DE102017131035A1

DE102017131035A1 - Assistenzsystem für Bahnübergänge

Info

Publication number: DE102017131035A1
Application number: DE102017131035.5A
Authority: DE
Inventors: Philip Leistner; Zlatko Dubovski; Ullrich Martin; Stefan Schmidhäuser
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Detektion eines Hindernisses (1) in einem Bahnübergangsbereich,aufweisend mindestens ein Bauelement (12), welches sich im Gleisbereich in einem Abstand vom Bahnübergangsbereich befindet, wobei das Bauelement (12) zwei Anschlüsse (16, 17) für ein Leitungssystem (9) aufweist,wobei sich das Bauelement (12) in einem ersten Zustand befindet, wenn durch das Leitungssystem (9) die zwei Anschlüsse (16, 17) elektrisch verbunden sind und in einem zweiten Zustand, wenn die Anschlüsse (16, 17) elektrisch nicht verbunden sind,wobei ein Aufbau (4) vorhanden ist, mit dem durch die Gewichtskraft des Hindernisses (1) das Leitungssystem elektrisch unterbrochen oder verbunden werden kann.

Description

Die Anmeldung betrifft ein Assistenzsystem zur Erhöhung der Sicherheit an Bahnübergängen.
Beschreibung
Bahnübergänge sind für Verkehrsteilnehmer Bereiche mit erhöhtem Gefährdungspotenzial. Nicht zuletzt deshalb wird deren Neueinrichtung in Deutschland durch das Eisenbahnkreuzungsgesetz ausgeschlossen. Obwohl das Eisenbahnkreuzungsgesetz in der ersten Fassung bereits 1963 in Kraft trat, existierten im Jahr 2013 aufgrund des Bestandsschutzes noch über 18.000 Bahnübergänge im Bereich der DB Netz AG, die das Schienennetz in Deutschland überwiegend betreibt, von denen mehr als die Hälfte technisch gesichert werden, wie aus Deutsche Bahn AG, Themendienst, 05/2015 CM/DS bekannt ist. Dementsprechend ist allein in Deutschland auch in den nächsten Jahrzehnten von der Existenz einer größeren Zahl von Bahnübergängen auszugehen. Darüber hinaus ist im Bereich von Nichtbundeseigenen Eisenbahnen und Stadtbahnen eine beachtliche Anzahl von Bahnübergängen vorhanden.
Bahnübergänge, die technisch gesichert werden, bedürfen neben einer aufwendigen Stromversorgung umfangreicher Sicherungsanlagen. Hierzu gibt es etablierte, an die jeweiligen örtlichen Verhältnisse anpassbare Lösungen. Die technische Sicherungsfunktion wird beim Einstellen der Fahrstraße im Stellwerk, durch Zugeinwirkung oder durch eine Bedienhandlung aktiviert. Bei Erfordernis einer zusätzlichen Überwachung des Gefahrenbereichs werden dabei technische Lösungen, wie Radaranlagen oder Kamerasysteme verwendet, wenn eine direkte Überwachung durch Bedienungspersonal vor Ort nicht möglich bzw. vorgesehen ist. Trotz umfangreicher sicherungstechnischer Einrichtungen kommt es - fast ausschließlich durch ein Fehlverhalten der Straßenverkehrsteilnehmer - auch an technisch gesicherten Bahnübergängen relativ häufig zu Unfällen mit hohem Schadensausmaß.
In Abhängigkeit von der Art und Dichte des Schienen- und Straßenverkehrs kann es hinreichend sein, einen Bahnübergang lediglich durch Andreaskreuz (ergänzt durch entsprechende Verkehrszeichen) in Verbindung mit vorgeschriebenen Sichtflächen für den Straßenverkehr zur Übersicht auf die Bahnstrecke zu sichern. Zusätzlich können für den Schienenverkehr bei der Annäherung von Schienenfahrzeugen akustische Signale (Pfeifen, Läuten) durch Signaltafeln vorgeschrieben sein. Bei derartig nicht technisch gesicherten Bahnübergängen ist insbesondere die Freihaltung der Sichtflächen zu gewährleisten. Neben der Missachtung der Verkehrsregeln sind die Überschätzung von Bremsfähigkeit und/oder Unterschätzung der Geschwindigkeit des Schienenverkehrs durch die Straßenverkehrsteilnehmer fast ausschließlich die Ursachen für Unfälle mit hohem Schadensausmaß. Eine Erhöhung des Sicherheitsniveaus durch Einbau einer technischen Sicherung bedarf nicht nur der sicherungstechnischen Einrichtungen, sondern auch einer hinreichend zuverlässigen Stromversorgung und scheitert deshalb allgemein am damit verbundenen Aufwand.
