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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, insbesondere Eisenbahnfahrzeug, das eine durch einen Fahrzeugführer zu betätigende Sicherheitsschaltung aufweist, wobei die Sicherheitsschaltung zumindest eine Nothandlung einleitet, wenn der Fahrzeugführer die Sicherheitsschaltung in einem vorgebbaren Zeitintervall unterbrechungsfrei oder gar nicht betätigt.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere Steuergerät, zum Betreiben eines Fahrzeugs, insbesondere Eisenbahnfahrzeug, mit einer durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs zu betätigenden Sicherheitsschaltung, die dazu ausgebildet ist, zumindest eine Nothandlung einzuleiten, wenn sie durch den Fahrzeugführer innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls unterbrechungsfrei oder gar nicht betätigt wurde.
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Stand der Technik
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Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sicherheitsschaltungen werden in der Regel in Eisenbahnfahrzeugen eingesetzt. Der Fahrzeugführer betätigt dauerhaft einen Knopf oder ein Pedal der Sicherheitsschaltung, wobei diese Betätigung durch die Sicherheitsschaltung überwacht wird. Innerhalb von einem vorgebbaren Zeitraum, in der Regel von 30 Sekunden, ist das Bedienelement einmal kurz loszulassen oder zumindest anders, beispielsweise mit einer erhöhten oder verringerten Betätigungskraft zu betätigen, um zu signalisieren, dass der Fahrzeugführer beispielsweise noch wach ist. Auch umgekehrte Verfahren sind bekannt, bei denen der Fahrzeugführer die Sicherheitsschaltung beziehungsweise das Bedienelement einmal in dem Zeitintervall betätigen muss, um das Einleiten einer Nothandlung zu vermeiden. Bleibt diese Aktion aus, wird das Bedienelement innerhalb des vorgebbaren Zeitintervalls also unterbrechungsfrei oder gar nicht betätigt, so löst die Sicherheitsschaltung zumindest eine Nothandlung aus. Unter einer unterbrechungsfreien Betätigung wird vorliegend auch eine änderungsfreie Betätigung verstanden, wie sie oben bezüglich der gleichbleibenden Betätigungskraft beschrieben wurde. Bei der Warnung kann es sich bekanntermaßen um eine optische oder akustische Warnung handeln. Wird die Warnung durch den Fahrer ignoriert, das Bedienelement also auch weiterhin nicht losgelassen, so erkennt die Sicherheitsschaltung darauf, dass der Fahrzeugführer nicht mehr handlungsfähig ist und leitet eine Notbremsung ein, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen.
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Derartige Sicherheitsschaltungen sind auch unter dem Begriff der Totmanneinrichtung bekannt.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 105 160 A1 offenbart eine Sicherheitseinrichtung für ein Schienenfahrzeug zur Unterstützung und Überwachung der Dienstfähigkeit eines Fahrzeugführers des Schienenfahrzeugs, welches eine Sicherheitsfahrschaltung zur Überwachung der Dienstfähigkeit des Triebfahrzeugführers, eine Aufmerksamkeitsermittlungsvorrichtung
zur Ermittlung eines Aufmerksamkeitszustandes des Triebfahrzeugführers und eine Steuereinheit zum Aktivieren und Deaktivieren der Sicherheitsfahrschaltung in Abhängigkeit von dem ermittelten Aufmerksamkeitszustand des Triebfahrzeugführers umfasst.
