es vorteilhaft, für die Detektion der Schienen und/oder die Detektion des Bahnübergangs die Empfangsstärkewerte heranzuziehen und im Hinblick auf das Schienendetektionskriterium auszuwerten. In particular, the previously explained method according to claim 1 can be used for the detection of the rails and / or the level crossing. However, other methods may be used. If the method according to claim 1 is used, it is advantageous to use the received strength values for the detection of the rails and / or the detection of the level crossing and to evaluate them with regard to the rail detection criterion.

Das Schienendetektionskriterium kann z. B. darin bestehen, dass geprüft wird, ob in vorbestimmten räumlichen Signalabschnitten der vom Erfassungssystem erfassten Daten bestimmte Signalspitzen auftreten, die auf das Vorhandensein von zwei Schienen hindeuten, die sich vom Gleisbett abheben. Das Vorhandensein von Schienen wird dann detektiert, wenn die Signalspitzen z. B. einen bestimmten Mindestabstand vom übrigen Signalpegel aufweisen. Wird dieser Mindestabstand vom übrigen Signalpegel unterschritten, kann detektiert werden, dass das Schienenfahrzeug einen Bahnübergang passiert. The rail detection criterion may e.g. Example, in that it is checked whether certain signal peaks occur in predetermined spatial signal portions of the data collected by the detection system, which indicate the presence of two rails that stand out from the track bed. The presence of rails is detected when the signal peaks z. B. have a certain minimum distance from the rest of the signal level. If this minimum distance from the remaining signal level is undershot, it can be detected that the rail vehicle passes a level crossing.

Das Schienendetektionskriterium kann auch darin bestehen, dass geprüft wird, ob sich der Mittelwert der Distanzwerte im Bereich des Gleisbetts (zwischen den Schienen) auf einem hohen Niveau befindet. Wenn der Mittelwert der Distanzwerte signifikant absinkt, ist das Schienendetektionskriterium nicht mehr erfüllt. Denn wenn der Mittelwert der Distanzwerte signifikant absinkt, wird das Gleisbett auf Schienenhöhe angehoben, so dass vom Passieren eines Bahnübergangs ausgegangen werden kann. The rail detection criterion may also be to check that the mean of the distance values in the area of the track bed (between the rails) is at a high level. When the mean of the distance values decreases significantly, the rail detection criterion is no longer met. Because if the mean of the distance values drops significantly, the track bed is raised to rail height, so that it can be assumed that a railroad crossing has passed.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Schienendetektionskriterium die beiden zuvor genannten Kriterien in Kombination miteinander. According to an advantageous development of the invention, the rail detection criterion comprises the two aforementioned criteria in combination with each other.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Detektion eines Bahnübergangs durch das Erfassungssystem erst, wenn die von dem Erfassungssystem erfassten Daten der Gleisstrecke ein vorbestimmtes Schienendetektionskriterium zeitweise nicht mehr erfüllen und danach wieder erfüllen. Hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit von Fehldetektionen verringert werden. Die Detektionszuverlässigkeit kann erheblich gesteigert werden. According to an advantageous embodiment of the invention, a detection of a railroad crossing by the detection system takes place only when the data collected by the detection system of the track track a predetermined rail detection criterion temporarily no longer meet and then meet again. This can reduce the likelihood of misdetections. The detection reliability can be increased considerably.

Für die Detektion von charakteristischen Elementen in der Umgebung des Erfassungssystems, insbesondere eines Bahnübergangs, können entweder nur die Abstandswerte herangezogen werden, oder nur die Empfangsstärkewerte, oder in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden beide Werte (Abstandswerte und Empfangsstärkewerte) herangezogen. In diesem Fall kann anhand einer laufenden Beobachtung der Abstandswerte und der Empfangsstärkewerte ein charakteristisches Element in der Umgebung dann detektiert werden, wenn beide Beobachtungen das charakteristische Element indizieren. Hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit von Fehldetektionen verringert werden. Die Detektionszuverlässigkeit kann erheblich gesteigert werden. For the detection of characteristic elements in the vicinity of the detection system, in particular a level crossing, either only the distance values can be used, or only the reception strength values, or in an advantageous development of the invention both values (distance values and reception strength values) are used. In this case, by continuously observing the distance values and the reception strength values, a characteristic element in the environment can be detected when both observations indicate the characteristic element. This can reduce the likelihood of misdetections. The detection reliability can be increased considerably.

Das Verfahren gemäß Anspruch 2 kann in einem Erfassungssystem durchgeführt werden, das einen Umfeldsensor beliebiger Art beinhaltet, der zum Empfang elektromagnetischer und/oder mechanischer Wellen aus der Umgebung geeignet ist. Es kann sich um einen aktiven Umfeldsensor handeln, der selbst elektromagnetische und/oder mechanische Wellen in die Umgebung abstrahlt, oder um einen passiven Sensor, der lediglich solche Wellen empfängt. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 erfordert einen aktiven Umfeldsensor. The method according to claim 2 may be performed in a detection system including an environmental sensor of any kind suitable for receiving electromagnetic and / or mechanical waves from the environment. It can be an active environmental sensor that emits electromagnetic waves and / or mechanical waves to the environment itself, or a passive sensor that only receives such waves. The method according to claim 1 requires an active environment sensor.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden bei vorbestimmten Größen der Empfangsstärkewerte die zugeordneten Abstandswerte für die jeweilige Erfassungsperiode des Erfassungssystems verworfen. Insbesondere kann das Verwerfen dann erfolgen, wenn die Empfangsstärkewerte eine Null-Reflektion (keine Reflektion) und/oder eine Total-Reflektion (maximaler Empfangsstärkewert) der ausgesendeten elektromagnetischen und/oder mechanischen Wellen anzeigen. In diesem Fall kann von einer deutlich verminderten Zuverlässigkeit der Abstandswerte ausgegangen werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the predetermined distance values for the respective detection period of the detection system are discarded at predetermined magnitudes of the reception strength values. In particular, discarding may occur when the received strength values indicate a zero reflection (no reflection) and / or a total reflection (maximum received strength value) of the emitted electromagnetic and / or mechanical waves. In this case, a significantly reduced reliability of the distance values can be assumed.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein charakteristisches Element der Umgebung, insbesondere ein Bahnübergang erst dann detektiert, wenn mehrere aufeinander folgende Erfassungsperioden des Erfassungssystems durchgehend das charakteristische Element indizieren. Auch hierdurch kann die Detektionsqualität weiter verbessert werden. According to an advantageous development of the invention, a characteristic element of the environment, in particular a level crossing, is only detected when several successive detection periods of the detection system continuously indicate the characteristic element. As a result, the detection quality can be further improved.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 7 gelöst durch ein Erfassungssystem mit wenigstens einem Umfeldsensor und wenigstens einer Auswerteeinrichtung, die mit dem Umfeldsensor gekoppelt ist, wobei das Erfassungssystem zur Ausführung eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art eingerichtet sind. So kann z. B. die Auswerteeinrichtung entsprechend programmiert sein, ein Verfahren der zuvor erläuterten Art auszuführen, indem ein Computerprogramm auf einem Rechner der Auswerteeinrichtung ausgeführt wird. The aforementioned object is also achieved according to claim 7 by a detection system having at least one environment sensor and at least one evaluation device which is coupled to the environmental sensor, wherein the detection system for implementing a method of the type described above are set up. So z. B. the evaluation be programmed to execute a method of the aforementioned type by running a computer program on a computer of the evaluation.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 10 gelöst durch ein Schienenfahrzeug-Ortungssystem mit wenigstens den folgenden Komponenten:

a) ein an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnendes Erfassungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
b) ein an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnender Ortungsempfängers eines globalen Navigationssystems,
c) eine digitale Datenbasis mit Streckendaten zumindest der von dem Schienenfahrzeug befahrenen Gleisstrecke,
d) eine Auswerteeinrichtung, der die von dem Erfassungssystem und dem Ortungsempfänger erzeugten aktuellen Daten zugeführt sind und der die Streckendaten zumindest der von dem Schienenfahrzeug befahrenen Gleisstrecke von der digitalen Datenbasis zugänglich sind, wobei die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, den aktuellen Ort des Schienenfahrzeugs unter Verwendung der aktuellen Daten des Erfassungssystems und des Ortungsempfängers und der Streckendaten zu bestimmen und als Ortsdaten auszugeben.

