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Stand der Technik
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Zur Ansteuerung von Anlagen der Schieneninfrastruktur, wie z. B. Bahnübergängen oder Signalen, wird ein Signal benötigt, das Informationen über den Ort oder die Geschwindigkeit eines sich dem Infrastrukturelement nähernden Schienenfahrzeugs trägt. Die Erkennung von Annäherung von Schienenfahrzeugen und die Messung der zugehörigen Geschwindigkeit wird heutzutage oftmals über Kontaktschalter, Induktionsschleifen oder Schienenschalter realisiert.
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Oftmals ist eine Ansteuerung eines Schieneninfrastrukturelements nötig, lange bevor sich das Schienenfahrzeug an dem Schieneninfrastrukturelement vorbeibewegt, beispielsweise muss die Schrankenanlage eines Bahnübergangs derart früh geschlossen werden, dass Verkehrsteilnehmer, die sich im Zeitpunkt des Schließens der Schranken noch auf dem Bahnübergang befinden, genügend Zeit haben, den Bereich des Bahnübergangs sicher zu verlassen, bevor der Zug den Bahnübergang passiert. Insbesondere auf solchen Strecken, auf denen eine relativ hohe zulässige Höchstgeschwindigkeit für Züge vorgesehen ist, ist es daher erforderlich, die Erfassungseinrichtung wie z. B. Kontaktschalter oder Schienenschalter derart weit entfernt vom Schieneninfrastrukturelement anzuordnen, dass ein sich näherndes Schienenfahrzeug rechtzeitig vor passieren des Schieneninfrastrukturelements erfasst werden kann. Kontaktschalter oder Schienenschalter befinden sich dabei nicht selten ein bis zwei Kilometer vom zugeordneten Bahnübergang entfernt. Typischerweise erfolgt die Anbindung der Schalter an den Bahnübergang mittels eines Kabels. Die Spannungsversorgung der Schalter erfolgt ebenfalls über die Verkabelung.
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Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Erfassen eines Schienenfahrzeugs haben daher den Nachteil, dass die Anbindung an Schieneninfrastrukturelemente mittels teurer Verkabelung geschieht, die oftmals ein lohnendes Ziel für Metalldiebe darstellen. Die illegale Entwendung eines solchen Kabels hat erhebliche Auswirkungen auf den Bahnbetrieb, da ein sicherer Betrieb erst dann möglich ist, wenn die gestohlene Verkabelung ersetzt wurde.
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Aus der
GB 2514143 A ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Gleisabschnitts bekannt, die ein Funkmodul sowie ein Radarmodul umfasst, wobei die Vorrichtung mittels eine Solarzelle und einer Batterie mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die zwei Fernwirkungssensoren, ein Funkmodul und eine netzbetriebunabhängige Energiequelle umfasst, wobei die netzbetriebunabhängige Energiequelle die Fernwirkungssensoren und das Funkmodul mit elektrischer Energie versorgt und wobei die Fernwirkungssensoren über eine Signalstrecke mit dem Funkmodul in Verbindung stehen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, mittels der Fernwirkungssensoren eine Position und/oder eine Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, das einen Gleisabschnitt befährt, zu ermitteln, wenn die Fernwirkungssensoren ortsfest zu dem Gleisabschnitt angeordnet sind. Die Verwendung von mindestens zwei Fernwirkungssensoren hat den Vorteil, dass eine Redundanz gegeben ist, was die Wartung der Vorrichtung vereinfacht.
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Unter Fernwirkungssensor sind alle Sensortypen zu verstehen, die geeignet sind, die Position und/oder Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs zu erfassen ohne dabei in physischem Kontakt mit dem Schienenfahrzeug zu stehen. Bei Fernwirkungssensoren kann es sich z.B. um Radarsensoren, Lidarsensoren, Ultraschallsensoren oder optische Sensoren, wie z.B. Kameras, handeln. Besonders vorteilhaft ist, wenn es sich bei den Fernwirkungssensoren um Radarsensoren handelt, da diese Robust gegenüber äußeren Einflüssen sind und auch bei schlechten Witterungsbedingungen zuverlässig betrieben werden können. In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei den Fernwirkungssensoren um FMCW-Radarsensoren, die besonders robust sind.