Zur zusätzlichen Erfassung von Straßenverkehrsteilnehmern im Gefahrenraum des Bahnübergangs gibt es bereits technische Systeme die infrastrukturgebunden (Gefahrenraumüberwachung, z.B. mittels Radar) oder fahrzeuggebunden (Hinderniserkennung, z.B. mittels Wärmebildkamera) sind. Diese Systeme sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine eigene zuverlässige Energieversorgung mit hoher Verfügbarkeit benötigen und für eine direkte Einbindung in die existierenden Zugsicherungssysteme ein sehr hoher Aufwand erforderlich ist. Darüber hinaus ist die Wirksamkeit der fahrzeuggebunden Systeme in starkem Maße von den jeweiligen örtlichen Verhältnissen am betreffenden Bahnübergang abhängig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die Sicherheit an Bahnübergängen zu erhöhen, wobei der investive und betriebliche Aufwand möglichst niedrig sein soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung zur Detektion eines Hindernisses in einem Bahnübergangsbereich vorgeschlagen. Diese weist mindestens ein Bauelement auf, welches sich im Gleisbereich in einem Abstand vom Bahnübergangsbereich befindet, wobei das Bauelement zwei Anschlüsse für ein Leitungssystem aufweist. Dabei befindet sich das Bauelement in einem ersten Zustand, wenn durch das Leitungssystem die zwei Anschlüsse elektrisch verbunden sind und in einem zweiten Zustand, wenn die Anschlüsse durch das Leitungssystem elektrisch nicht verbunden sind. Dabei ist ein Aufbau vorhanden, mit dem durch die Gewichtskraft des Hindernisses das Leitungssystem elektrisch unterbrochen oder verbunden werden kann.
Es sind vielerlei Ausgestaltungen denkbar. Gemeinsamkeit ist, dass es sich um ein passives System handelt. Das Bauelement sowie der Aufbau brauchen keine eigene Energieversorgung. Es genügt, dass durch die Gewichtskraft des Hindernisses das Leitungssystem elektrisch unterbrochen oder verbunden werden kann.
Im Regelfall ist der Aufbau so ausgestaltet, dass durch die Gewichtskraft des Hindernisses das Leitungssystem elektrisch unterbrochen wird. Sollte im Leitungssystem irgendeine störungsbedingte schlechte Leitung, beispielsweise ein Leitungsbruch oder dergleichen, auftreten, so würde darauf geschlossen, dass sich ein Hindernis im Bahnübergangsbereich befindet. Im Allgemeinen ist man eher bereit hinzunehmen, dass versehentlich ein Hindernis vermutet wird als dass ein tatsächlich vorhandenes Hindernis nicht erkannt wird.
Es wird nicht verkannt, dass technisch raffiniertere oder ausgefeiltere Anordnungen zur Detektion eines Hindernisses im Bahnübergangsbereich denkbar sind. Diese benötigen aber in aller Regel eine Energieversorgung. Beim vorliegend angedachten Einsatz an im Übrigen ungesicherten Bahnübergängen, vor allem von eher schwach befahrenen Bahnstrecken, wären solche Anordnungen im Regelfall so aufwendig, dass sie nicht realisiert würden. Bei Systemen mit Sicherheitsrelevanz, sei es nun ein tatsächliches sogenanntes signaltechnisches Sicherungssystem oder nur ein sogenanntes Assistenzsystem, müsste eine Energieversorgung, wenn es auf die Verfügbarkeit von Energie ankommt, sehr verlässlich ausgestaltet werden. Setzte man etwa auf solare Energieversorgung, so wären beispielsweise zwei redundante Energiespeicher und dergleichen erforderlich.
Die oben genannte Anordnung lässt sich sehr leicht in das vorhandene Sicherheitskonzept integrieren. Derartige Anordnungen sind beispielsweise zur Anzeige von Signalbegriffen hinlänglich bekannt. Auch dafür werden im Gleisbereich Bauelemente verlegt, welche die oben genannten Eigenschaften aufweisen. Das Verbinden oder Unterbrechen des Leitungssystems erfolgt dabei durch die Stellung des Signals und nicht durch die Gewichtskraft des Hindernisses. Ansonsten sind der Aufbau und die Wirkungen gleich.
Wie später noch detaillierter dargestellt werden wird, kann bei erkanntem Hindernis ein Schienenfahrzeug automatisch gebremst werden und/oder der Triebfahrzeugführer erinnert werden, eine angemessene Handlung vorzunehmen und/oder ein Warnsignal abzugeben.
So sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Bauelement von einem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug erkannt werden kann, wenn es sich im ersten oder im zweiten Zustand befindet. Dabei genügt es, dass das Schienenfahrzeug das Bauelement nur in einem der Zustände erkennt und im anderen Zustand nicht erkennen kann. Damit wird indirekt natürlich der Zustand festgestellt. Jedoch ist es häufig für das Schienenfahrzeug nicht möglich, etwa ein Bauelement zu erkennen, wenn die Anschlüsse durch das Leitungssystem elektrisch verbunden sind. Bei entsprechender Beschaltung liegt dann kein Hindernis vor und das Schienenfahrzeug muss nichts erkennen.
In einer Ausführungsform ist das Bauelement eine Balise und/oder ein Gleismagnet, insbesondere ein 2000 Hz Magnet, und/oder ein sonstiges bekanntes passives Element, das von einem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug ausgelesen werden kann. Hieran wird der oben bereits angesprochene Vorteil sehr deutlich.
Derartige Bauelemente, im Bereich der Deutschen Bahn handelt es sich normalerweise um Gleismagnete, sind zur Erhöhung der Sicherheit im Eisenbahnverkehr weit verbreitet. So enthalten die Gleismagnete ein induktives Element und ein kapazitives Element, sodass im Resonanzfall ein Schwingkreis angeregt werden kann und eine im Schienenfahrzeug auswertbare Gegeninduktion ausgelöst wird. Bei einer elektrischen Verbindung des Leitungssystems ist der Schwingkreis verstimmt, sodass der Schwingkreis nicht angeregt werden kann und demzufolge die Gegeninduktion im Schienenfahrzeug ausbleibt. Ist das Leitungssystem dagegen elektrisch unterbrochen, so liegt ein Schwingkreis vor, der vom Schienenfahrzeug angeregt werden kann und im Schienenfahrzeug eine auswertbare Gegeninduktion erzeugt.
In der Praxis befindet sich am Schienenfahrzeug ein Sender, der bei der Resonanzfrequenz des jeweiligen Gleismagneten, also beispielsweise bei 2000 Hz, Leistung abstrahlt. Ist nun der Gleismagnet in einem Zustand, in dem die abgestrahlte Leistung aufgenommen werden kann, wird dies vom Sender registriert. Daraufhin wird eine entsprechende Reaktion automatisch ausgelöst. So ist beispielsweise festgelegt, dass bei sogenannten 2000 Hz-Gleismagneten, also einem Gleismagneten mit einer Resonanzfrequenz von 2000 Hz, das Schienenfahrzeug automatisch gebremst wird, wenn der Schwingkreis angeregt werden kann. Sollte der Schienenfahrzeugführer also ein Haltesignal überfahren haben, wird bei entsprechender Beschaltung des Leitungssystems dieses vom Schienenfahrzeug erkannt und das Schienenfahrzeug automatisch abgebremst. Dies ist ein entscheidender Beitrag zur Sicherheit im Schienenverkehr.
Die vorliegende Erfindung erfordert also am Schienenfahrzeug selbst und dessen Betriebsweise keinerlei Änderungen. Die Bauelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und als Serienprodukt erhältlich. Die entsprechenden Genehmigungen durch die Aufsichtsbehörden liegen für die Verwendung bei Signalen ohnehin vor. Es ist also vorliegend nur erforderlich, einen Aufbau bereitzustellen, bei dem durch die Gewichtskraft des Hindernisses das Leitungssystem elektrisch verbunden oder unterbrochen werden kann. Wie bereits dargelegt, wird im Regelfall eine Ausführung gewählt, bei der durch die Gewichtskraft das Leitungssystem elektrisch unterbrochen wird.
In einer Ausführungsform ist der Aufbau eine mittels einer Federkomponente federnd eingebaute Bodenplatte, die vom Gewicht des Hindernisses nach unten gedrückt werden kann und bei der das Leitungssystem so geführt ist, dass abhängig von der Lage der Bodenplatte das Leitungssystem elektrisch verbunden oder unterbrochen ist.
Bodenplatten ohne die beschriebenen Leitungssysteme und federnde Lagerung sind grundsätzlich bekannt. Es versteht sich, dass die Federkraft auf das zu erwartende Gewicht abzustellen ist. Zu beachten ist freilich, dass die Kontakte so ausgeführt und angeordnet werden müssen, dass z.B. nicht etwa bei Regen das Herunterdrücken der Bodenplatte nicht erkannt wird, wenn durch nasse Oberflächen die ansonsten von der Bodenplatte geschlossenen Kontakte kurzgeschlossen werden.