The object mentioned at the outset is also achieved according to claim 10 by a rail vehicle location system having at least the following components:

a) a detection system to be arranged on or in the rail vehicle according to one of claims 7 to 9,
b) a positioning receiver of a global navigation system to be arranged on or in the rail vehicle,
c) a digital database with route data of at least the rail track traveled by the rail vehicle,
d) an evaluation device to which the actual data generated by the detection system and the locating receiver are supplied and to which the route data of at least the track traveled by the rail vehicle is accessible from the digital database, wherein the evaluation device is adapted to the current location of the rail vehicle using determine the current data of the detection system and the locating receiver and the route data and output as location data.

Gemäß der Erfindung wird ein Umfeldsensor vorgeschlagen, der an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnen ist, mit dem die befahrene Gleisstrecke und ggf. deren Umgebung abgetastet werden kann. Dies umfasst auch die Möglichkeit, den Umfeldsensor unter dem Schienenfahrzeug anzubringen. Solche Umfeldsensoren sind derzeit bereits kostengünstig verfügbar und haben sich als sehr zuverlässig erwiesen. Versuche haben ergeben, dass mit einem Umfeldsensor relativ präzise z.B. die Konturen der Schienen einer Gleisstrecke abgetastet werden können, so dass die Schienen oder Merkmale von Weichen durch die Auswerteeinrichtung detektiert werden können. Mit dem Umfeldsensor kann sozusagen das Umfeld des Schienenfahrzeugs beobachtet werden, d.h. es werden Einrichtungen erfasst, die nicht Teil des Schienenfahrzeugs sind. In Kombination mit den Daten eines Ortungsempfängers eines globalen Navigationssystems, z.B. einem Satellitennavigationssystem wie GPS oder Galileo, der ebenfalls an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnen ist, und den Streckendaten der befahrenen Gleisstrecke kann durch eine Auswerteeinrichtung eine hoch präzise Bestimmung des aktuellen Orts des Schienenfahrzeugs durchgeführt werden. Die Streckendaten bilden das Schienennetz mittels digitaler Daten ab, die in der digitalen Datenbasis gespeichert sind. Insbesondere ist es möglich, den aktuellen Ort des Schienenfahrzeugs gleisselektiv zu bestimmen, d.h. festzustellen, ob sich das Schienenfahrzeug bei z.B. zwei parallelen Gleisstrecken auf der linken oder der rechten Strecke befindet. According to the invention, an environment sensor is proposed, which is to be arranged on or in the rail vehicle, with which the traveled track and possibly its surroundings can be scanned. This also includes the possibility to install the environment sensor under the rail vehicle. Such environmental sensors are currently already available at low cost and have proven to be very reliable. Experiments have shown that with an environmental sensor, for example, the contours of the rails of a track section can be scanned relatively precisely so that the rails or features of points can be detected by the evaluation device. With the environmental sensor, so to speak, the environment of the rail vehicle can be observed, ie facilities are detected that are not part of the rail vehicle. In combination with the data of a tracking receiver of a global navigation system, eg a Satellite navigation system such as GPS or Galileo, which is also to be arranged on or in the rail vehicle, and the route data of the traveled track section can be performed by an evaluation a highly accurate determination of the current location of the rail vehicle. The route data maps the rail network using digital data stored in the digital database. In particular, it is possible to determine the current location of the rail vehicle on a track-selective basis, ie to determine whether the rail vehicle is in the case of two parallel track sections, for example, on the left or the right track.

Der Umfeldsensor kann die Umgebung mittels elektromagnetischer oder mechanischer Wellen aller Art erfassen, insbesondere durch Abstrahlung solcher Wellen von dem Umfeldsensor in die Umgebung und Empfang von Reflexionen solcher Wellen. Als Umfeldsensor kann z.B. ein optoelektronischer Sensor verwendet werden. So kann hierfür ein bildgebender Sensor wie z.B. eine digitale Kamera, insbesondere eine Zeilenkamera, oder ein Laserscanner verwendet werden. Der Einsatz eines Laserscanners hat besondere Vorteile, da Laserscanner kostengünstig verfügbar sind, sehr zuverlässig sind und sehr präzise Daten liefern. Als Umfeldsensor können z.B. auch ein Ultraschall-Abstandssensor oder mehrere quer zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs verteilt angeordnete Ultraschall-Abstandssensoren verwendet werden. In diesem Fall erfolgt die Erfassung mittels mechanischer Wellen in Form akustischer Wellen. Auch eine Kombination unterschiedlicher Erfassungsprinzipien ist vorteilhaft. The environment sensor can detect the environment by means of electromagnetic or mechanical waves of all kinds, in particular by irradiation of such waves from the environment sensor into the environment and reception of reflections of such waves. As an environment sensor, e.g. an optoelectronic sensor can be used. Thus, an imaging sensor such as e.g. a digital camera, in particular a line scan camera, or a laser scanner can be used. The use of a laser scanner has particular advantages, as laser scanners are available at low cost, are very reliable and provide very precise data. As an environment sensor, e.g. Also, an ultrasonic distance sensor or more distributed transversely to the direction of travel of the rail vehicle arranged ultrasonic distance sensors can be used. In this case, the detection takes place by means of mechanical waves in the form of acoustic waves. A combination of different detection principles is also advantageous.

Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug-Ortungssystem kann grundsätzlich als fahrzeugseitiges System klassifiziert werden, auch wenn nicht sämtliche Komponenten wie z.B. die digitale Datenbasis mit dem Schienenfahrzeug mitgeführt werden müssen. Zumindest der Umfeldsensor und der Ortungsempfänger sind mit dem Schienenfahrzeug mitzuführen und daher dazu eingerichtet, dass sie an oder in dem Schienenfahrzeug angeordnet werden. Die digitale Datenbasis mit den Streckendaten kann auch an zentraler Stelle fest angeordnet sein, z.B. in einer Kontrollzentrale des Schienennetzes. Die digitale Datenbasis mit den Streckendaten kann auch eine über das Internet abrufbare Datenbasis sein. Sofern die Auswerteeinrichtung mit dem Schienenfahrzeug mitgeführt wird, werden die Streckendaten von der digitalen Datenbasis der Auswerteeinrichtung dann über einen Datenkommunikationskanal zu dem Schienenfahrzeug zugänglich gemacht, z.B. über eine drahtlose Funkdatenübertragung zwischen der Kontrollzentrale und dem Schienenfahrzeug, über eine Datenübertragung über die Schienen oder über eine Datenkommunikation mit an der Gleisstrecke angeordneten Signaleinrichtungen. Für eine echtzeitfähige Ortung ist es allerdings vorteilhaft, wenn die digitale Datenbasis mit den Streckendaten in dem Schienenfahrzeug vorgehalten wird, so dass nicht erst drahtlos die Streckendaten übertragen werden müssen. The rail vehicle positioning system according to the invention can basically be classified as a vehicle-side system, even if not all components, such as e.g. the digital database must be carried along with the rail vehicle. At least the environmental sensor and the locating receiver are to be carried along with the rail vehicle and therefore arranged to be arranged on or in the rail vehicle. The digital data base with the route data may also be fixed at a central location, e.g. in a control center of the rail network. The digital data base with the route data can also be a retrievable database on the Internet. If the evaluation device is carried along with the rail vehicle, the route data from the digital database of the evaluation device is then made accessible via a data communication channel to the rail vehicle, e.g. via wireless radio data transmission between the control center and the rail vehicle, via data transmission via the rails or via data communication with signal devices arranged on the track section. For a real-time capable location, however, it is advantageous if the digital data base is provided with the route data in the rail vehicle, so that not only the route data must be transmitted wirelessly.

