DE102013210063A1

DE102013210063A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013210063A1
Application number: DE102013210063.9A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dommel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN105307919A; WO2014191269A3; CN105307919B; ES2765262T3; EP2976246A2; DK2976246T3; EP2976246B1; WO2014191269A2; US9937940B2; RU171211U1; US20160107665A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs (10). Um eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher ein bestehendes Schienenfahrzeug einfach und schnell nachgerüstet werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein vom Führer tragbares Gerät (24) umfasst, welches zumindest eine Datenschnittstelleneinheit (32) zum Empfangen von Basisdaten, eine Speichereinheit (30) zum Speichern zumindest eines Programmmoduls, eine Recheneinheit (28), die dazu vorgesehen ist, zur Erzeugung der Handlungsempfehlungen zumindest auf der Grundlage der Basisdaten das Programmmodul auszuführen, und eine Ausgabeeinheit (26) aufweist, die zur Ausgabe der Handlungsempfehlungen vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs.
Es sind Assistenzsysteme für Führer von Schienenfahrzeugen bekannt. Diese sind dazu vorgesehen, auf der Basis von statischen und dynamischen Strecken-, Fahrplan- und Fahrzeugdaten, eine Handlungsempfehlung für eine energieoptimierte Fahrweise zu erzeugen und auszugeben.
Solche Systeme werden herkömmlicherweise in die gesamte Fahrzeugsteuerung integriert. Programmmodule werden in einem zentralen Steuergerät (auch „ZSG“ genannt) und ggf. in dezentralen Steuergeräten ausgeführt, die im Schienenfahrzeug fest, insbesondere als sogenannte „Embedded Hardware“ eingebunden sind. Die Ausgabe von Empfehlungen erfolgt über eine an einen Fahrzeugbus (z.B. einen MVB oder „Multifunction Vehicle Bus“) angeschlossene und fest mit einem Fahrerpult gekoppelte Anzeigevorrichtung (auch „HMI“ genannt).
Soll ein bestehendes Schienenfahrzeug mit den Funktionalitäten eines Fahrerassistenzsystems nachgerüstet werden, ist die Vornahme von Anpassungen an den oben genannten Einrichtungen der Fahrzeugsteuerung notwendig, mit welchen eine aufwendige, kostenerzeugende Neuzulassung des Schienenfahrzeugleitsystems einhergeht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen, mit welcher ein bestehendes Schienenfahrzeug einfach und schnell nachgerüstet werden kann.
Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein vom Führer tragbares Gerät umfasst, welches zumindest eine Datenschnittstelleneinheit zum Empfangen von Basisdaten, eine Speichereinheit zum Speichern zumindest eines Programmmoduls, eine Recheneinheit, die dazu vorgesehen ist, zur Erzeugung der Handlungsempfehlungen zumindest auf der Grundlage der Basisdaten das Programmmodul auszuführen, und eine Ausgabeeinheit aufweist, die zur Ausgabe der Handlungsempfehlungen vorgesehen ist. Das Gerät beinhaltet vorteilhafterweise die für die Erzeugung der Empfehlungen notwendige fahrzeugseitige Struktur, die dadurch in einer Einrichtung zentralisiert ist, welche vorzugsweise von der fest eingebundenen Fahrzeugsteuerung entkoppelt ist. Dadurch kann eine schnelle und einfache Nachrüstung eines bestehenden Schienenfahrzeugs erreicht werden, da eine Implementierung der gewünschten Funktionalitäten möglichst ohne Eingriff in die Fahrzeugsteuerung erfolgen kann. Das Gerät weist zweckmäßigerweise eine zusammenhängende Umhausung auf, welche diese Struktur umfasst.