Vorteilhafterweise ist die Bodenplatte am Rand beweglich gelagert und abgedichtet. Dies kann etwa durch einen Faltenbalg oder eine ähnliche Einrichtung erreicht werden.
In einer Ausführungsform umfasst der Aufbau mehrere, räumlich beabstandete Bereiche, in denen die Gewichtskraft des Hindernisses das Leitungssystem elektrisch verbinden und trennen kann, um ein räumlich ausgebreitetes Hindernis zu detektieren. Man stelle sich etwa einen auf einem Bahnübergang liegengebliebenen Lkw vor. Bei einem Lkw können die Achsen relativ weit voneinander entfernt sein. Es kann also erforderlich sein, an verschiedenen Stellen entsprechende Bodenplatten anzubringen, damit der Lkw nicht so stehen kann, dass seine Räder auf keiner der Bodenplatten stehen. Die Bodenplatten sind hier nur ein Beispiel, dies gilt für jedwede andere Ausführungsform natürlich analog.
An dieser Stelle sei eine allgemeine Bemerkung erlaubt. Es ist natürlich eine jeweilige Abwägung im Einzelfall, ab wann ein Hindernis als solches erkannt werden soll. So wird man beispielsweise nicht hinnehmen wollen, dass durch einen auf eine Bodenplatte springenden Hund ein Zug zwangsgebremst wird. Gerade im ländlichen Bereich ist eine derartige Überlegung nicht abwegig. Auf der anderen Seite soll natürlich, wenn schon ein zusätzliches System eingebaut wird, möglichst kein gefährliches Hindernis übersehen werden. Es ist grundsätzlich sehr vorteilhaft, dass die Empfindlichkeit so gewählt werden kann, dass auch Menschen im Gleisbereich erkannt werden können. Dadurch wird zusätzlich ein sinnvoller Einsatz des Assistenzsystems an anderen Übergängen als Bahnübergängen, wie z.B. Übergängen für Reisende und Übergängen im Stadtbahnbereich ermöglicht. Gewisse Einschränkungen der Funktionsfähigkeit des Systems sind freilich denkbar, beispielsweise bei sehr starkem Schneefall. Allerdings lassen sich dauerhafte Lasten z.B. durch dynamische Auswertung mehrerer Elemente des Assistenzsystems erkennen.
In einer Ausführungsform kann das Leitungssystem nur elektrisch unterbrochen oder verbunden werden, wenn in einer Mehrzahl von Bereichen oder in allen Bereichen die Gewichtskraft des Hindernisses wirksam ist. Ist etwa auf jeder Seite eines Gleises eine Bodenplatte vorhanden, so kann gefordert werden, dass das Leitungssystem nur unterbrochen wird, wenn an beiden Bodenplatten gleichzeitig eine hinreichende Gewichtskraft wirkt. Soll wie üblich durch ein Hindernis das Leitungssystem unterbrochen werden, so kann durch eine Parallelschaltung erreicht werden, dass nur bei einem Hindernis an allen Bodenplatten das Leitungssystem unterbrochen wird. Nur wenn an allen Bodenplatten gleichzeitig die Gewichtskraft wirkt, wird an allen Bodenplatten eine Leitung geöffnet, wodurch das Leitungssystem insgesamt unterbrochen werden kann.
In einer Ausführungsform sind die Lage und die Abstände der Bereiche so gewählt, dass übliche Straßenfahrzeuge, wie Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen und/oder Anhänger erkannt werden können. Eine nicht unwichtige Rolle spielen dabei auch landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge, da derartige Bahnübergänge häufig im ländlichen Bereich liegen.
In einer Ausführungsform ist der Abstand des Bauelements zum Bahnübergangsbereich so gewählt, dass ein über das Bauelement fahrendes Schienenfahrzeug so gebremst werden kann, dass das Schienenfahrzeug nicht oder nur mit sehr eingeschränkter Geschwindigkeit mit dem Hindernis kollidiert. Auch hier ist wieder ein Abwägungsprozess erforderlich. Freilich besteht die Forderung, dass das Schienenfahrzeug abgebremst werden kann, sodass keine Kollision mit dem Hindernis erfolgt. Dies spricht für einen hinreichend hohen Abstand. Wird der Abstand allerdings zu hoch gewählt, so kann sich bis zum Erreichen des Bahnübergangs die Situation dort wieder ändern. So kann es einerseits passieren, dass ein zunächst nicht erkanntes Hindernis bis zum Eintreffen des Zuges doch in den Bahnübergangsbereich eingefahren ist. Umgekehrt kann ein Hindernis wieder den Bahnübergangsbereich verlassen haben. Wenngleich eine unnötige Bremsung des Zugs sicherheitstechnisch im Regelfall hinzunehmen ist, so sollten zu restriktive Sicherheitsanforderungen vermieden werden, da diese den Bahnverkehr einschränken und zudem zu einer Umgehung der Sicherheitstechnik verleiten.