Die Auswerteeinrichtung kann an oder in dem Schienenfahrzeug angeordnet sein und dann mit dem Schienenfahrzeug mitgeführt werden oder separat von dem Schienenfahrzeug angeordnet sein, z.B. in der erwähnten Kontrollzentrale. Wenn die Auswerteeinrichtung an oder in dem Schienenfahrzeug angeordnet ist, können die Daten von dem Umfeldsensor und dem Ortungsempfänger direkt z.B. über elektrische Leitungen der Auswerteeinrichtung zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung des Schienenfahrzeug-Ortungssystems kann insbesondere die Auswerteeinrichtung des Erfassungssystems sein. Die von der Auswerteeinrichtung auszugebenden Ortsdaten können z.B. über eine Anzeigeeinheit des Schienenfahrzeugs visualisiert werden, über eine Schnittstelle anderen Systemen in dem Schienenfahrzeug zugänglich gemacht werden oder über einen Datenkommunikationskanal anderen Systemen außerhalb des Schienenfahrzeugs zugänglich gemacht werden, z.B. Signaleinrichtungen, Verkehrswegekontrollsystemen oder einer Kontrollzentrale. Sofern die Auswerteeinrichtung nicht mit dem Schienenfahrzeug mitgeführt wird, können die Daten von dem Laserscanner und dem Ortungsempfänger von dem Schienenfahrzeug über den Datenkommunikationskanal der Auswerteeinrichtung zugeführt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Daten jeweils mit Zeitstempeln zu übertragen, so dass die Auswerteeinrichtung wegen eventueller Verzögerungen durch die Datenübertragung wieder eine zeitliche Zuordnung der Daten der verschiedenen Einheiten vornehmen kann. The evaluation device may be arranged on or in the rail vehicle and then carried along with the rail vehicle or arranged separately from the rail vehicle, e.g. in the mentioned control center. If the evaluation device is arranged on or in the rail vehicle, the data from the environment sensor and the location receiver can be sent directly, e.g. be supplied via electrical lines of the evaluation. The evaluation device of the rail vehicle location system can in particular be the evaluation device of the detection system. The location data to be output by the evaluation device may e.g. be visualized via a display unit of the rail vehicle, made available via an interface to other systems in the rail vehicle, or made accessible via a data communication channel to other systems outside the rail vehicle, e.g. Signaling devices, traffic route control systems or a control center. If the evaluation device is not carried along with the rail vehicle, the data from the laser scanner and the positioning receiver can be supplied by the rail vehicle via the data communication channel to the evaluation device. In this case, it is advantageous to transmit the data in each case with time stamps, so that the evaluation device can again make a temporal assignment of the data of the various units due to possible delays caused by the data transmission.

Die Ortsdaten können von der Auswerteeinrichtung z.B. als Koordinaten eines globalen Koordinatensystems, z.B. des WGS84, bereitgestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Ortsdaten als PNT-I-Datensatz bereitgestellt. Dieser Datensatz enthält Positions-, Navigations-, Zeit- und Integritätsdaten. Die Positionsdaten schließen neben der in Koordinaten definierten Ortsposition des Schienenfahrzeugs eine Angabe über die aktuelle Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs mit ein. Die Navigationsdaten können z.B. Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdaten des Schienenfahrzeugs beinhalten. The location data can be retrieved by the evaluation device, e.g. as coordinates of a global coordinate system, e.g. WGS84. According to an advantageous embodiment of the invention, the location data is provided as a PNT-I record. This record contains position, navigation, time, and integrity data. The position data include, in addition to the spatial position of the rail vehicle defined in coordinates, an indication of the current direction of travel of the rail vehicle. The navigation data may e.g. Speed and acceleration data of the rail vehicle include.

Als Schienenfahrzeug wird ein einzelnes Schienenfahrzeug, wie z.B. ein Triebwagen oder ein Waggon, oder eine Vielzahl von Schienenfahrzeugen verstanden, die zu einem Zug zusammengekoppelt sind. As a rail vehicle, a single rail vehicle, such as e.g. a railcar or a wagon, or understood a variety of rail vehicles, which are coupled together to form a train.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Umfeldsensor dazu eingerichtet, Konturen charakteristischer Elemente der befahrenen Gleisstrecke oberhalb des Gleisbetts abzutasten. Insbesondere kann der Umfeldsensor die Konturen der Schienen abtasten. Dies ermöglicht es der Auswerteeinrichtung, anhand der abgetasteten Konturen die charakteristischen Elemente oberhalb des Gleisbetts der befahrenen Gleisstrecke zu detektieren. According to an advantageous embodiment of the invention, the environment sensor is set up to To trace out contours of characteristic elements of the busy track above the track bed. In particular, the environmental sensor can scan the contours of the rails. This makes it possible for the evaluation device, based on the scanned contours, to detect the characteristic elements above the track bed of the traveled track section.

Aus den detektierten charakteristischen Elementen können durch die Auswerteeinrichtung wiederum charakteristische Merkmale des Streckenverlaufs detektiert werden. Bei einer Auswertung der erkannten Schienen kann z.B. anhand der Anzahl der erkannten Schienen und deren relativer Positionsveränderung detektiert werden, ob eine Weiche befahren wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung daher dazu eingerichtet, das Befahren von Weichen zu detektieren. From the detected characteristic elements characteristic features of the route can be detected by the evaluation again turn. In an evaluation of the detected rails, e.g. be detected based on the number of detected rails and their relative position change, whether a switch is used. According to an advantageous embodiment of the invention, the evaluation device is therefore adapted to detect the driving of switches.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Erfassungssystem bzw. die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, anhand der detektierten charakteristischen Elemente der befahrenen Gleisstrecke charakteristische Merkmale des Streckenverlaufs zu detektieren. Als charakteristische Merkmale können z.B. Weichen, Balisen, Signalmasten, Bahnübergänge oder sonstige Signaleinrichtungen detektiert werden. According to an advantageous development of the invention, the detection system or the evaluation device is set up to detect characteristic features of the route profile on the basis of the detected characteristic elements of the traveled track section. As characteristic features, e.g. Turnouts, balises, signal towers, railroad crossings or other signaling devices are detected.