Dadurch, dass das Gerät als tragbare Einheit ausgebildet ist, können außerdem ein einfacher Einbau und ein besonders hoher Bedienkomfort der Vorrichtung erreicht werden. Unter einem „tragbaren“ Gerät soll ein Gerät verstanden werden, welches bezüglich seines Gewichts, seiner Form und seiner Abmessungen dazu geeignet ist, mit einer einzigen Hand gehalten und geführt und/oder am Körper getragen zu werden. Insbesondere kann das Gerät derart ausgebildet sein, dass es in einem Kleidungsstück verstaut werden kann. Das Gerät kann vorteilhafterweise im Besitz eines Führers während eines ganzen Diensteinsatzes bleiben, wobei der Führer bei einem Einsteigen in das Schienenfahrzeug an einem Startpunkt und bei einem Verlassen des Schienenfahrzeugs an einem Zielpunkt das Gerät mit sich führt. Sollen in einem Diensteinsatz mehrere Schienenfahrzeuge vom Führer gefahren werden, kann das Gerät für alle Fahrten vom Führer benutzt werden.
Die Erzeugung der Handlungsempfehlungen durch die Recheneinheit erfolgt „auf der Grundlage der Basisdaten“, indem diese Basisdaten direkt von der Recheneinheit bei der Ausführung des Programmmoduls einbezogen werden und/oder die Basisdaten zur Ermittlung von Daten dienen, die von der Recheneinheit bei der Ausführung des Programmmoduls einbezogen werden. Die Ermittlung dieser Daten kann außerdem Bestandteil des Programmmoduls sein.
Ein Empfangen der Basisdaten durch die Datenschnittstelleinheit erfolgt vorteilhafterweise über eine Verbindung, insbesondere eine drahtlose Verbindung, die vorzugsweise direkt – d.h. unter Ausschluss eines fahrzeuginternen Netzwerks – mit einer fahrzeugexternen Einrichtung herstellbar ist. Dadurch kann eine Ausführung des Geräts erreicht werden, bei welcher es bezüglich einer Datenkommunikation von der Fahrzeugsteuerung unabhängig ist.
Die Ausgabe der Handlungsempfehlungen durch die Ausgabeeinheit kann auf optische, akustische und/oder haptische Weise erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Gerät als Mobiltelefon ausgebildet ist. Hierdurch können herkömmliche, weit verbreitete und kostengünstige Einrichtungen eingesetzt werden. Es bestehen insbesondere handelsübliche Mobiltelefone, die über eine für eine effiziente Ausführung des Programmmoduls geeignete Recheneinheit verfügen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Gerät als Tablett-Computer ausgebildet sein.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Datenschnittstelleneinheit eine Empfangseinheit zum Empfangen von Ortungsinformationen aufweist. Hierdurch können einfach Basisdaten empfangen werden, die als dynamische Daten und/oder zur Berechnung von dynamischen Daten dienen. Unter „dynamischen“ Daten sollen insbesondere Daten verstanden werden, welche eine aktuelle Fahrt des Schienenfahrzeugs entlang einer bestimmten Strecke charakterisieren. Diese dynamischen Daten können insbesondere eine aktuelle Positionsinformation – wie insbesondere eine aktuelle Position entlang der Strecke oder eine aktuelle Entfernung zu einem Start- bzw. Zielpunkt – oder eine aktuelle Bewegungsinformation – wie insbesondere eine aktuelle Geschwindigkeit, eine aktuelle Beschleunigung usw. – sein. Die Empfangseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Ortungsinformationen über eine drahtlose Datenverbindung zu empfangen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Datenschnittstelleneinheit eine Sende- und Empfangsvorrichtung zur Herstellung einer Datenkommunikation über ein fahrzeugexternes