In einer Ausführungsform ist auch denkbar, den Aufbau so zu positionieren, dass ein auf den Bahnübergangsbereich zufahrendes Hindernis erkannt werden kann. Wenngleich dies grundsätzlich denkbar ist, so ist doch zu bemerken, dass bei dieser Ausführungsform die Gefahr von Fehlauslösungen, also dass ein Zug gebremst wird, ohne dass es tatsächlich zu einer Kollision kommen würde oder ein mangelndes Erkennen, also dass ein Hindernis auf den Bahnübergang zufährt und der Zug doch nicht ordnungsgemäß gebremst wird, hoch ist.
Darüber hinaus kann eine Ausführungsform gewählt werden, bei der durch geeignete Kombination vorhandener zugelassener Bauelemente (z.B. zwei unmittelbar nacheinander angeordnete 1000 Hz Magneten oder eines 1000 Hz und eines 500 Hz Magneten) in Verbindung mit einer Erweiterung des Auswerteprogramms im Schienenfahrzeug im Gefährdungsfall automatisch weitere bahnübergangsspezifische Aktionen, wie z.B. akustische Signale ausgelöst werden.
In einer Ausführungsform sind mehrere Leitungssysteme mit mindestens einem Schalt- bzw. Logiksystem zur Unterscheidung von Schalt- bzw. äußeren Belastungszuständen verknüpft.
In einer Ausführungsform sind zusätzlich zur Federkomponente mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Elemente vorhanden sind, mit denen eine Verzögerung des Öffnens oder Schließens des Leitungssystems eingestellt werden kann.
In einer Ausführungsform sind Vorrichtungen zur manuellen oder automatischen Funktionsprüfung, -Überwachung oder Modifikation vorhanden.
Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit an Bahnübergängen, welches sich dadurch auszeichnet, dass mit einem passiven System ein Hindernis in einem Bahnübergangsbereich erkannt wird, und in einem Abstand vom Bahnübergangsbereich ein Bauelement vorhanden ist, das die Anwesenheit eines Hindernisses anzeigt und von einem Schienenfahrzeug ausgelesen wird, wobei bei Anwesenheit eines Hindernisses das Schienenfahrzeug abgebremst wird.
Das Verfahren ist grundsätzlich bereits im Zusammenhang mit der oben geschilderten Anordnung beschrieben, sodass auf Wiederholungen hier verzichtet wird. Es soll lediglich dargestellt werden, dass das Verfahren zwar bevorzugt mit der oben geschilderten Anordnung durchgeführt werden soll, es sind aber andere Anordnungen auch prinzipiell denkbar.
Anhand von Zeichnungen wird nachfolgend die Erfindung näher beschrieben.
Dabei zeigen

1 eine Bodenplatte zum Erkennen eines Hindernisses
2 eine Anordnung mehrerer Bodenplatten gemäß 1
3 eine schematische Darstellung eines Gleismagneten
4 eine Darstellung von Einwirkstelle, Bahnübergang und Leitungssystem
5 eine Darstellung für eine Schaltung mit Reihenschaltung
6 eine Darstellung für eine Schaltung mit Parallelschaltung
7 Darstellung der Restgeschwindigkeit abhängig vom Bremsweg

Der grundsätzliche Aufbau zum Erkennen eines Hindernisses wird aus 1 ersichtlich. Ein Hindernis 1 soll durch ein Rad 2 dargestellt werden, welches an einem Fahrzeug 3 befestigt ist. Ein absenkbares Stück eines Fahrbahnbelags bildet eine Bodenplatte 4. An der Unterseite ist eine Betätigungsplatte 5 angebracht. Durch Absenkung einer mit dem Stück des Fahrbahnbelags mechanisch fest verbundenen Betätigungsplatte 5 wird der Kontakt zwischen Anschlüssen 6 und 7 unterbrochen. Die Anschlüsse 6 und 7 sind Teil eines Leitungssystems 9. Durch die Gewichtskraft des Hindernisses 1 wird je nach sonstiger Verschaltung das Leitungssystem also unterbrochen.
