DE102015220076A1

DE102015220076A1 - Method and device for standstill monitoring

Info

Publication number: DE102015220076A1
Application number: DE102015220076.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Braband
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-04-20
Also published as: WO2017063818A1; EP3337709A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug. Um die Einhaltung des Stillstandes bei vollständiger Stromlosschaltung des Schienenfahrzeuges sicher feststellen zu können, ist vorgesehen, dass eine bei Stillstandsbeginn hergestellte Verbindung zwischen einem festen und einem beweglichen Bauteil, insbesondere einem Rad, des Schienenfahrzeuges auf Unterbrechung überwacht wird.The invention relates to a method for monitoring the stability of a moving object, in particular of a rail vehicle, relative to a fixed base, as well as a device for carrying out this method in a rail vehicle. To ensure compliance with the standstill with complete powerless switching of the rail vehicle safely, it is provided that a connection made at standstill between a fixed and a movable component, in particular a wheel, the rail vehicle is monitored for interruption.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug. The invention relates to a method for monitoring the stability of a moving object, in particular a rail vehicle, relative to a fixed base and a device for carrying out the method in a rail vehicle.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Stillstandsüberwachung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist. Die Erfindung kann für die Stillstandserkennung und -überwachung bei jeglichen Relativbewegungen, beispielsweise bei industriellen Fertigungsprozessen oder Fahrzeugen aller Art, eingesetzt werden. The following description refers essentially to the standstill monitoring in rail vehicles, without the invention being limited to this particular application. The invention can be used for standstill detection and monitoring in any relative movements, for example in industrial manufacturing processes or vehicles of all kinds.

Im Bahnverkehr stellt sich das Problem, dass betrieblich feststellbar sein muss, ob ein abgestelltes und ausgeschaltetes Schienenfahrzeug während dieses ausgeschalteten Zustandes bewegt wurde. In rail traffic, the problem arises that it must be operationally determined whether a parked and switched off rail vehicle was moved during this off state.

Moderne Zugebeeinflussungseinrichtungen benötigen genaue Weg- bzw. Ortsinformationen sowohl abgestellter als auch fahrender Schienenfahrzeuge. Konventionelle Zugbeeinflussungssysteme werden zunehmend durch funkbasierte Zugbeeinflussungssysteme ergänzt oder abgelöst. Bei funkbasierten Zugbeeinflussungssystemen, wie z. B. ETCS – European Train Control System – Level 2, werden Fahrterlaubnisse in einer streckenseitigen Steuerzentrale ermittelt und den einzelnen Schienenfahrzeugen per Funk übermittelt. Die Fahrterlaubnis enthält neben anderen Informationen das Geschwindigkeitsprofil der Strecke und die Distanz zwischen der aktuellen Position und dem nächsten überwachten Halteort. Während der Fahrt ermittelt eine Fahrzeugeinrichtung die zurückgelegte Entfernung und verhindert durch rechtzeitige automatische Ansteuerung der Bremse das Überschreiten der zulässigen Geschwindigkeit und das Vorbeifahren an dem überwachten Halteort. Voraussetzung für die sichere Funktionsweise dieser Zugbeeinflussungssysteme ist, dass in der streckenseitigen Steuerzentrale die tatsächliche momentane Position des Schienenfahrzeuges bekannt ist, damit die Distanz bis zum Halteort für die zu übermittelnde Fahrterlaubnis berechnet werden kann. Üblicherweise wird die Fahrzeugposition mittels streckenseitiger Referenzpunkte, zum Beispiel Ortungsbalisen, ermittelt. Eine Wegmesseinrichtung des Fahrzeuges ermittelt kontinuierlich die relative Position des Fahrzeuges zu dem Referenzpunkt und übermittelt die Positionsdaten an die Streckenzentrale. Modern Zuebeeinflussungseinrichtungen need accurate Weg- or location information both parked and moving rail vehicles. Conventional train control systems are increasingly supplemented or superseded by radio-based train control systems. In radio-based train control systems, such. B. ETCS - European Train Control System - Level 2, driving licenses are determined in a trackside control center and the individual rail vehicles transmitted by radio. The driving permit contains, among other information, the speed profile of the route and the distance between the current position and the next monitored stopping place. During the journey, a vehicle device determines the distance traveled and prevents by timely automatic control of the brake exceeding the permissible speed and driving past the monitored stopping place. A prerequisite for the safe operation of these train control systems is that in the trackside control center, the actual current position of the rail vehicle is known so that the distance can be calculated up to the stop for the to be transmitted driving license. The vehicle position is usually determined by means of track-side reference points, for example location balises. A path measuring device of the vehicle continuously determines the relative position of the vehicle to the reference point and transmits the position data to the line center.