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Die Druckschrift
DE 38 03 916 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrtauglichkeit eines Fahrzeugführers während der Fahrt, bei
dem Ermüdung oder mangelnde Aufmerksamkeit durch Auswerten von Augenreaktionen auf stimulierte Reize festgestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Bedienung der Sicherheitsschaltung durch den Fahrzeugführer von einem zusätzlichen System plausibilisiert wird. Dadurch kann zum einen sichergestellt werden, dass die Nothandlung zu Recht eingeleitet wird, und zum anderen, dass eine Nothandlung gegebenenfalls früher eingeleitet wird als bisher, wenn darauf erkannt wird, dass der Fahrzeugführer nicht handlungsfähig ist. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass ein Zustand des Fahrzeugführers mittels einer Kameraeinrichtung erfasst wird, und dass die zumindest eine Nothandlung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand des Fahrzeugfahrers eingeleitet wird. Durch die Erfassung des Zustands des Fahrers wird also die Betätigung der Sicherheitsschaltung plausibilisiert. Insbesondere wenn die Kameraeinrichtung erfasst, dass der Fahrzeugführer handlungsunfähig ist, beispielsweise weil die Kameraeinrichtung den Fahrzeugführer überhaupt nicht erfassen kann, beispielsweise weil dieser den Führerstand verlassen hat, wird die Nothandlung sofort eingeleitet. Insbesondere ist die Kameraeinrichtung dazu ausgebildet, das Gesicht des Fahrers zu erfassen und durch eine Gesichtserkennung Reaktionen des Fahrers zu erkennen und gegebenenfalls auszuwerten. Das Durchführen einer Gesichtserkennung mittels einer Kameraeinrichtung ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, sodass an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen werden soll. Durch die Gesichtserkennung lassen sich Reaktionen des Fahrers feststellen, die auf den Zustand des Fahrzeugführers schließen lassen.
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Das Verfahren gemäß Anspruch 1 sieht weiter vor, dass eine optische und/oder akustische Warnung als Nothandlung ausgegeben wird, wenn die Sicherheitsschaltung in dem vorgebbaren Zeitraum unterbrechungsfrei oder gar nicht betätigt wurde. Durch die optische oder akustische Warnung wird der Fahrzeugführer darauf hingewiesen, dass er die Sicherheitsschaltung in dem vorgebbaren Zeitraum unterbrechungsfrei betätigt hat. Dadurch wird der Fahrzeugführer daran erinnert, dass er die Betätigung der Sicherheitsschaltung beispielsweise zu unterbrechen hat, um seine Handlungsfähigkeit zu beweisen. Auch ist es denkbar, eine haptische Warnung als Nothandlung einzuleiten/auszugeben. Durch diese erste Nothandlung wird die Möglichkeit eröffnet, dass es sich beispielsweise bei der unterbrechungsfreien Betätigung um eine unbeabsichtigte und insbesondere unachtsame unterbrechungsfreie Betätigung der Sicherheitsschaltung trotz Handlungsfähigkeit des Fahrzeugführers handelt. Betätigt der Fahrzeugführer Sicherheitsschaltung im Anschluss, insbesondere innerhalb eines zweiten vorgebbaren Intervalls, das mit dem Ausgeben der Warnung zu laufen beginnt, so wird auf die Handlungsfähigkeit des Fahrers erkannt und die Sicherheitsschaltung in ihren Ausgangszustand versetzt.
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Das Verfahren gemäß Anspruch 1 sieht ferner vor, dass der Fahrzeugführer durch die Kameraeinrichtung auf eine Reaktion auf die ausgegebene Warnung überwacht wird. Das Ausgeben der optischen oder akustischen Warnung als erste Nothandlung sollte dazu führen, dass der Fahrzeugführer, sofern er handlungsfähig ist, die Warnung erkennt und darauf gegebenenfalls unbewusst mit einer Veränderung seiner Gesichtszüge reagiert. Diese Reaktion wird durch die Kameraeinrichtung erfasst. Reagiert der Fahrzeugführer also auf die ausgegebene Warnung, so wird daraus geschlossen, dass der Fahrzeugführer grundsätzlich handlungsfähig ist. Ist keine Reaktion durch die Kameraeinrichtung zu erfassen, so wird darauf geschlossen, dass der Fahrzeugführer handlungsunfähig ist.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass eine weitere Nothandlung nach einer vorgebbaren Zeit nach dem Ausgeben der optischen und/oder akustischen Warnung eingeleitet wird, wobei die Zeit in Abhängigkeit von der Reaktion des Fahrzeugführers auf die ausgegebene Warnung vorgegeben wird. Dadurch wird erreicht, dass der Fahrer nochmals an das ordnungsgemäße Betätigen der Sicherheitsschaltung zum Feststellen seiner Handlungsfähigkeit erinnert wird. Dabei wird in Abhängigkeit vom Zustand des Fahrzeugführers die weitere Warnung früher oder später ausgegeben. Wurde durch die Kameraeinrichtung zuvor ermittelt, dass der Fahrer auf die ausgegebene Warnung nicht reagiert hat, so wird die weitere Nothandlung früher eingeleitet als in dem Fall, in welchem eine Reaktion des Fahrers auf die ausgegebene Warnung erfasst wurde. Dadurch, dass die weitere Nothandlung früher ausgegeben wird, wenn der Fahrer nicht auf die zuvor ausgegebene Warnung reagiert hat, wird das Verfahren im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren mit der Ausgabe einer zweiten Warnung insgesamt verkürzt, sodass auf eine Handlungsunfähigkeit des Fahrzeugführers schneller reagiert werden kann.