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Vorteilhaft ist, wenn es sich bei der netzbetriebunabhängigen Energiequelle um einen Speicher für elektrische Energie handelt. Besonders vorteilhaft ist, wenn es sich bei der netzbetriebunabhängigen Energiequelle um einen Akkumulator oder um einen Kondensator handelt.
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die zusätzlich ein Photovoltaikelement umfasst, das eingerichtet ist, den Speicher für elektrische Energie zu laden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, das Laden des Speicher für elektrische Energies zu steuern.
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die zusätzlich ein Aktivierungselement umfasst, das eingerichtet ist, die Fernwirkungssensoren zu aktivieren, wenn eine Anwesenheit des Schienenfahrzeugs auf dem Gleisabschnitt festgestellt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fernwirkungssensoren sich solange in einem inaktiven Modus befinden, bis sie ausgehend von einem Signal des Aktivierungselements aktiviert werden. Bei dem Aktivierungselement kann es sich beispielsweise um einen Kontaktschalter, eine Lichtschranke, einen Ultraschallsensor oder um einen Radarsensor handeln. Vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem Aktiverungselement um ein Element, dessen Leistungsaufnahme verglichen mit der Leistungsaufnahme der Fernwirkungssensoren deutlich geringer ist. Somit lässt sich dieVorrichtung energiesparend betreiben, wobei gleichzeitig die Lebensdauer der Fernwirkungssensoren dadurch erhöht wird, dass diese nur eingeschaltet werden, wenn das Aktivierungselement die Anwesenheit eines Schienenfahrzeugs feststellt.
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Vorteilhaft ist ein Verfahren zum Erfassen eines Schienenfahrzeugs, wobei die Position und/oder die Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfasst wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Geschwindigkeit und/oder eine Position des Schienenfahrzeugs unter Verwendung eines nachrangigen Fernwirkungssensors ermittelt wird, wobei zuvor eine Aktivierung des nachrangigen Fernwirkungssensors erfolgt, wenn unter Verwendung eines vorrangigen Fernwirkungssensors die Position und/oder Geschwindkeit des Schienenfahrzeugs ermittelt wird. Unter einem nachrangigen Fernwirkungssensor ist dabei insbesondere ein Fernwirkungssensor zu verstehen, der sich in einem inaktivem Modus befindet und durch ein Aufwecksignal in einen aktiven Modus überführt wird. Unter einem vorrangigen Fernwirkungssensor ist dabei insbesondere ein Fernwirkungssensor zu verstehen, der sich in einem aktiven Modus befindet. Handelt es sich bei den Fernwirkungssensoren um Radarsensoren, bedeutet dies, dass der vorrangige Fernwirkungssensor aktiv ist, d. h. dass der vorrangige Fernwirkungssensor aktiv Radarstrahlen aussendet und Reflektionen der Radarstrahlen empfängt. Auf diese Weise lässt sich der Energiebedarf der Vorrichtung reduzieren.
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Vorteilhaft ist, wenn für eine vorgebbare Zeitspanne ein erster Fernwirkungssensor als vorrangiger Fernwirkungssensor verwendet wird, während ein zweiter Fernwirkungssensor als nachrangiger Fernwirkungssensor verwendet wird, wobei nach Ablauf der Zeitspanne der erste Fernwirkungssensor als nachranginger Fernwirkungssensor verwendet wird und der zweite Fernwirkungssensor als vorrangiger Fernwirkungssensor verwendet wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste und der zweite Fernwirkungssensor abwechselnd als vorrangiger und nachrangiger Fernwirkungssensor betrieben werden, beispielsweise dadurch, dass der erste Fernwirkungssensor in einem aktiven Modus betrieben wird, während der zweite Fernwirkungssensor in einem inaktiven Modus betrieben wird, woraufhin der erste Fernwirkungssensor deaktiviert wird und der zweite Fernwirkungssensor aktiviert wird, bis nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne der erste Fernwirkungssensor wieder aktiviert wird und der zweite Fernwirkungssensor wieder deaktiviert wird. Der Wechsel von Aktivierung und Deaktivierung des ersten und zweiten Fernwirkungssensors wird dabei vorteilhafterweise zyklisch fortgesetzt. Auf diese Weise wird Energie eingespart und gleichzeitig sichergestellt, dass der erste und der zweite Fernwirkungssensor, über eine längere Zeitspanne gemittelt, gleich häufig betrieben werden, was die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht und Wartungskosten senkt.