Die Streckendaten können die Streckentopologie zumindest der befahrenen Gleisstrecke z.B. als gerichteter Knoten-Kanten-Graph modellieren. Die Streckendaten weisen dann zusätzlich die geographischen Koordinaten sämtlicher charakteristischer Merkmale der Streckentopologie und/oder der Infrastrukturelemente, die ggf. von dem Umfeldsensor abgetastet werden sollen, auf. So können z.B. bezüglich der zu detektierenden Weichen markante Weichenpunkte wie Anfang und Ende der Weiche sowie das Herzstück der Weiche in den Streckendaten hinterlegt sein. The route data may include the route topology of at least the traveled track distance, e.g. model as a directed node-edge graph. The route data then additionally have the geographical coordinates of all the characteristic features of the route topology and / or of the infrastructure elements that are to be scanned by the surroundings sensor if necessary. Thus, e.g. with regard to the points to be detected, significant point points such as the beginning and end of the points as well as the heart of the points are stored in the route data.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, durch ein Map-Matching-Verfahren ein detektiertes charakteristisches Merkmal des Streckenverlaufs, z.B. eine detektierte Weiche, mit einem korrespondierenden charakteristischen Merkmal in den Streckendaten zu korrelieren und anhand des korrelierten charakteristischen Merkmals in den Streckendaten aus den Streckendaten den exakten Ort des Schienenfahrzeugs zu bestimmen. Dies erlaubt anhand entsprechend genauer Streckendaten eine hochpräzise Ortung des Schienenfahrzeugs. Insbesondere eine gewisse Drift der Sensoren einer inertialen Messeinheit kann auf diese Weise kompensiert werden, bzw. die inertiale Messeinheit kann kalibriert werden. Außerdem können Abweichungen zu einem vom Ortungsempfänger ermittelten globalen Positionssignal bestimmt werden. According to an advantageous development of the invention, the evaluation device is set up by a map matching method to detect a detected characteristic of the route, e.g. a detected switch to correlate with a corresponding characteristic feature in the route data and to determine the exact location of the rail vehicle based on the correlated characteristic feature in the route data from the route data. This allows a high-precision location of the rail vehicle based on accurate track data. In particular, a certain drift of the sensors of an inertial measuring unit can be compensated in this way, or the inertial measuring unit can be calibrated. In addition, deviations from a locating receiver determined global position signal can be determined.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, beim Überfahren einer Weiche den Anfang einer Weiche, das Herzstück einer Weiche und/oder das Ende einer Weiche zu detektieren. Dies erlaubt z.B. eine Plausibilitätskontrolle, ob die detektierte Richtung des Überfahrens der Weiche mit der tatsächlichen Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs und den entsprechenden Angaben zur Weiche in den Streckendaten übereinstimmt. Somit kann insbesondere bei einer hohen Dichte von Weichen, z.B. in Bahnhofsnähe, eine hoch präzise Ortung des Schienenfahrzeugs durchgeführt werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the evaluation device is adapted to detect when crossing a switch the beginning of a switch, the heart of a switch and / or the end of a switch. This allows e.g. a plausibility check, whether the detected direction of the crossing of the switch with the actual direction of travel of the rail vehicle and the corresponding information about the switch in the route data match. Thus, especially with a high density of switches, e.g. near the station, a high-precision location of the rail vehicle to be carried out.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Schienenfahrzeug-Ortungssystem außerdem eine an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnende inertiale Messeinheit auf. Die inertiale Messeinheit wird dann ebenfalls mit dem Schienenfahrzeug mitgeführt. Die inertiale Messeinheit kann z.B. Drehraten-Sensoren bzw. Gyroskope und Beschleunigungssensoren aufweisen. Durch entsprechende Auswertung der Sensorsignale kann die Bewegung des Schienenfahrzeugs modelliert werden und zumindest kurzzeitstabil die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs festgestellt werden und anhand dessen der aktuelle Ort des Schienenfahrzeugs zumindest ungefähr mitgerechnet werden. Die inertiale Messeinheit wirkt synergetisch mit den übrigen Komponenten des Schienenfahrzeug-Ortungssystems zusammen. Sind z.B. vorübergehend keine verwertbaren Daten von dem Umfeldsensor, dem Ortungsempfänger und/oder der digitalen Datenbasis verfügbar, kann zur kurzzeitigen Überbrückung der aktuelle Ort des Schienenfahrzeugs aus den Daten der inertialen Messeinheit bestimmt werden. Sind die anderen Daten wieder verfügbar, kann die inertiale Messeinheit anhand der daraus bestimmten Ortsdaten neu kalibriert werden. According to an advantageous development of the invention, the rail vehicle positioning system also has an inertial measuring unit to be arranged on or in the rail vehicle. The inertial measuring unit is then also carried along with the rail vehicle. The inertial measuring unit may e.g. Turn rate sensors or gyroscopes and acceleration sensors have. By appropriate evaluation of the sensor signals, the movement of the rail vehicle can be modeled and the direction of movement and speed of the rail vehicle can be determined at least for a short time and, based on this, the current location of the rail vehicle at least approximately included. The inertial measuring unit interacts synergistically with the other components of the rail vehicle locating system. Are e.g. temporarily no usable data from the environment sensor, the location receiver and / or the digital database available, the current location of the rail vehicle from the data of the inertial measurement unit can be determined for short-term bridging. When the other data is available again, the inertial measurement unit can be recalibrated based on the location data determined therefrom.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, Sensordaten der inertialen Messeinheit mittels der ermittelten Ortsdaten zu korrigieren. So kann z.B. beim Passieren charakteristischer Merkmale des Streckenverlaufs, die von der Auswerteeinrichtung detektiert werden, jeweils eine Nachkalibrierung der inertialen Messeinheit durchgeführt werden. According to an advantageous development of the invention, the evaluation device is set up to correct sensor data of the inertial measurement unit by means of the determined location data. Thus, e.g. when passing characteristic features of the route, which are detected by the evaluation, respectively, a recalibration of the inertial measurement unit can be performed.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Schienenfahrzeug-Ortungssystem außerdem eine an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnende Geschwindigkeitsmesseinheit auf, z.B. einen berührungslos messenden Geschwindigkeitssensor wie Correvit-Rail. Des Weiteren kann das Schienenfahrzeug-Ortungssystem einen an oder in dem Schienenfahrzeug anzuordnenden Geschwindigkeitssensor aufweisen, z.B. in Form eines Odometers oder eines Dopplerradars. Durch solche zusätzlichen Sensoren kann die Bestimmungsgenauigkeit der Ortsposition des Schienenfahrzeugs weiter verbessert werden. According to an advantageous development of the invention, the rail vehicle positioning system also has a speed measuring unit to be arranged on or in the rail vehicle, for example a non-contact speed sensor such as a Correvit rail. Furthermore, the rail vehicle location system have a to be arranged on or in the rail vehicle speed sensor, for example in the form of an odometer or a Doppler radar. By such additional sensors, the accuracy of determination of the location position of the rail vehicle can be further improved.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 12 gelöst durch ein Schienenfahrzeug mit

a) einem an oder in dem Schienenfahrzeug angeordneten Erfassungssystem, das dazu eingerichtet ist, die befahrene Gleisstrecke des Schienenfahrzeugs und/oder die seitlich und/oder oberhalb der Gleisstrecke angrenzenden Bereiche vor oder hinter dem Schienenfahrzeug mittels elektromagnetischer oder mechanischer Wellen zu erfassen,
b) einem an oder in dem Schienenfahrzeug angeordneten Ortungsempfänger eines globalen Navigationssystems,

wobei das Erfassungssystem und der Ortungsempfänger Elemente eines Schienenfahrzeug-Ortungssystems der zuvor beschriebenen Art bilden und mit dessen Auswerteeinrichtung verbunden sind. The object mentioned above is also achieved according to claim 12 by a rail vehicle

a) a detection system arranged on or in the rail vehicle, which is set up to detect the traveled rail track of the rail vehicle and / or the areas adjacent to the side and / or above the rail track in front of or behind the rail vehicle by means of electromagnetic or mechanical waves,
b) a positioning receiver of a global navigation system arranged on or in the rail vehicle,

wherein the detection system and the locating receiver form elements of a railway locating system of the type described above and are connected to the evaluation device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert: The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments using drawings:

Es zeigen: Show it:

1 – ein Schienenfahrzeug mit einer Schienenfahrzeug-Ortungseinheit und 1 A rail vehicle with a rail vehicle tracking unit and

2 – eine Auswertung der Daten vom Umfeldsensor und 2 - An evaluation of the data from the environment sensor and

3 – eine Gleisstrecke mit einer Weiche und 3 - a track section with a switch and

4 – eine Gleisstrecke mit einem Bahnübergang und 4 - a railway track with a railway crossing and

5 und 6 – Abstandswerte eines Erfassungssystems und 5 and 6 - Distance values of a detection system and

7 und 8 – Empfangsstärkewerte eines Erfassungssystems. 7 and 8th - Reception strength values of a detection system.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet. In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements.

Die 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 1, 13 mit einem Triebwagen 1 und einem Passagierwaggon 13, die sich auf einer Gleisstrecke 4 befinden. Es können noch weitere Passagierwaggons 13 dahintergehängt sein. Der Triebwagen 1 weist einen Führerbereich 2 auf, in dem sich ein Triebfahrzeugführer 7 befindet. The 1 shows a rail vehicle 1 . 13 with a railcar 1 and a passenger car 13 who are on a railway track 4 are located. There may be other passenger cars 13 be behind it. The railcar 1 has a guide area 2 on, in which a driver 7 located.

Der Triebwagen 1 weist als mit dem Triebwagen 1 mitgeführte Komponenten eines Schienenfahrzeug-Ortungssystems einen Umfeldsensor 3 in Form eines Laserscanners, eine inertiale Messeinheit 8, einen Ortungsempfänger 12 eines globalen Satelliten-Navigationssystems in Form eines GPS-Empfängers, eine digitale Datenbasis 11 mit Streckendaten des vom Schienenfahrzeug 1, 13 befahrenden Schienennetzes sowie eine Auswerteeinrichtung 10 auf. Die Datenbasis 11 beinhaltet insbesondere Streckendaten der von dem Schienenfahrzeug 1, 13 aktuell befahrenden Gleisstrecke 4. Die Auswerteeinrichtung 10 kann in Form einer elektronischen Steuereinrichtung bzw. eines Computers ausgebildet sein. Die Auswerteeinrichtung 10 ist über Leitungen mit dem Laserscanner 3, der inertialen Messeinheit 8, der digitalen Datenbasis 11 sowie dem GPS-Empfänger 12 verbunden und kann mit diesen Komponenten Daten austauschen, insbesondere von diesen Komponenten ermittelte oder darin gespeicherte Daten empfangen. The railcar 1 points as with the railcar 1 entrained components of a railroad locating system an environment sensor 3 in the form of a laser scanner, an inertial measuring unit 8th , a location receiver 12 a global satellite navigation system in the form of a GPS receiver, a digital database 11 with track data of the rail vehicle 1 . 13 traveling rail network and an evaluation 10 on. The database 11 specifically includes route data from the rail vehicle 1 . 13 currently used track 4 , The evaluation device 10 can be in the form of an electronic control device or a computer. The evaluation device 10 is via lines with the laser scanner 3 , the inertial measuring unit 8th , the digital database 11 as well as the GPS receiver 12 connected and can exchange data with these components, in particular received from these components or stored therein data.