Datennetzwerk aufweist. Hierdurch kann ein schneller Zugriff auf eine große Datenmenge erfolgen. Es können einfach Basisdaten empfangen werden, die als Rahmendaten und/oder zur Berechnung von Rahmendaten dienen. Unter „Rahmendaten“ sollen Daten verstanden werden, die insbesondere eine vom Schienenfahrzeug zu befahrende bzw. aktuell befahrene Strecke, einen entlang der Strecke einzuhaltenden Fahrplan und/oder das Schienenfahrzeug charakterisieren. Die Rahmendaten sind vorzugsweise vor dem Verlassen eines Streckenstartpunkts bekannt und können ggf. während der Fahrt aktualisiert werden. Eine Datenverbindung mit dem fahrzeugexternen Datennetzwerk, wie z.B. das Internet, kann insbesondere über ein Mobilfunknetz oder eine WLAN-Einrichtung, z.B. in einem Bahnhofsbereich, erfolgen.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Speichereinheit zumindest einen Speicherbereich aufweist, der zum Speichern von aus dem Datennetzwerk bezogenen Basisdaten vorgesehen ist. Durch ein Speichern dieser Daten im Gerät kann ein schneller Zugriff auf diese Daten, insbesondere Rahmendaten wie Fahrplan-, Strecken- oder Fahrzeugdaten durch die Recheneinheit erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Beziehen von Basisdaten aus dem Datennetzwerk während einer Ausführung des Programmmoduls erfolgen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Gerät in einem Lademodus dazu vorgesehen ist, das Programmmodul zumindest teilweise vom Datennetzwerk zu beziehen und in einen Speicherbereich der Speichereinheit zu speichern. Hierdurch kann eine einfache Installation bzw. Aktualisierung des Programmmoduls erfolgen.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Haltevorrichtung auf, die dazu vorgesehen ist, das Gerät an einem Element eines Führerraums zu fixieren, wodurch der Bedienkomfort weiter gesteigert werden kann.
Es wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Schienenfahrzeug mit zwei Führerräumen in einer schematischen Seitenansicht,
2: eine Frontansicht eines Fahrerpults in einem der Führerräume und
3: ein tragbares Gerät zur Erzeugung und Anzeige von Empfehlungen für einen Führer.
1 zeigt ein als Triebzug ausgebildetes Schienenfahrzeug 10 in einer schematischen Seitenansicht. An beiden Enden des Schienenfahrzeugs 10 ist jeweils ein Führerraum 12 angeordnet. Dieser ist bekannterweise mit einer Bedieneinrichtung 14 (auch „Fahrerpult“ genannt) ausgestattet, welche vom Führer des Schienenfahrzeugs 10 betätigbare Bedienelemente 16 umfasst (siehe 2). Es sind mittels dieser Bedienelemente 16 mehrere Handlungen betreffend die Steuerung eines Betriebs des Schienenfahrzeugs 10 möglich, wie insbesondere die Einleitung einer Beschleunigung gemäß voreingestellten Stufen für einen Fahrbetrieb, die Zurückstellung in einen neutralen Modus für einen Rollbetrieb oder die Einleitung eines Bremsbetriebs des Schienenfahrzeugs 10.
Die Bedieneinrichtung 14 eines der Führerräume 12 ist in 2 in einer stark schematisierten Frontansicht gezeigt. Diese grenzt an eine Windschutzscheibe 18 an und weist die
Bedienelemente 16 sowie eine an einem Grundkörper 20 der Bedieneinrichtung 14 befestigte Anzeigevorrichtung 22 auf. Diese ist dazu vorgesehen, für ein Betreiben des Schienenfahrzeugs 10 am Grundkörper 20 fest zu verbleiben und wird bei einer Herstellung des Schienenfahrzeugs 10 an diesen montiert. Ein Trennen der Anzeigevorrichtung 22 vom Grundkörper 20 erfolgt ausschließlich für Austausch- und/oder Instandhaltungszwecke.