Bisher ist es jedoch nicht möglich, auch bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung festzustellen, ob der bei diesem Betriebszustand vorausgesetzte Stillstand des Schienenfahrzeuges tatsächlich eingehalten wurde. Werden Schienenfahrzeuge zum Betriebsende an Parkpositionen komplett ausgeschaltet, geht für die Zugbeeinflussung die genaue sicherungstechnische Fahrzeugposition verloren. Nach dem Wiedereinschalten des Schienenfahrzeuges ist die sicherungstechnische Position des Fahrzeuges nicht bekannt und die Initialisierung der Fahrzeugposition kann erst durch das Überfahren von mindestens zwei Ortsreferenzpunkten, zum Beispiel Balisen, ermittelt werden. Erst danach kann das Fahrzeug aus Zugbeeinflussungssicht in Betrieb genommen werden. Das bedeutet, dass Fahrzeuge in Parkpositionen nicht komplett ausgeschaltet werden dürfen; zumindest die Zugbeeinflussung muss aktiv bleiben. Nachteilig ist vor allem der dazu erforderliche erhebliche Energiebedarf. So far, however, it is not possible to determine even when the vehicle device is switched off, whether the assumed in this operating condition standstill of the rail vehicle was actually met. If rail vehicles are completely switched off at the end of operation at parking positions, the exact securing technical vehicle position is lost for the train control. After switching on the rail vehicle, the safety-technical position of the vehicle is not known and the initialization of the vehicle position can be determined only by crossing at least two location reference points, for example, balises. Only then can the vehicle be put into operation from the train control viewpoint. This means that vehicles in parking positions may not be switched off completely; at least the train control must remain active. The disadvantage is above all the required considerable energy consumption.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Schienenfahrzeug seine sicherungstechnische Position vor dem Abschalten abspeichert und diese Position nach dem Wiedereinschalten als Initialisierungsposition verwendet wird. Notwendige sicherungstechnische Voraussetzung für die Verwendbarkeit der gespeicherten Fahrzeugposition ist, dass das Fahrzeug bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung nicht bewegt wurde – Cold Movement Detection – CMD. Erfolgt dennoch eine Bewegung des Schienenfahrzeuges, beispielsweise durch Abschleppen, Rollen am Hang oder Vorschub infolge Rangierfahrten, muss die Verwendung der ursprünglichen Position für Initialisierungszwecke durch Personal verhindert werden. Diese nicht technische Lösung ist in der Realität oft nicht umsetzbar. Another possibility is that the rail vehicle stores its fuse-technical position before switching off and this position is used after restarting as initialization position. Necessary securing technical condition for the usability of the stored vehicle position is that the vehicle has not been moved when the vehicle equipment is switched off - Cold Movement Detection - CMD. However, if a movement of the rail vehicle, for example by towing, rolling on a slope or feed due to shunting, the use of the original position for initialization purposes by staff must be prevented. This non-technical solution is often not feasible in reality.

Zur Lösung des Problems werden derzeit häufig zusätzliche Referenzpunkte an den geplanten Abstellorten installiert. Diese Referenzpunkte müssen zur Bestätigung der Korrektheit der abgespeicherten Position zunächst passiert werden. Nachteilig dabei ist vor allem die Notwendigkeit, eine erhebliche Gleislänge zwischen dem Referenzpunkt und dem eigentlichen Startpunkt freizuhalten. Abstellgleise müssen gegebenenfalls für längere Fahrzeuge verlängert werden oder die Fahrzeuglänge muss eingeschränkt werden. Nachteilig ist darüber hinaus, dass die Fahrt bis zu dem Referenzpunkt, das heißt bis zur Positionserkennung, unter Fahrerverantwortung erfolgen muss. Erst nach der Passage des Referenzpunktes kann eine Fahrterlaubnis aufgrund der Positionsinitialisierung per Funk erteilt werden, während zuvor keine technische Sicherung besteht und die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr niedrig sein muss. To solve the problem, additional reference points are often installed at the planned depots. These reference points must first be passed to confirm the correctness of the stored position. The disadvantage here is especially the need to keep a considerable track length between the reference point and the actual starting point. Sidings may need to be extended for longer vehicles or the vehicle length may need to be limited. Another disadvantage is that the journey must take place up to the reference point, that is, to the position detection, under driver responsibility. Only after the passage of the reference point can a driving license due to the position initialization be given by radio, while previously there is no technical backup and the vehicle speed must be very low.