Die Auswerteeinrichtung 10 ist außerdem mit einer Fernkommunikationseinheit 16 verbunden, über die die Auswerteeinrichtung 10 Daten mit entfernten Systemen, die nicht mit dem Schienenfahrzeug 1, 13 mitgeführt werden, drahtlos austauschen kann. The evaluation device 10 is also with a remote communication unit 16 connected via which the evaluation device 10 Data with remote systems that are not with the rail vehicle 1 . 13 be carried along, can exchange wirelessly.

Die 1 zeigt dabei ein voll ausgebautes Schienenfahrzeug-Ortungssystem. Alternativ kann der Triebwagen 1 nur mit einem Erfassungssystem 3, 10 ausgestattet sein, das wenigstens den Umfeldsensor 3 und die Auswerteeinrichtung 10 aufweist. In diesem Fall kann mittels des Erfassungssystems 3, 10 z. B. eine Erkennung von charakteristischen Elementen der Gleisstrecke 4 durchgeführt werden, z.B. eine Detektion der Schienen der Gleisstrecke 4. Die Detektionsergebnisse können von der Auswerteeinrichtung 10 auf einem an die Auswerteeinrichtung 10 angeschlossenen Display 6 angezeigt werden. The 1 shows a fully developed rail vehicle tracking system. Alternatively, the railcar 1 only with a detection system 3 . 10 be equipped, at least the environment sensor 3 and the evaluation device 10 having. In this case, by means of the detection system 3 . 10 z. As a recognition of characteristic elements of the track section 4 be carried out, for example, a detection of the rails of the track 4 , The detection results can be obtained from the evaluation device 10 on one to the evaluation device 10 connected display 6 are displayed.

Der Laserscanner 3 kann, wie in 1 dargestellt ist, frontal an dem Triebfahrzeug 1 angebracht sein und quer zur Fahrtrichtung Höhenprofile der davorliegenden Gleisstrecke 4 scannen. Es ist auch möglich, den Laserscanner 3 bzw. einen anderen Umfeldsensor an anderen Stellen anzuordnen, wie z.B. am Heck des Triebwagens 1 oder in einem Passagierwaggon 13. Es ist auch möglich, den Laserscanner 3 bzw. einen anderen Umfeldsensor leicht schräg zur Seite blicken lassen oder zwei leicht schräg zur Seite ausgerichtete Umfeldsensoren zu verwenden. The laser scanner 3 can, as in 1 is shown, frontally on the locomotive 1 be appropriate and transverse to the direction of height profiles of the preceding track 4 to scan. It is also possible to use the laser scanner 3 or another environment sensor at other locations, such as at the rear of the railcar 1 or in a passenger car 13 , It is also possible to use the laser scanner 3 or another environment sensor to look slightly oblique to the side or to use two slightly obliquely oriented to the side environment sensors.

Die Auswerteeinrichtung 10 bestimmt aus den von dem Laserscanner 3, der inertialen Messeinheit 8, dem Ortungsempfänger 12 und der digitalen Datenbasis 11 empfangenen oder davon abgerufenen Daten den aktuellen Ort des Schienenfahrzeugs 1, 13 und gibt das Ergebnis als Ortsdaten z.B. an ein über eine Leitung 9 an die Auswerteeinrichtung 10 angeschlossenes Display 6 im Führerbereich 2 visuell aus. Die Ausgabe kann beispielsweise durch Markierung der aktuellen Position des Schienenfahrzeugs 1, 13 in einen auf dem Display 6 dargestellten Schienennetz erfolgen, so dass der Fahrzeugführer prüfen kann, ob sich das Schienenfahrzeug 1, 13 auf dem richtigen Gleis befindet. The evaluation device 10 determined by the laser scanner 3 , the inertial measuring unit 8th , the locator 12 and the digital database 11 received or retrieved data the current location of the rail vehicle 1 . 13 and gives the result as location data, for example, to a via a line 9 to the evaluation device 10 connected display 6 in the guide area 2 visually. The output can be, for example, by marking the current position of the rail vehicle 1 . 13 in one on the display 6 shown rail network, so that the driver can check whether the rail vehicle 1 . 13 is on the right track.

Die Auswertung der von dem Umfeldsensor 3 an die Auswerteeinrichtung 10 abgegebenen Daten kann z.B. in folgender Weise durchgeführt werden, wobei beispielhaft wieder von einem Laserscanner als Umfeldsensor ausgegangen wird. Die beschriebenen Verfahren können auch bei anderen Arten von Umfeldsensoren angewendet werden. The evaluation of the environment sensor 3 to the evaluation device 10 delivered data can be carried out, for example, in the following manner, which is again assumed by a laser scanner as environment sensor. The described methods can also be applied to other types of environmental sensors.

Es sei wiederum davon ausgegangen, dass der Laserscanner 3 quer zur Fahrtrichtung Höhenprofile der davorliegenden Gleisstrecke 4 scannt. Dies ist in der 2 anhand eines Querschnitts durch die befahrene Gleisstrecke 4 dargestellt. Im unteren Bereich der 2 ist das Gleisbett 40 im Querschnitt dargestellt, wobei beispielhaft drei nebeneinander angeordnete Schienen 41, 42, 43 im Querschnitt dargestellt sind. Im mittleren Teil der 2 sind die vom Laserscanner 3 ermittelten Daten als Punktmuster 20 wiedergegeben. Erkennbar ist, dass in den Bereichen, wo sich die Schienen 41, 42, 43 befinden, charakteristische „Berge“ 21, 22, 23 im Punktmuster 20 vorhanden sind, die mit der Lage und Form der Schienen 41, 42, 43 korrespondieren. In dem durch das Punktmuster 20 bestimmten Höhenprofil lassen sich die markant herausstehenden Schienenköpfe der Schienen 41, 42, 43 z.B. durch Hüllkurven beschreiben, wie z.B. durch Gauß-Kurven. Es kann z.B. ein 1D Gaussian Mixture Model verwendet werden. Der durch die Modulierung mit den Gauß-Kurven erzeugte Kurvenverlauf ist im oberen Teil der 2 anhand des Verlaufs 30 dargestellt. Jeweils an den Positionen der Schienen 41, 42, 43 sind charakteristische Glockenkurvenverläufe solcher Gauß-Kurven 31, 32, 33 erkennbar. Durch charakteristische Eigenschaften dieser Gauß-Kurven wie die Amplitude und die Standardabweichung lassen sich Schienenquerschnitte identifizieren. Mit den Mittelwerten dieser Gauß-Kurven können die relativen Positionen der Schienen bestimmt werden. Die identifizierten Schienen in dem Verlauf 30 werden als Objekthypothesen über aufeinander folgende Scanprofile 20 des Laserscanners zeitlich verfolgt. Durch eine Identifikation und Klassifikation von zusätzlichen Schienen, außer den normalerweise zwei Schienen einer Gleisstrecke, und weiteren identifizierten charakteristischen Elementen, wie z.B. den Elementen einer Weiche wie Zunge, Herzstück und Radlenker, lassen sich überfahrene Weichen identifizieren und der Zeitpunkt des Passierens des Weichenanfangs und des Herzstücks bestimmen. Auch weitere charakteristische Elemente wie z.B. eine Balise können erkannt und detektiert werden und für eine Positionsbestimmung herangezogen werden. Again, assume that the laser scanner 3 transverse to the direction of travel height profiles of the track track in front of it 4 scans. This is in the 2 Based on a cross section through the busy track 4 shown. At the bottom of the 2 is the trackbed 40 shown in cross section, for example, three juxtaposed rails 41 . 42 . 43 are shown in cross section. In the middle part of the 2 are those of the laser scanner 3 determined data as a dot pattern 20 played. Visible is that in the areas where the rails 41 . 42 . 43 are located, characteristic "mountains" 21 . 22 . 23 in the dot pattern 20 are present, with the location and shape of the rails 41 . 42 . 43 correspond. In that by the dot pattern 20 certain height profile can be the striking protruding rail heads of the rails 41 . 42 . 43 For example, by describing envelopes, such as by Gaussian curves. For example, a 1D Gaussian Mixture Model can be used. The curve generated by the modulation with the Gaussian curves is in the upper part of 2 based on the history 30 shown. Each at the positions of the rails 41 . 42 . 43 are characteristic bell curve curves of such Gaussian curves 31 . 32 . 33 recognizable. Characteristic properties of these Gaussian curves, such as the amplitude and the standard deviation, can be used to identify rail cross-sections. The mean values of these Gaussian curves can be used to determine the relative positions of the rails. The identified rails in the course 30 be as object hypotheses about successive scan profiles 20 tracked by the laser scanner. By identifying and classifying additional rails, apart from the normally two rails of a track track, and other identified characteristic elements, such as the elements of a switch such as tongue, frog and link, it is possible to identify overrun turnouts and the timing of the passing of the turnout point and track Determine the heart. Other characteristic elements such as a balise can be detected and detected and used for a position determination.