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Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die vorgegebene Zeit kürzer vorgegeben wird, wenn durch die Kameraeinrichtung keine Reaktion des Fahrzeugführers auf die ausgegebene Warnung ermittelt wurde, und länger, wenn eine Reaktion des Fahrzeugführers erfasst wurde. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sicherheitsschaltung in Abhängigkeit von der Reaktion des Fahrzeugführers als weitere Nothandlung eine Notbremsung einleitet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Notbremsung eingeleitet wird, wenn festgestellt wurde, dass der Fahrzeugführer auf die ausgegebene Warnung nicht reagiert hat.
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Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sicherheitsschaltung in Abhängigkeit von der Reaktion des Fahrzeugführers als weitere Nothandlung eine weitere akustische und/oder optische Warnung ausgibt. Hierdurch wird der Fahrzeugführer erneut an die Bedienung der Sicherheitsschaltung erinnert. Das Einleiten einer Notbremsung kann dadurch verzögert und ein ungewolltes Einleiten eines Notbremsvorgangs verhindert werden. Insbesondere ist dies dann vorgesehen, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst wird, die eine verzögerte Einleitung einer Notbremsung zulässt. Dazu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Sicherheitsschaltung in Abhängigkeit von der Reaktion des Fahrzeugführers und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs entweder als weitere Nothandlung die Notbremsung oder die weitere akustische und/oder optische Warnung ausgibt. Wird ein Geschwindigkeitsgrenzwert überschritten, so wird als weitere Nothandlung sofort die Notbremsung eingeleitet, um die Sicherheit insgesamt zu erhöhen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Fahrzeugführer durch die Kameraeinrichtung auf eine weitere Reaktion auf die weitere ausgegebene Warnung überwacht wird, und dass die Notbremsung in Abhängigkeit von der weiteren Reaktion eingeleitet wird. Hier ist also vorgesehen, dass die Notbremsung erst dann eingeleitet wird, wenn auch auf die weitere akustische oder optische Warnung keine Reaktion des Fahrers erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kameraeinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Zustand des Fahrzeugführers zu erfassen, wobei die Sicherheitsschaltung die zumindest eine Nothandlung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand des Fahrzeugführers auslöst. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem zuvor bereits Beschriebenen, sowie aus den Ansprüchen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 eine Vorrichtung zum Betreiben eines Eisenbahnfahrzeugs, und
- 2 ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs mittels der Vorrichtung in einem Flussdiagramm.
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1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Fahrzeug 1, das als Eisenbahnfahrzeug ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist einen Fahrzeugführerstand 2 auf, in welchem ein Fahrzeugführer 3 das Fahrzeug 1 bedienen kann. Dazu sind in dem Fahrzeugführerstand 2 eine entsprechende Bedieneinrichtung 4 mit mehreren Bedienelementen vorgesehen, sowie ein Fahrzeugführersitz 5 für einen Fahrzeugführer.