Möglich wäre die Nutzung von GPS – Global Positioning System –, um den Abstellort vor dem Ausschalten der Fahrzeugeinrichtung zu ermitteln und remanent abzuspeichern und nach dem Wiedereinschalten den aktuellen Ort zu ermitteln und mit dem abgespeicherten Ort zu vergleichen. Problematisch ist dabei jedoch, dass bei einer Vielzahl von Abstellorten kein ausreichend starkes Satellitensignal zur Verfügung steht, beispielsweise in Wartungshallen und überdachten oder unterirdischen Bahnhöfen. It would be possible to use the GPS - Global Positioning System - to determine the parking place before switching off the vehicle equipment and store retentive and after switching on the current location to determine and compare with the stored location. The problem is, however, that in a variety of Abstellorten no sufficiently strong satellite signal is available, for example in maintenance halls and covered or underground stations.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, anzugeben, die eine Stromlosschaltung des beweglichen Objektes während der Stillstandsphase ermöglichen. The invention is accordingly based on the object of specifying a method and a device for monitoring the stability of a moving object, in particular a rail vehicle, which enable a currentless switching of the moving object during the standstill phase.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine bei Stillstandsbeginn hergestellte Verbindung zwischen einem festen und einem beweglichen Bauteil des beweglichen Objektes auf Veränderung, insbesondere Unterbrechung, überwacht wird. According to the method, the object is achieved in that a connection made at standstill between a fixed and a movable component of the moving object to change, in particular interruption is monitored.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 für ein Schienenfahrzeug durch eine Vorrichtung gelöst, bei der an einem festen Bauteil des Schienenfahrzeuges ein Träger für Verbindungsmaterial derart angeordnet ist, dass während des Stillstandes mindestens eine Ankopplung von Verbindungsmaterial an ein bewegliches Bauteil, insbesondere ein Rad, des Schienenfahrzeuges herstellbar ist, wobei die resultierende Verbindung mittels einer Überwachungseinrichtung auf Unterbrechung überwachbar ist. The object is achieved according to claim 2 for a rail vehicle by a device in which on a fixed component of the rail vehicle, a carrier for connecting material is arranged such that during standstill at least one coupling of connecting material to a movable component, in particular a wheel of the rail vehicle can be produced, wherein the resulting connection can be monitored for interruption by means of a monitoring device.

Auf diese Weise ist eine Stillstandsüberwachung unabhängig von dem Fahrzeuggerät des Schienenfahrzeuges möglich, so dass in der Parkposition alle Energieverbraucher inklusive des Fahrzeuggerätes des Schienenfahrzeuges ausgeschaltet werden können. In this way, standstill monitoring is possible independently of the vehicle device of the rail vehicle, so that in the parking position all energy consumers including the vehicle device of the rail vehicle can be switched off.

Das Lösungsprinzip besteht darin, dass jede Drehbewegung des Rades des Schienenfahrzeuges zu einem leicht feststellbaren Abriss der Verbindung zwischen dem Rad und dem festen Träger des Verbindungsmateriales führt. Praktischerweise sollte der Träger möglichst nahe an dem Rad angeordnet sein, damit die aus dem Verbindungsmaterial zu generierende Verbindung sehr kurz sein kann. Die Verbindung kann beispielsweise bionischer Natur, zum Beispiel nach Art eines Spinnfadens oder eines Harztropfens, ausgebildet sein. The solution principle is that any rotational movement of the wheel of the rail vehicle leads to an easily detectable demolition of the connection between the wheel and the solid support of the connecting material. Conveniently, the carrier should be located as close as possible to the wheel, so that the compound to be generated from the connecting material can be very short. The compound may for example be bionic nature, for example in the manner of a spun yarn or a resin drop formed.

Vorzugsweise ist das Verbindungsmaterial gemäß Anspruch 3 ein schnell aushärtendes Kunststoffmaterial, wobei die Überwachungseinrichtung zur Einspeisung von Signalen in die Kunststoff-Verbindung und zur Überwachung des Signal-Echos ausgebildet ist. Kunststoffmaterial oder Polymermaterial gibt es mit verschiedenen Konsistenzen. Beispielsweise kann ein zähflüssiges, tropfenbildendes Material zur Herstellung der temporären Verbindung zwischen dem Materialträger und dem Fahrzeugrad verwendet werden. Vorzugsweise wird das Material nach Ausbildung der Verbindung sehr schnell hart, so dass eine ausreichend stabile Verbindung mit gewünschten Eigenschaften entsteht. Insbesondere muss der Materialtropfen oder Materialfaden geeignet sein, um die Existenz oder Nichtexistenz einer unterbrechungsfreien Verbindung zwischen Rad und Träger auf einfache Weise, beispielsweise durch Ermittlung eines Echosignals, feststellen zu können. Preferably, the bonding material according to claim 3, a fast-curing plastic material, wherein the monitoring device is designed for feeding signals into the plastic compound and for monitoring the signal echo. Plastic material or polymer material is available with different consistencies. For example, a viscous, drop-forming material can be used to make the temporary bond between the material carrier and the vehicle wheel. Preferably, after formation of the compound, the material hardens very quickly, so that a sufficiently stable connection with desired properties is produced. In particular, the material drop or material thread must be suitable in order to be able to ascertain the existence or nonexistence of an uninterrupted connection between wheel and carrier in a simple manner, for example by determining an echo signal.