Charakteristische Merkmale einer Weichenüberfahrt sind z.B.:

1. Der Anfang einer Weiche liegt vor, wenn auf der einen Seite der Gleisstrecke aufgrund der anliegenden Weichenzunge die Schienenbreite und damit die Standardabweichung der Gauß-Kurve, welche die befahrenen Schienen beschreibt, zunimmt, und auf der anderen Seite der Gleisstrecke eine zusätzliche Gauß-Kurve für die abliegende Weichenzunge in den aufgenommenen Bilddaten hinzukommt.
2. Beim Passieren einer Weiche detektiert der Umfeldsensor jeweils vier Schienen: Eine Schiene spaltet sich in zwei Schienen auf und auf der anderen Seite kommt eine Weichenzunge hinzu.
3. Der Mittelwert der dazukommenden Schiene wandert vom Mittelwert der einen befahrenen Schiene zum Mittelwert der anderen befahrenen Schiene der Gleisstrecke. Aus der Richtung, in der der Mittelwert der dazukommenden Schiene wandert, kann die eingeschlagene Richtung des Schienenfahrzeugs bestimmt werden.
4. Die dazukommende Schiene zusammen mit der durch einen weiteren, und zum anderen wandernden äquidistanten Mittelwert repräsentierten Schienen bildet das nicht befahrene Gleis.
5. Das Herzstück der Schiene lässt sich durch die Anwesenheit des Radlenkers, zweier Flügelschienen, der Herzstücklücke bzw. der Herzstückspitze identifizieren.

Characteristic features of a turnout are, for example:

1. The beginning of a switch is when, on the one side of the track, the rail width and thus the standard deviation of the Gaussian curve describing the tracks used increases due to the adjoining switch blade, and on the other side of the track an additional Gaussian Added curve for the remote switch tongue in the recorded image data.
2. When passing a turnout, the environment sensor detects four rails each: one rail splits into two rails and on the other side there is a switch tongue.
3. The mean value of the rail to be used will vary from the average value of one rail used to the average of the other rail used on the rail line. From the direction in which the average value of the incoming rail travels, the direction taken of the rail vehicle can be determined.
4. The incoming rail, together with the rails represented by another equidistant mean, and the other wandering equidistant mean, form the unused rail.
5. The centerpiece of the track can be identified by the presence of the wheel link, two wing rails, the center piece gap or the frog point.

Aus einer geeigneten Kombination der Wahrscheinlichkeiten der Objekthypothesen lässt sich auf die Wahrscheinlichkeit einer Weichenüberfahrt schließen. From a suitable combination of the probabilities of the object hypotheses can be concluded that the probability of a turnout.

Alternativ zu der Modellierung der Schienen durch Gauß-Kurven kann eine Identifikation der Schienen durch Clustering der ermittelten Punkte des Umfeldsensors zu Punktclustern durchgeführt werden. Die einzelnen Cluster werden in einem weiteren Schritt Schienen zugeordnet. Zwei Schienen werden jeweils einer Gleisstrecke zugeordnet. Vergleichbar zu dem zuvor erläuterten Ansatz mit den Gauß-Kurven werden die zugeordneten Cluster über zeitlich aufeinanderfolgende Scanprofile verfolgt, um eine weitere Berechnung der Cluster und der Zuordnung zu vereinfachen und zusätzlich Fehlzuordnungen zu erkennen und zu minimieren. Mit Hilfe der erkannten Gleisstrecken können dann Weichen erkannt werden, wenn Gleisstrecken sich verzweigen oder vereinigen. As an alternative to the modeling of the rails by Gaussian curves, an identification of the rails can be carried out by clustering the determined points of the environmental sensor into point clusters. The individual clusters are assigned to rails in a further step. Two rails are each assigned to a track section. Similar to the approach described above with the Gaussian curves, the associated clusters are tracked over temporally successive scan profiles in order to simplify further calculation of the clusters and the assignment and additionally to detect and minimize misalignments. With the aid of the recognized track sections, turnouts can be recognized when track sections branch or unite.

Die 3 zeigt das Überfahren einer Weiche 60 durch das Schienenfahrzeug 1, 13 in schematischer Darstellung. Es sei angenommen, dass sich das Schienenfahrzeug auf der Gleisstrecke 4 von links entsprechend dem Pfeil 46 der Weiche 60 nähert und diese ohne abzubiegen gerade überfährt, d.h. entsprechend dem Pfeil 47 die Weiche 60 verlässt. Die Weiche 60 weist einen Weichenanfang 50, ein Herzstück 56 und ein Weichenende 58 auf. An diesen markanten Streckenpunkten 50, 56, 58 sowie an weiteren Streckenpunkten 52, 54 sind jeweilige von dem Laserscanner 3 aufgenommene Scanprofile nach deren Auswertung und Umwandlung in einen dem Verlauf 30 entsprechenden Verlauf dargestellt, und zwar in Form der über den jeweiligen Streckenpunkten 50, 52, 54, 56, 58 dargestellten Scanprofile 51, 53, 55, 57, 59. In dem Scanprofil 51 werden zwei Schienen detektiert, was den zwei Schienen 41, 43 der Gleisstrecke 4 an dem Streckenpunkt 50 entspricht. An dem Streckenpunkt 52 werden, weil sich die durch die Weiche 60 bildenden zwei Gleisstrecken bereits aufteilen, in dem Scanprofil 53 vier Schienen detektiert. Am Streckenpunkt 54 werden in dem Scanprofil 55 drei Schienen detektiert, nämlich die anhand der 2 bereits dargestellten Schienen 41, 42, 43. Die untere Schiene 45 der abzweigenden Gleisstrecke wird nicht mehr detektiert, weil sie nicht mehr im Erfassungsbereich des Laserscanners 3 liegt. The 3 shows the crossing of a switch 60 through the rail vehicle 1 . 13 in a schematic representation. It is assumed that the rail vehicle on the track 4 from the left according to the arrow 46 the switch 60 approaching and this without turning off just over drives, ie according to the arrow 47 the soft 60 leaves. The soft 60 has a turnout 50 , a centerpiece 56 and a turnout 58 on. At these striking route points 50 . 56 . 58 as well as at other waypoints 52 . 54 are each of the laser scanner 3 recorded scan profiles after their evaluation and conversion into a course 30 corresponding course shown, in the form of over the respective waypoints 50 . 52 . 54 . 56 . 58 displayed scan profiles 51 . 53 . 55 . 57 . 59 , In the scan profile 51 Two rails are detected, giving the two rails 41 . 43 the track section 4 at the waypoint 50 equivalent. At the waypoint 52 because that's because of the switch 60 already dividing forming two track sections, in the scan profile 53 four rails detected. At the waypoint 54 be in the scan profile 55 detected three rails, namely the basis of 2 already shown rails 41 . 42 . 43 , The lower rail 45 The branching track section is no longer detected, because they are no longer in the detection range of the laser scanner 3 lies.

An dem Streckenpunkt 56 werden wiederum zwei Schienen 41, 43 detektiert, was in dem Scanprofil 57 erkennbar ist. Das Gleiche gilt für den Streckenpunkt 58, bei dem in dem Scanprofil 59 wiederum zwei Schienen 41, 43 auftauchen. At the waypoint 56 in turn become two rails 41 . 43 detected what was in the scan profile 57 is recognizable. The same applies to the waypoint 58 in which in the scan profile 59 again two rails 41 . 43 Pop up.