Im Führerraum 12 ist ferner ein Gerät 24 angeordnet, welches zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer des Schienenfahrzeugs 10 vorgesehen ist. Das Gerät 24 ist ein vom Führer tragbares Gerät und in der betrachteten Ausführung insbesondere als Mobiltelefon ausgebildet. Das Gerät 24 weist eine als Display ausgebildete Ausgabeeinheit 26 auf und ist mittels einer Haltevorrichtung 27 in einer Position derart gehalten, dass sich die Ausgabeeinheit 26 im Sichtfeld des Führers befindet, wenn dieser an der Bedieneinrichtung 14 zur Betätigung der Bedienelemente 16 sitzt. Die Haltevorrichtung 27 ist mit dem Grundkörper 20 mechanisch gekoppelt. Das Gerät 24 kann vom Führer an die Haltevorrichtung 27 angebracht und von dieser jederzeit getrennt werden, wobei der Betrieb des Schienenfahrzeugs 10 von dieser Trennung nicht beeinflusst wird. Der Grundkörper 20 bildet ein mögliches Element des Führerraums 12, an welchem die Haltevorrichtung 27 gekoppelt werden kann. In einer alternativen Ausführung ist denkbar, dass die Haltevorrichtung 27 an ein weiteres Element, wie insbesondere die Windschutzscheibe 18, koppelbar ist. Dabei kann die Haltevorrichtung 27 einen Saugnapf aufweisen.
Das Gerät 24 ist in einer detaillierten Ansicht in 3 näher dargestellt. Es ist dazu vorgesehen, Handlungsempfehlungen für den Führer zu erzeugen und diese mittels der Ausgabeeinheit 26 auszugeben, insbesondere anzuzeigen. Hierzu weist das Gerät 24 eine Recheneinheit 28 auf, welche eine Prozessoreinheit mit einem oder mehreren Prozessorkernen umfasst. Zur Erzeugung der Handlungsempfehlungen wird von der Recheneinheit 28 ein Programmmodul ausgeführt, welches in einer Speichereinheit 30 des Geräts 24 gespeichert ist.
Die Erzeugung erfolgt ferner auf der Basis von Daten, welche von der Recheneinheit 28 herangezogen werden. Diese Daten können in einer ersten und einer zweiten Gruppe unterteilt werden. Die erste Gruppe ist von Rahmendaten gebildet. Diese erste Gruppe weist insbesondere Fahrplandaten, insbesondere Ankunfts-, Abfahrts- und Durchfahrtzeiten, Streckendaten, insbesondere Entfernungen, Steigungen, Tunnel-Positionen und Querschnitte, Kurvenradien, Weichenposition, erlaubte maximale Geschwindigkeit usw. sowie Fahrzeugdaten auf. Daten der ersten Gruppe können als Basisdaten mittels einer Datenschnittstelleneinheit 32 des Geräts 24 empfangen werden. Hierzu weist die Datenschnittstelleneinheit 32 eine Sende- und Empfangsvorrichtung 34 zur Herstellung einer Datenkommunikation über ein fahrzeugexternes Datennetzwerk 36, z.B. das Internet auf. Daten der ersten Gruppe können nach Empfang in die Speichereinheit 30 gespeichert und für eine spätere Erzeugung von Empfehlungen für einen Zugriff durch die Recheneinheit 28 zur Verfügung gestellt werden. Zur Speicherung der Daten der ersten Gruppe ist ein statisch oder dynamisch zugeteilter Speicherbereich 37 der Speichereinheit 28 vorgesehen.
Alternativ oder zusätzlich können Daten der ersten Gruppe während der Erzeugung der Empfehlungen vom Datennetzwerk 36 heruntergeladen werden. Es ist außerdem denkbar, dass eine Teilmenge der ersten Gruppe von Daten als Basisdaten mittels der Datenschnittstelleneinheit 32 empfangen werden, während eine weitere Teilmenge der ersten Gruppe aus diesen Basisdaten und/oder aus Daten der unten beschriebenen zweiten Gruppe durch die Recheneinheit 28 ermittelt wird, wobei die dabei ermittelten Daten bei der Erzeugung der Empfehlungen von der Recheneinheit 28 herangezogen werden.