Nach dem Ausschalten des Fahrzeuggerätes wird zunächst eine Blindmessung ohne Verbindung durchgeführt. Danach wird die Verbindung, insbesondere mit einem Kunststoffmaterial, hergestellt und mittels Testmessung wird überprüft, ob die Verbindung korrekt ist. Wenn während der Stillstandsphase keine Überwachung dieses Zustandes gewünscht wird, genügt eine erneute Messung beim Wiedereinschalten, wobei durch Vergleich mit der Blindmessung und der Testmessung festgestellt wird, ob das Schienenfahrzeug zwischenzeitlich bewegt wurde. Falls eine Bewegung stattgefunden hat, wurde die Verbindung zwischen Rad und festem Bauteil unterbrochen, so dass das gemessene Signal dem der Blindmessung in einem vorgegebenen Toleranzbereich entspricht. After switching off the vehicle unit, a blank measurement without connection is first performed. Thereafter, the compound is made, in particular with a plastic material, and by means of test measurement it is checked whether the connection is correct. If no monitoring of this condition is desired during the standstill phase, it is sufficient to re-measure when restarting, whereby it is determined by comparison with the blank measurement and the test measurement whether the rail vehicle has been moved in the meantime. If a movement has taken place, the connection between the wheel and the fixed component has been interrupted so that the measured signal corresponds to that of the blind measurement within a predetermined tolerance range.

Die Vorrichtung kann zusätzlich oder alternativ gemäß Anspruch 4 auch mit zwei Verbindungen zur Herstellung eines Stromkreises ausgebildet sein, wobei die Überwachungseinrichtung eine Stromflussfeststellungseinrichtung aufweist. Auf diese Weise muss die Überwachungseinrichtung anstelle eines Signal-Echos gemäß Anspruch 3 nur noch das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines Stromflusses feststellen. The device may additionally or alternatively be designed according to claim 4 with two connections for the production of a circuit, wherein the monitoring device comprises a current flow detecting device. In this way, the monitoring device must determine only the presence or absence of a current flow instead of a signal echo according to claim 3.

Vorzugsweise sind der Träger für das Verbindungsmaterial und die Überwachungseinrichtung gemäß Anspruch 5 als Baueinheit ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform, wobei nur ein Zusatzgerät an dem Schienenfahrzeug erforderlich ist. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, den Träger für das Verbindungsmaterial und/oder die Überwachungseinrichtung an den Orten zur Verfügung zu halten, an denen eine Stillstandsüberwachung erforderlich ist, beispielsweise in Bahndepots. Diese externen Geräte können dann bedarfsweise, beispielsweise magnetisch, mit den zu überwachenden Schienenfahrzeugen verbunden werden. Preferably, the carrier for the connecting material and the monitoring device according to claim 5 are designed as a structural unit. This results in a particularly compact design, with only one additional device to the rail vehicle is required. In principle, however, it is also possible to keep the carrier for the connecting material and / or the monitoring device at the locations where standstill monitoring is required, for example in railway depots. These external devices can then be connected as needed, for example magnetically, to the rail vehicles to be monitored.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, dass diese nur die Fahrzeugausrüstung betreffen, während streckenseitig keinerlei Vorrichtungen oder spezielle Bedingungen erforderlich sind. A particular advantage of the method and the device is that these relate only to the vehicle equipment, while on the track side no devices or special conditions are required.

Claims

Method for standstill monitoring of a moving object, in particular a Rail vehicle, compared to a fixed base, characterized in that a connection made at standstill between a fixed and a movable component of the moving object to change, in particular interruption is monitored.

Device for carrying out the method according to claim 1 in a rail vehicle, characterized in that on a fixed component of the rail vehicle, a carrier for connecting material is arranged such that during standstill at least one coupling of connecting material to a movable component, in particular a wheel of the rail vehicle can be produced, wherein the resulting connection can be monitored for interruption by means of a monitoring device.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the connecting material is a fast-curing plastic material, wherein the monitoring device is designed for feeding signals into the plastic connection and for monitoring the signal echoes.

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that two connections are provided for the production of a circuit, wherein the monitoring device has a current flow detecting means.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the carrier for the connecting material and the monitoring device are designed as a structural unit.