Die 3 zeigt die Weiche 60 in einer vereinfachten schematisierten Darstellung, in der nicht alle Details einer realen Weiche eines Schienenfahrzeugnetzes abgebildet sind, wie z.B. die Radlenker. Diese würden in den Scanprofilen 51, 53, 55, 57, 59 an den entsprechenden Stellen ebenfalls in Form von Gauß-Kurven auftauchen, ggf. mit anderer Amplitude und Standardabweichung als die eigentlichen Schienen. The 3 shows the switch 60 in a simplified schematic representation, in which not all details of a real turnout of a rail vehicle network are shown, such as the Radlenker. These would be in the scan profiles 51 . 53 . 55 . 57 . 59 at the appropriate places also appear in the form of Gaussian curves, possibly with different amplitude and standard deviation than the actual rails.

Anhand der 4 wird erläutert, wie das Passieren eines Bahnübergangs automatisch detektiert werden kann. Es sei zunächst wiederum davon ausgegangen, dass sich das Schienenfahrzeug auf der Gleisstrecke 4 in Richtung 46 bewegt. An einem Streckenpunkt 71, der vor einem Bahnübergang 77 liegt, sind die zwei Schienen 41, 43 detektierbar, wie im Scanprofil 74 ersichtlich ist. Wird der Bahnübergang 77 erreicht, „verschwinden“ die Schienen im wesentlichen im Scanprofil. Dies ist beispielhaft anhand des Streckenpunkts 72, etwa in der Mitte des Bahnübergangs 77, dargestellt. Wie im zugehörigen Scanprofil 75 ersichtlich ist, sind die für die Schienen typischen Erhebungen praktisch nicht mehr erkennbar. Nach Passieren des Bahnübergangs 77 tauchen die Schienen im Scanprofil wieder auf, wie anhand des Streckenpunkts 73 und des zugehörigen Scanprofils 76 dargestellt ist. Based on 4 explains how the passage of a railroad crossing can be detected automatically. It was first again assumed that the rail vehicle on the track 4 in the direction 46 emotional. At a waypoint 71 standing in front of a railroad crossing 77 are the two rails are 41 . 43 detectable, as in the scan profile 74 is apparent. Will the railroad crossing 77 achieved, the rails essentially "disappear" in the scan profile. This is an example based on the waypoint 72 , approximately in the middle of the railroad crossing 77 represented. As in the associated scan profile 75 It can be seen that the surveys typical for the rails are practically no longer recognizable. After passing the railroad crossing 77 the rails in the scan profile reappear, as with the waypoint 73 and the associated scan profile 76 is shown.

Das Passieren eines Bahnübergangs 77 kann daher anhand folgender charakteristischer Merkmale detektiert werden:

1. Der Beginn einer höhengleichen Kreuzung eines Bahnübergangs liegt vor, wenn die gemessenen Abstandswerte im Bereich des Gleisbetts zwischen den beiden Schienen 41, 43 geschlossen absinken und sich auf einem gemeinsamen gleichen Wert einpendeln, der dem Abstandswert im Bereich der Schienenstränge entspricht. Dies kann als Schienendetektionskriterium herangezogen werden.
2. Beim Passieren der höhengleichen Kreuzung eines Bahnübergangs ist der Umfeldsensor nicht mehr in der Lage, mittels der erfassten Daten bzw. der erstellten Gauß-Hüllkurven die beiden Schienenstränge 41, 43 zu separieren und zu verfolgen, so dass sich diese im Scanprofil nicht mehr ausreichend deutlich abzeichnen.
3. Das Ende der höhengleichen Kreuzung des Bahnübergangs vor, wenn die gemessenen Abstandswerte im Bereich des Gleisbetts zwischen den beiden Schienen 41, 43 geschlossen ansteigen und die Schienenstränge selbst in Form markanter Hüllkurven wieder „sichtbar“ werden.

Passing a railroad crossing 77 can therefore be detected by the following characteristic features:

1. The beginning of a level crossing of a level crossing occurs when the measured distance values in the area of the track bed between the two rails 41 . 43 closed sink and settle on a common same value, which corresponds to the distance value in the rail tracks. This can be used as a rail detection criterion.
2. When passing the level crossing of a level crossing, the environment sensor is no longer able, by means of the collected data or the generated Gaussian envelopes, the two rail tracks 41 . 43 to separate and track, so that they are no longer sufficiently clear in the scan profile.
3. The end of the level crossing of the level crossing before, if the measured distance values in the area of the track bed between the two rails 41 . 43 rise closed and the rail strands even in the form of prominent envelopes again "visible".

Alternativ oder zusätzlich zur Detektion über die Messungen der Abstandswerte ist auch die Auswertung der vom Umfeldsensor ausgegebenen Empfangsstärkewerte, z. B. in Form von RSSI-Werten, für einen Bahnübergang oder andere charakteristische Elemente in der Umgebung signifikant. Während auf freier Strecke im Bereich der Schienenstränge deutliche lokale Minima existieren, sind diese im Bereich der höhengleichen Kreuzung eines Bahnübergangs verschwunden, was unter anderem an der anderen Schienenform (Rillengleis) im Bahnübergangsbereich liegt. Daher kann über die Veränderung der Empfangsstärkewerte im Bereich der beiden Schienenstränge auf den Beginn bzw. das Ende eines Bahnübergangs geschlossen werden. As an alternative or in addition to the detection via the measurements of the distance values, the evaluation of the reception strength values output by the environment sensor, eg, by the proximity sensor, is also possible. In the form of RSSI values, for a railroad crossing or other characteristic elements in the environment. While clear local minima exist in the area of the railroad tracks on the open track, these have disappeared in the area of the level crossing of a railroad crossing, which is due, inter alia, to the other rail form (creasing track) in the level crossing area. Therefore, it can be concluded that the change in the received strength values in the area of the two rail tracks to the beginning or the end of a railroad crossing.

Die Auswertung der erfassten Daten des Umfeldsensors wird nachfolgend anhand der 5 bis 7 beispielhaft für das Passieren eines Bahnübergangs erläutert. Die Signalauswertungen erlauben auch die Detektion anderer charakteristischer Elemente, wie z. B. Weichen oder Elemente, die nichts mit dem Schienenverkehr zu tun haben. The evaluation of the acquired data of the environment sensor is described below with reference to 5 to 7 exemplified for passing a railroad crossing. The signal evaluations also allow the detection of other characteristic elements, such. B. switches or elements that have nothing to do with rail transport.

In den 5 und 6 sind jeweils Abstandswerte D des Umfeldsensors über einen Erfassungsbereich, der einen Winkel α von 0 bis 190° umfasst, aufgetragen. Die Darstellung ist dabei invertiert zu den Scanprofilen z. B. der 2 wiedergegeben, so dass bei einer praktischen Realisierung ein Umrechnungsschritt der Invertierung gespart werden kann. Die 5 zeigt die Abstandswerte, die sich auf einer freien Schienenstrecke einstellen, die 6 zeigt Abstandswerte im Bereich eines Bahnübergangs. Bei den Abstandswerten gemäß 5 können die beiden Schienen anhand der links von der Linie 80 und rechts von der Linie 81 vorhandenen Ausbuchtungen bzw. Höckern erkannt werden. Charakteristisch für eine freie Schienenstrecke ist zudem, dass zwischen den Höckern die Abstandswerte wieder ansteigen, entsprechend dem tiefer liegenden Gleisbett zwischen den Schienen. Im Vergleich dazu sind beim Passieren des Bahnübergangs, wie in 6 ersichtlich, die beiden Höcker nicht mehr erkennbar. Stattdessen fehlt es auch an dem charakteristischen Ansteigen der Abstandswerte zwischen den Linien 80 und 81, sondern es kommt vielmehr zu einem weiteren leichten Abfall der Abstandswerte. In the 5 and 6 are each distance values D of the environmental sensor over a detection range, which includes an angle α from 0 to 190 ° applied. The representation is inverted to the scan profiles z. B. the 2 reproduced so that in a practical realization a conversion step of the inversion can be saved. The 5 shows the distance values that are set on a free track, the 6 shows distance values in the area of a railroad crossing. For the distance values according to 5 You can use the two rails based on the left of the line 80 and to the right of the line 81 existing bulges or humps are detected. Characteristic of a free rail track is that between the humps, the distance values rise again, corresponding to the lower track bed between the rails. In comparison, when passing the railroad crossing, as in 6 visible, the two cusps are no longer recognizable. Instead, there is also a lack of the characteristic increase in the distance values between the lines 80 and 81 Instead, there is a further slight decrease in the distance values.