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Das Fahrzeug 1 weist weiterhin eine Vorrichtung 6 auf, die als Totmanneinrichtung dafür vorgesehen ist, die Handlungsfähigkeit des Fahrzeugführers 3 zu überwachen. Die Vorrichtung 6 weist dazu eine Sicherheitsschaltung 7 mit einem Bedienelement 8 auf, wobei das Bedienelement 8 vorliegend als Fußpedal ausgebildet ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, das Bedienelement 8 als Handschalter, insbesondere als Druckknopf, auszubilden.
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Die Vorrichtung 6 weist weiterhin eine Kameraeinrichtung 9, auf, die derart ausgerichtet und ausgebildet ist, dass sie den Fahrzeugführer 3, insbesondere dessen Gesicht erfasst. Durch eine Gesichtserkennung erfasst die Kameraeinrichtung 9 den Zustand des Fahrzeugführers, insbesondere in Form von Reaktionen des Fahrzeugführers, die sich durch ein Verändern der Gesichtszüge des Gesichts und/oder der Kopfposition des Fahrzeugführers 3 ergeben.
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Anhand von 2 soll nunmehr die Funktionsweise der Vorrichtung 6 anhand eines Flussdiagramms näher erläutert werden.
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Die Vorrichtung 6 überwacht, wie bereits erwähnt, die Handlungsfähigkeit des Fahrzeugführers 3. Zunächst wird dabei die Betätigung des Bedienelements 8 durch den Fahrzeugführer 3 überwacht. Die Sicherheitsschaltung 7 erkennt auf die Handlungsfähigkeit des Fahrzeugführers dann, wenn der Fahrzeugführer innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums die Betätigung des Bedienelements 8 zumindest einmal unterbricht. Vorzugsweise wird als vorgebbares Zeitintervall ein Zeitintervall von 30 Sekunden eingestellt. Unterbricht der Fahrzeugführer innerhalb dieses Zeitintervalls die Betätigung des Bedienelementes 8 beziehungsweise der Sicherheitsschaltung 7, so wird darauf erkannt, dass der Fahrzeugführer handlungsfähig ist.
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Wird in dem Schritt S1 jedoch erfasst, dass der Fahrer das Bedienelement 8 gar nicht oder unterbrechungsfrei in dem vorgegebenen Zeitintervall betätigt, so wird in einem nächsten Schritt S2 eine optische Warnung durch die Sicherheitsschaltung 7, beispielsweise mittels eines an der Bedieneinrichtung 4 vorgesehenen Leuchtmittels 10, ausgegeben.
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Infolgedessen überwacht die Kameraeinrichtung 9 den Zustand des Fahrzeugführers in einem Schritt S3. Dabei wird eine Gesichtserkennung zum Erfassen von Reaktionen des Fahrzeugführers 3 durchgeführt.
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Ergibt die Überwachung des Fahrzeugführers in Schritt S3, dass der Fahrzeugführer 3 aufmerksam ist und insbesondere die optische Warnung registriert hat, so wird in einem Schritt S4.1 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit eine akustische Warnung ausgegeben. Erkennt die Kameraeinrichtung 9 durch die Gesichtserkennung, dass der Fahrzeugführer unaufmerksam ist, weil er beispielsweise auf die optische Warnung nicht reagiert, oder auf die optische Warnung reagiert, ohne jedoch die Bedienung des Bedienelementes 8 zu unterbrechen beziehungsweise zu verändern, so wird die akustische Warnung in einem Schritt S4.2 zu einem Zeitpunkt ausgegeben, der vor dem Zeitpunkt der akustischen Warnung aus Schritt S4.1 liegt, sodass der Fahrzeugführer zu einem früheren Zeitpunkt auf seine Unaufmerksamkeit beziehungsweise auf die Betätigung der Sicherheitsschaltung 7 aufmerksam gemacht wird.