Dargestellt ist eine Federkomponente 8, welche dafür sorgt, dass die Bodenplatte 4 wieder angehoben wird, sobald das Hindernis 1 sich nicht mehr auf der Bodenplatte 4 befindet. Die Federkomponente 8 sorgt darüber hinaus dafür, dass die Bodenplatte 4 beim Auftreffen des Hindernisses 1 etwas gedämpft nach unten gedrückt wird.
Die Rückstellkraft der Federkomponente 8 ist dabei so zu bemessen, dass ein geringes Gewicht, etwa durch eine überschaubare Menge Schnee, nicht zu einer Absenkung der Bodenplatte 4 führt.
Die Bodenplatte 4 kann in ihren Randbereichen durch eine elastische Berandung, Abdeckung, z.B. nach Art eines Faltenbalges oder dergleichen mit der restlichen Fahrbahn verbunden sein. Damit wird das Eindringen von Feuchtigkeit derart reduziert, dass zumindest in aller Regel keine leitende Verbindung zwischen den Anschlüssen 6 und 7 durch Feuchtigkeit gebildet wird, so dass bei abgesenkter Betätigungsplatte tatsächlich das Leitungssystem unterbrochen wird.
Aus 2 wird eine typische Anordnung mehrerer Bodenplatten 4 ersichtlich. Dabei ist eine erste Bodenplatte 4 auf einer Seite eines Gleises zu erkennen, eine zweite Bodenplatte 4 im Gleis, also zwischen den beiden Schienen 10 und 11, und eine dritte Bodenplatte 4 auf der anderen Seite des Gleises. Die Bodenplatte ist dabei etwa 1 m lang und 1 breit.
Die grundsätzliche Schaltung eines Gleismagneten 12 ist in 3 dargestellt. Der Gleismagnet 12 weist eine Spule 13 und einen Kondensator 14 auf, die einen Schwingkreis bilden. Vom Schwingkreis führen Leitungen 15 zu Anschlüssen 16 und 17. Die Anschlüsse 16 und 17 sind mit dem Leitungssystem 9 verbunden. Ist das Leitungssystem 9 verbunden, sind auch die Anschlüsse 16 und 17 galvanisch oder elektrisch leitend verbunden. In diesem Fall ist demzufolge der Schwingkreis verstimmt und somit nicht wirksam. Ist das Leitungssystem 9 unterbrochen, ist der Schwingkreis wirksam.
4 zeigt schematisch den Aufbau mit einem 2000Hz Gleismagneten. An einer Einwirkstelle 18 ist ein Gleismagnet 13, mit einer Resonanzfrequenz von 2000 Hz verlegt. Von der Einwirkstelle 18 führt das Leitungssystem 9 zu einer Bodenplatte 4 auf einer Seite des Gleises, weiter auf die andere Seite des Gleises und wieder zurück zum Gleismagneten 12.
Dabei gibt es zwei Verschaltungsmöglichkeiten. Es ist möglich die beiden Bodenplattenanordnungen 4 und 4'in Reihe zu schalten, wie in 5 gezeigt. Sobald sich auf einer der beiden Bodenplatten 4, 4' ein Hindernis 1 mit hinreichendem Gewicht befindet, wird das Leitungssystem 9 unterbrochen.
Alternativ ist eine in 6 dargestellte Parallelschaltung der beiden Bodenplattenanordnungen möglich. Dann wird das Leitungssystem nur unterbrochen, wenn sich an beiden Bodenplatten 4 gleichzeitig ein Hindernis 1 mit hinreichendem Gewicht befindet.
Bei einer Unterbrechung des Leitungssystems 9 ist wie oben dargelegt der Schwingkreis aktiv. Ein am Schienenfahrzeug angebrachter Sender kann den Schwingkreis mit Resonanzfrequenz anregen und eine Gegeninduktion im Schienenfahrzeug erzeugen. Diese Gegeninduktion wird vom Schienenfahrzeug registriert und es wird eine Zwangsbremsung eingeleitet.
Das Schienenfahrzeug, also zumeist ein Zug, wird ausgehend von der Situation an einem Punkt, vorliegend des Zustands des Gleismagneten 12 an der Einwirkstelle 18, beeinflusst. Daher wird auch von „punktförmiger Zugbeeinflussung“ gesprochen. An dieser Stelle soll nochmals betont werden, dass am Schienenfahrzeug selbst keine Änderung für die vorliegende Erfindung erforderlich ist.