Zusätzlich zu dieser ersten Gruppe erfolgt die Erzeugung der Empfehlungen auf der Basis einer zweiten Gruppe von Daten, die von dynamischen Daten, wie insbesondere die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs 10, dessen aktuelle Geschwindigkeit und die aktuelle Entfernung zum Start- bzw. Zielpunkt, gebildet ist. Daten der zweiten Gruppe können als Basisdaten mittels der Datenschnittstelleneinheit 32 des Geräts 24 empfangen werden. Hierzu weist die Datenschnittstelleneinheit 32 eine Empfangseinheit 38 auf, die zum Empfangen von Ortungsinformationen vorgesehen ist. Beispielweise kann die Empfangseinheit 38 als GPS-Empfänger ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Empfangseinheit 38 zur Erfassung einer Ortungsinformation über eine streckenseitige Einrichtung vorgesehen sein, wie z.B. mittels bodengebundenen Balisen oder eines Zugbeeinflussungssystems. Eine Teilmenge der zweiten Gruppe von Daten kann als Basisdaten über die Datenschnittstelleneinheit 32 empfangen werden, während eine weitere Teilmenge der zweiten Gruppe aus diesen Basisdaten und/oder aus Daten der ersten Gruppe durch die Recheneinheit 28 ermittelt wird, wobei die dabei ermittelten Daten bei der Erzeugung der Empfehlungen von der Recheneinheit 28 herangezogen werden.
Der Erzeugung einer Empfehlung über eine bevorzugte Fahrweise liegt ein mathematisches Optimierungsmodell zugrunde, welches eine energieoptimierte Fahrweise, z.B. eine energieoptimierte Geschwindigkeit oder einen energieoptimierten Fahrmodus (Beschleunigen, Bremsen, Rollbetrieb) für bestimmte Streckenabschnitte berechnet. Das in der Speichereinheit 30 gespeicherte Programmmodul ist zumindest von einer Codierung des mathematischen Modells gebildet. Das Programmmodul kann bei der Durchführung eines Lademodus bei einer Neuinstallation oder einer Aktualisierung über die Sende- und Empfangsvorrichtung 34 vom Gerät 24 aus dem Datennetzwerk 36 bezogen werden und in einen Speicherbereich 40 der Speichereinheit 28 gespeichert werden. Gemäß einer besonderen Ausführung des Lademodus kann – insbesondere zum Zweck einer Aktualisierung – lediglich ein Teil des Programmmoduls bezogen werden.
Bei der Ausgabe einer Empfehlung wird dem Führer z.B. mitgeteilt, mit welcher Geschwindigkeit gefahren werden soll, zu welchem Zeitpunkt eine Geschwindigkeitsänderung eintritt oder welche Fahrphase (Beschleunigung, Rollen, Bremsen) zu bevorzugen ist. Beispielsweise kann dem Führer empfohlen werden, ein Bedienelement 16 für eine Zurückstellung in einen neutralen Modus für einen Rollbetrieb des Schienenfahrzeugs 10 zu betätigen.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs (10), umfassend ein vom Führer tragbares Gerät (24), welches zumindest eine Datenschnittstelleneinheit (32) zum Empfangen von Basisdaten, eine Speichereinheit (30) zum Speichern zumindest eines Programmmoduls, eine Recheneinheit (28), die dazu vorgesehen ist, zur Erzeugung der Handlungsempfehlungen zumindest auf der Grundlage der Basisdaten das Programmmodul auszuführen, und eine Ausgabeeinheit (26) aufweist, die zur Ausgabe der Handlungsempfehlungen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (24) als Mobiltelefon ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelleneinheit (32) eine Empfangseinheit (38) zum Empfangen von Ortungsinformationen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelleneinheit (32) eine Sende- und Empfangsvorrichtung (34) zur Herstellung einer Datenkommunikation über ein fahrzeugexternes Datennetzwerk (36) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (30) zumindest einen Speicherbereich (37) aufweist, der zum Speichern von aus dem Datennetzwerk (36) bezogene Basisdaten vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät in einem Lademodus dazu vorgesehen ist, das Programmmodul zumindest teilweise vom Datennetzwerk (36) zu beziehen und in einen Speicherbereich (40) der Speichereinheit (30) zu speichern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung(27), die dazu vorgesehen ist, das Gerät (24) an einem Element eines Führerraums (12) des Schienenfahrzeugs (10) zu fixieren.
Schienenfahrzeug umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.