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Wird durch die Zustandsüberwachung mittels der Kameraeinrichtung 9 festgestellt, dass der Fahrer handlungsunfähig ist, weil er beispielsweise auf die optische Warnung aus Schritt S2 gar nicht reagiert, so wird eine Notbremsung in einem Schritt S4.3 des Fahrzeugs 1 eingeleitet. Durch die Überwachung des Fahrerzustands mittels der Kameraeinrichtung 9 kann dadurch das Einleiten der Notbremsung früher erfolgen als bei bisherigen Totmanneinrichtungen.
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Reagiert der Fahrzeugführer 3 nicht auf die akustische Warnung aus Schritt S4.1 oder S4.2, und wird mittels der Kameraeinrichtung 9 festgestellt, dass der Fahrzeugführer handlungsunfähig ist, beispielsweise weil er sowohl auf die optische Warnung als auch auf die akustische Warnung nicht reagiert hat, so wird eine erneute akustische Warnung in einem Schritt S5.1 ausgelöst, bevor eine Notbremsung in einem Schritt S5.2 ausgelöst wird, falls der Fahrzeugführer auch auf die erneute akustische Warnung in Schritt S5.1, oder Schritte S4.1 oder S4.2, nicht reagiert.
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Wird jedoch eine Reaktion des Fahrzeugführers auf die erneute akustische Warnung in Schritt S5.1 erkannt und insbesondere durch eine Betätigung des Bedienelements 8 durch einen Fahrzeugführer entsprechend verifiziert, so wird der Normalbetrieb der Vorrichtung 6 beziehungsweise des Fahrzeugs 1 in einem Schritt S6 wieder aufgenommen.
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Das Unterdrücken oder zeitliche Hinauszögerung der Notbremsung durch das Ausgeben einer weiteren Warnung in den Schritten S4.1, S4.2 oder S5.1 ist optional zu verstehen. Das Verfahren kann grundsätzlich ohne die Ausgabe einer zusätzlichen oder erneuten akustischen oder optischen Warnung erfolgen. Bei der Auswertung des von der Kameraeinrichtung 9 erfassten Bildes des Fahrzeugführers 3 kann auf bekannte Verfahren zur Gesichtserkennung zurückgegriffen werden. Insbesondere wird dabei eine Reaktion des Fahrzeugführers anhand der Position und Orientierung des Gesichts bestimmt. Aufgrund dieser Daten kann der Zustand des Fahrzeugführers erkannt werden. Insbesondere kann dabei beispielsweise darauf geschlossen werden, dass der Fahrzeugführer, wenn er nicht in Fahrtrichtung blickt beziehungsweise sein Gesicht nicht in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, unaufmerksam ist. Gegebenenfalls kann auch die Ausrichtung der Augen des Fahrzeugführers überwacht und anhand der Ausrichtung der Augen des Fahrzeugführers auf dessen Aufmerksamkeit geschlossen werden. Entsprechende Gesichtserkennungsverfahren werden beispielsweise auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um einen Müdigkeitszustand des Kraftfahrzeugführers zu erfassen.
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Die Kameraeinrichtung 9 kann aus einer Kamera oder aus mehreren Kameras bestehen. Insbesondere eine Stereokamera-Einrichtung mit zwei Kameras bietet die Möglichkeit, eine dreidimensionale Bestimmung der Kopfposition durchzuführen und dadurch eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung des Fahrzeugführerzustandes zu erreichen. Es ist auch denkbar, mehrere Kameraeinrichtungen in dem Fahrzeugführerstand 2 verteilt anzuordnen, aus deren erfassten Bildern dann in Kombination die entsprechenden Parameter beziehungsweise Kopfpositionsdaten berechnet werden.
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Die Anwendung der Vorrichtung 3 beziehungsweise die Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist dabei nicht auf Schienen- beziehungsweise Eisenbahnfahrzeuge beschränkt. Auch in anderen Arten von Fahrzeugen, wie beispielsweise Schifffahrzeugen oder Kraftfahrzeugen, können die Vorrichtung 6 und das beschriebene Verfahren eingesetzt werden. Auch ist es denkbar haptische Warnungen beziehungsweise Warnmeldungen auszugeben.