Wie zusätzlich aus den 5 und 6 erkennbar ist, sind die Signalunterschiede, die zum Detektieren der Schienen und des Bahnübergangs herangezogen werden, relativ gering, so dass recht umfangreiche Signalaufbereitungsalgorithmen verwendet werden müssen, um eine sichere Detektion anhand der gemessenen Abstandswerte zu gewährleisten. As additional from the 5 and 6 As can be seen, the signal differences used for detecting the rails and the level crossing are relatively small, so that quite extensive signal conditioning algorithms must be used to ensure reliable detection based on the measured distance values.

Die 7 und 8 zeigen dimensionslose Empfangsstärkewerte RSSI, jeweils wiederum über den Erfassungsbereich im Winkel α von 0 bis 190° aufgetragen. Die 7 zeigt die Empfangsstärkewerte für einen freien Streckenabschnitt, die 8 für einen Bahnübergang. In der 7 ist deutlich jeweils zwischen den Linien 82 und 83 einerseits und den Linien 84 und 85 andererseits eine Verringerung der Empfangsstärkewerte erkennbar, die sich erheblich vom sonstigen Niveau der Empfangsstärkewerte abhebt. Diese spitzenartigen Einbrüche deuten auf die zwei Schienen hin, die sich deutlich vom Gleisbett und der Umgebung abheben. Anhand der 8 ist erkennbar, dass die in 7 auftauchenden spitzenartigen Einbrüche zwischen den Linien 82/83 und 84/85 praktisch verschwunden sind. Damit kann das Passieren eines Bahnübergangs deutlich sicherer erkannt werden als nur durch die Verwendung der Abstandswerte gemäß den 5 und 6. The 7 and 8th show dimensionless reception strength values RSSI, in each case in turn plotted over the detection range at an angle α from 0 to 190 °. The 7 shows the received strength values for a free stretch that 8th for a railroad crossing. In the 7 is clearly between each line 82 and 83 on the one hand and the lines 84 and 85 On the other hand, a reduction in the reception strength values is noticeable, which differs considerably from the other level of reception strength values. These point-like burglaries point to the two rails, which stand out clearly from the track bed and the environment. Based on 8th it can be seen that the in 7 emerging tip-like dips between the lines 82 / 83 and 84 / 85 have practically disappeared. Thus, the passage of a level crossing can be detected much more reliably than just by using the distance values according to the 5 and 6 ,

Es ist auch erkennbar, dass auch andere charakteristische Merkmale, wie Weichen, mittels der Empfangsstärkewerte deutlich sicherer erkannt werden können. It can also be seen that other characteristic features, such as points, can also be detected much more reliably by means of the reception strength values.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009021053 A1 [0006]

Claims

Method for the automatic detection of characteristic elements ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) in the environment of a detection system ( 3 . 10 ) comprising the steps of: a) emitting electromagnetic and / or mechanical waves from the detection system ( 3 . 10 ) into the environment, at least in the direction of a spatial detection range of the detection system ( 3 . 10 ), b) receiving reflected waves of the emitted electromagnetic and / or mechanical waves in the detection system ( 3 . 10 c) determining a plurality of distance values (D) over the spatial detection range on the basis of the transmitted and the received waves, wherein the distance values (D) the respective distance of elements in the environment of the detection system ( 3 . 10 d) determining reception strength values (RSSI) respectively associated with the distance values (D), the reception strength values (RSSI) indicating the reception strength with which the received waves in the detection system (RSSI) 3 . 10 ), e) determining characteristic elements ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) in the vicinity of the detection system ( 3 . 10 ) based at least on the received strength values (RSSI).

Method for automatically detecting the passage of a level crossing ( 77 ) by a rail vehicle ( 1 . 13 ) having the following features: a) detecting the traveled track ( 4 ) of the rail vehicle ( 1 . 13 ) in front of or behind the rail vehicle ( 1 . 13 ) by means of on or in the rail vehicle ( 1 . 13 ) arranged detection system ( 3 . 10 ) by means of electromagnetic and / or mechanical waves, b) detection of the rails ( 41 . 42 . 43 . 45 ) of the rail vehicle ( 1 . 13 ) traveled track through the detection system ( 3 . 10 ), if that of the detection system ( 3 . 10 ) recorded data of the track section ( 4 ) meet a predetermined rail detection criterion, and c) detection of a railroad crossing ( 77 ) by the detection system ( 3 . 10 ), if that of the detection system ( 3 . 10 ) recorded data of the track section ( 4 ) no longer meet a predetermined rail detection criterion.

A method according to claim 2, characterized in that a method according to claim 1 for the detection of the rails ( 41 . 42 . 43 . 45 ) and / or the detection of the railroad crossing ( 77 ), which are used for the detection of the rails ( 41 . 42 . 43 . 45 ) and / or the detection of the railroad crossing ( 77 ) comprise received strength values (RSSI).

Method according to claim 1 or 3, characterized in that a characteristic element ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) of the environment, in particular a railroad crossing ( 77 ) is detected on the basis of a continuous observation of the distance values (D) and the reception strength values (RSSI) and a characteristic element ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) of the environment when both observations index the characteristic element.

Method according to one of Claims 1, 3 or 4, characterized in that, for predetermined magnitudes of the reception strength values (RSSI), the assigned distance values (D) for the respective detection period of the detection system ( 3 . 10 ) are discarded.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a characteristic element ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) of the environment, in particular a railroad crossing ( 77 ) is detected only when several consecutive detection periods of the detection system ( 3 . 10 ) consistently indicate the characteristic element.

Detection system ( 3 . 10 ) with at least one environment sensor ( 3 ) and at least one evaluation device ( 10 ), which are connected to the environment sensor ( 3 ), the detection system ( 3 . 10 ) are arranged for carrying out a method according to one of the preceding claims.

Detection system ( 3 . 10 ) according to claim 7, characterized in that the environmental sensor ( 3 ) is designed to produce contours of characteristic elements ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) above the track bed of the busy track ( 4 ), in particular the contours of the rails ( 41 . 42 . 43 . 45 ).

Detection system ( 3 . 10 ) according to one of claims 7 to 8, characterized in that the detection system ( 3 . 10 ) is set up on the basis of detected characteristic elements ( 41 . 42 . 43 . 45 . 60 . 77 ) of the used track ( 4 ) characteristic features ( 60 . 77 ) of the route.

Rail vehicle location system ( 3 . 8th . 10 . 11 . 12 ) with at least the following components: a) on or in the rail vehicle ( 1 . 13 ) detection system ( 3 . 10 ) according to one of claims 7 to 9, b) on or in the rail vehicle ( 1 . 13 ) locating receiver ( 12 ) of a global navigation system, c) a digital database ( 11 ) with track data at least that of the rail vehicle ( 1 . 13 ) traveled track ( 4 ) d) an evaluation device ( 10 ), that of the detection system ( 3 . 10 ) and the locating receiver ( 12 ) supplied current data and the track data at least that of the rail vehicle ( 1 . 13 ) traveled track ( 4 ) from the digital database ( 11 ), the evaluation device ( 10 ) is adapted to the current location of the rail vehicle ( 1 . 13 ) using the current data of the detection system ( 3 . 10 ) and the locating receiver ( 12 ) and the route data and output as location data.

Railway locating system according to claim 10, characterized in that the evaluation device ( 10 ) is set up by a map matching method a detected characteristic feature ( 60 . 77 ) of the route of the traveled track ( 4 ) to correlate with a corresponding characteristic feature in the route data and, based on the correlated characteristic feature in the route data from the route data, the exact location of the rail vehicle ( 1 . 13 ), in particular to determine track selective.

Rail vehicle ( 1 . 13 ) with a) on or in the rail vehicle ( 1 . 13 ) detection system ( 3 . 10 ), which is adapted to at least the busy track ( 4 ) of the rail vehicle ( 1 . 13 ) in front of or behind the rail vehicle ( 1 . 13 ) by means of electromagnetic or mechanical waves, b) on or in the rail vehicle ( 1 . 13 ) locating receiver ( 12 ) of a global navigation system, wherein the detection system ( 3 . 10 ) and the locating receiver ( 12 ) Elements of a Rail Vehicle Location System ( 3 . 8th . 10 . 11 . 12 ) according to one of claims 10 to 11 and with its evaluation device ( 10 ) are connected.