Gleichwohl ist unter Nutzung der beschriebenen vorhandenen Bauelemente auch eine softwareseitige Programmerweiterung zum Auslösen bahnübergangsspezifischer Funktionen im Schienenfahrzeug möglich, z.B. das automatische Auslösen eines akustischen Signals bei der Annäherung an den Bahnübergang, wenn mindestens zwei Anschlüsse an einer Einwirkungsstelle verbunden sind.
Um optimalen Nutzen ziehen können, ist der Abstand der Einwirkstelle 18 vom Bahnübergang geeignet auszulegen. Ein größerer Abstand zwischen Bahnübergang und Gleismagneten bedeutet zugleich einen größeren zeitlichen Abstand zwischen Detektion eines Objekts im Gefahrenraum und dem tatsächlichen Eintreffen des Schienenfahrzeugs. Zu große Abstände können demnach zu einer unverhältnismäßig hohen Zahl unnötiger Zwangsbremsungen führen, da unter Umständen vermeintliche Gefahrensituationen erkannt werden, die sich bis zum Eintreffen des Fahrzeugs selbst aufgelöst hätten. Darüber hinaus steigt die Wahrscheinlichkeit, dass eine Gefährdung erst eintritt, nachdem das Schienenfahrzeug die Einwirkungsstelle bereits befahren hat. Andererseits darf die Distanz auch nicht zu gering gewählt werden, da sonst selbst bei sofortigem Einleiten einer Bremsung die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs nicht in ausreichendem Ausmaß verringert werden kann, um einen Unfall zu verhindern beziehungsweise das voraussichtliche Schadensausmaß bei Unfalleintritt ausreichend zu verringern. Die Positionierung muss demnach an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden.
Zur Erläuterung der Berechnung wird ein nicht technisch gesicherter Bahnübergang an einem Waldweg über eine Nebenbahn betrachtet. Es wird angenommen, es herrscht schwacher Verkehr und die Übersicht auf die Bahnstrecke sei gewährleistet. Bei eingleisigem Bahnbetrieb beträgt in Deutschland die zulässige Höchstgeschwindigkeit laut zum Prioritätstag gültiger Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) §11 Absatz (7) 60 km/h.
Aus den in EBO §35 Absatz (4) aufgeführten maximal zulässigen Bremswegen geht hervor, dass ein Zug für eine Betriebsbremsung mindestens über eine mittlere Bremsverzögerung von etwa 1m/s² verfügen muss. Bei Zwangsbremsungen können jedoch in der Regel durchaus höhere Werte erzielt werden.
Zur näherungsweisen Berechnung des Bremsverhaltens werden hier vereinfachend die Formeln für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung genutzt:
Formel 1 $v (t) = a t + v (0)$
Und
Formel 2 $s (t) = \frac{1}{2} a t^{2} + v (0) t$
Wobei v(t) für die Geschwindigkeit nach Zeit t, α für die durchschnittliche Bremsverzögerung und s(t) für die nach der Zeit t zurückgelegte Strecke steht.
Zur genaueren Bestimmung des Bremsverhaltens können natürlich anspruchsvollere Verfahren sowie Simulationsprogramme, wie beispielsweise das PVG (Produktionsverfahren Güterverkehr) herangezogen werden.
Für den hier betrachteten Fall des Güterzugs und der angenommen minimalen durchschnittlichen Bremsverzögerung von 1,0 m/s², ergibt sich aus Formel 1 eine Bremsdauer von 16,7 Sekunden bis zum vollständigen Stillstand. Der bis dahin zurückgelegte Weg berechnet sich dann mit Formel 2 und beträgt 138,9 Meter.
Da eine durchschnittliche Bremsverzögerung vom 1,0 m/s² als Minimalwert angenommen wurde, sollten die Gleismagneten demnach auch nicht weiter als 138,9 Meter vom Bahnübergang positioniert werden, damit die zum Zeitpunkt einer eventuellen Zugbeeinflussung am Bahnübergang vorliegende Situation möglichst relevant ist.
Bei geringeren Abständen ist die Wahrscheinlichkeit einer unnötigen Bremsung zwar geringer, es kann jedoch nicht mehr erreicht werden, dass das Schienenfahrzeug rechtzeitig zum Stillstand kommt. Die durch den automatischen Bremsvorgang erreichte Verringerung der Geschwindigkeit, senkt jedoch in jedem Fall das Schadenspotential des Unfallereignisses.
7 zeigt die mit Formeln 1 und 2 berechneten Bremskurven für unterschiedliche durchschnittliche Bremsverzögerungen. Dabei ist in 7 auf der Rechtswertachse der Bremsweg in Metern angeben und auf der Hochwertachse die Restgeschwindigkeit. Aus den Bremskurven ist ersichtlich, dass eine Positionierung der Gleismagnete im Abstand von 100 Metern zum Bahnübergang ausreichen würde, um ein Schienenfahrzeug mit einer Bremsverzögerung von 1,4 m/s² zum Stillstand zu bringen, während die Restgeschwindigkeit eines mit 1,0 m/s² bremsenden Schienenfahrzeugs immer noch nahezu halbiert wird.
Die genaue Positionierung der Gleismagnete, also die Wahl der Einwirkstelle, ist also zum einen von der erwarteten Bremsleistung und zum anderen von der im schlimmsten anzunehmenden Fall erreichbaren Restgeschwindigkeit der auf der Strecke verkehrenden Schienenfahrzeuge abhängig zu wählen. Ein weiterer Faktor ist die Befahrungsfrequenz des Bahnübergangs selbst. Größere Abstände zwischen Gleismagneten und Bahnübergang können bei stark frequentierten Bahnübergängen häufiger dazu führen, dass sich die tatsächliche Situation am Bahnübergang, nach Überfahren der Gleismagnete ändert.

Claims

Anordnung zur Detektion eines Hindernisses (1) in einem Bahnübergangsbereich, aufweisend mindestens ein Bauelement (12), welches sich im Gleisbereich in einem Abstand vom Bahnübergangsbereich befindet, wobei das Bauelement (12) zwei Anschlüsse (16, 17) für ein Leitungssystem (9) aufweist, wobei sich das Bauelement (12) in einem ersten Zustand befindet, wenn durch das Leitungssystem (9) die zwei Anschlüsse (16, 17) elektrisch verbunden sind und in einem zweiten Zustand, wenn die Anschlüsse (16, 17) elektrisch nicht verbunden sind, wobei ein Aufbau (4) vorhanden ist, mit dem durch die Gewichtskraft des Hindernisses (1) das Leitungssystem elektrisch unterbrochen oder verbunden werden kann.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) von einem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug erkannt werden kann, wenn es sich im ersten oder im zweiten Zustand befindet.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (12) eine Balise und/oder ein Gleismagnet, insbesondere ein 2000 Hz Magnet, und/oder ein sonstiges bekanntes passives Element ist, das von einem vorbeifahrenden Schienenfahrzeug ausgelesen werden kann.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau eine mittels einer Federkomponente (8) federnd eingebaute Bodenplatte (4) ist, die vom Gewicht des Hindernisses (1) nach unten gedrückt werden kann und das Leitungssystem (9) so geführt ist, dass abhängig von der Lage der Bodenplatte (4) das Leitungssystem (9) elektrisch verbunden oder unterbrochen ist.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau mehrere, räumlich beabstandete Bereiche umfasst, in denen die Gewichtskraft des Hindernisses (1) das Leitungssystem (9) elektrisch verbinden und trennen kann, um ein räumlich ausgebreitetes Hindernis (1) zu detektieren.
Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem (9) nur elektrisch unterbrochen oder verbunden werden kann, wenn in einer Mehrzahl von Bereichen oder in allen Bereichen die Gewichtskraft des Hindernisses (1) wirksam ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und Abstände der Bereiche so gewählt ist, dass übliche Straßenfahrzeuge, wie Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen und/oder Anhänger erkannt werden können.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Bauelements (12) zum Bahnübergangsbereich so gewählt ist, dass ein über das Bauelement fahrendes Schienenfahrzeug so gebremst werden kann, dass das Schienenfahrzeug nicht oder nur mit sehr eingeschränkter Geschwindigkeit mit dem Hindernis kollidiert.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau (4) so positioniert ist, dass ein auf den Bahnübergangsbereich zufahrendes Hindernis erkannt werden kann.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leitungssysteme (9) mit mindestens einem Schalt- bzw. Logiksystem zur Unterscheidung von Schalt- bzw. äußeren Belastungszuständen verknüpft sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Federkomponente (8) mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Elemente vorhanden sind, mit denen eine Verzögerung des Öffnens oder Schließens des Leitungssystems (9) eingestellt werden kann.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen zur manuellen oder automatischen Funktionsprüfung, -Überwachung oder Modifikation vorhanden sind.
Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit an Bahnübergängen, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem passiven System ein Hindernis in einem Bahnübergangsbereich erkannt wird, und in einem Abstand vom Bahnübergangsbereich ein Bauelement (12) vorhanden ist, das die Anwesenheit eines Hindernisses (1) anzeigt und von einem Schienenfahrzeug ausgelesen wird, wobei bei Anwesenheit des Hindernisses (1) das Schienenfahrzeug abgebremst wird.