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Vorteilhaft ist, wenn die zuvor inaktiven Fernwirkungssensoren ausgehend von einem Aktivierungssignal des Aktivierungselements aktiviert werden und mittels der Fernwirkungssensoren die Geschwindigkeit und/oder die Position des Schienenfahrzeugs erfasst wird. In dieser vorteilhaften Weiterbildung ist also vorgesehen, beide Fernwirkungssensoren in einem inaktiven Modus zu betreiben, bis basierend auf einem Signal des Aktivierungselements beide Fernwirkungssensoren aktiviert werden.
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Vorteilhaft ist, wenn ausgehend von der Geschwindigkeit und/oder der Position des Schienenfahrzeugs ein Betätigungssignal erzeugt wird, das vorgesehen ist, eine Betätigung eines Schieneninfrastrukturelements, das dem Gleisabschnitt zugeordnet ist und sich vor dem Schienenfahrzeug befindet, zu bewirken. Ein Schieneninfrastrukturelement befindet sich dann vor dem Schienenfahrzeug, wenn das Schienenfahrzeug auf dem Gleisabschnitt auf das Schieneninfrastrukturelement zufährt, d. h. dass das Schienenfahrzeug, das sich zu einem ersten Zeitpunkt nicht in unmittelbarer Nähe des Schieneninfrastrukturelements befindet, sich zu einem zweiten Zeitpunkt, der nach dem ersten Zeitpunkt liegt, in unmittelbarer Nähe des Schieneninfrastrukturelements befindet.
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Vorteilhaft sind eine Recheneinheit und ein Computerprogramm eingerichtet, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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Figurenliste
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- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (30). Die Vorrichtung (30) umfasst eine Recheneinheit (32), die wiederum ein Speichermedium (33) umfasst. Die Vorrichtung (30) umfasst ferner einen ersten Fernwirkungssensor (34), einen zweiten Fernwirkungssensor (36), ein Aktivierungselement (38), einen Speicher für elektrische Energie (31), ein Photovoltaikelement (35) sowie ein Funkmodul (39). Bei dem ersten und zweiten Fernwirkungssensor (34, 36) kann es sich insbesondere um Radarsensoren handeln. Das Funkmodul (39), der erste und der zweite Fernwirkungssensor (34, 36) sowie das Aktivierungselement (38) stehen jeweils über eine Signalstrecke mit der Recheneinheit (32) in Verbindung. Das Photovoltaikelement (35) ist eingerichtet, den Speicher für elektrische Energie (31), bei dem es sich insbesondere um einen Akkumulator handeln kann, mit elektrischer Spannung zu beaufschlagen und diesen so zu laden. Der Speicher für elektrische Energie (31) ist eingerichtet, die Recheneinheit (32) sowie die weiteren Elemente der Vorrichtung (30) mit elektrischer Energie zu versorgen.
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1 zeigt außerdem eine schematische Darstellung eines Gleisabschnitts (20), der von einem Schienenfahrzeug (10) in Fahrtrichtung (12) befahren wird. Dem Gleisabschnitt (20) ist ein Schieneninfrastrukturelement (40) zugeordnet, das mit einem Empfänger (41) in Verbindung steht. Bei dem Empfänger (41) kann es sich insbesondere um einen Funkempfänger handeln, der eingerichtet ist, ein Funksignal, das vom Funkmodul (39) ausgesendet wird, zu empfangen. Beim Schieneninfrastrukturelement (40) kann es sich insbesondere um ein Lichtzeichen an einem unbeschrankten Bahnübergang oder um eine Schrankenanlage eines Bahnübergangs handeln.
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Die Vorrichtung (30) wird bevorzugt in einem Ruhemodus betrieben. Das bedeutet, dass der erste und der zweite Fernwirkungssensor (34, 36) sowie das Funkmodul (39) nicht aktiviert sind, bis das Aktivierungselement (38) das Schienenfahrzeug (10) detektiert. Das Aktivierungselement (38) sendet daraufhin ein Aktivierungssignal an die Recheneinheit (32), die wiederum den ersten und den zweiten Fernwirkungssensor (34, 36) aktiviert, so dass mittels der Signale des ersten und zweiten Fernwirkungssensors (34, 36) die Geschwindigkeit und/oder die Position des Schienenfahrzeugs (10) erfasst wird.
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Bevorzugterweise ermitteln wird die Geschwindigkeit und/oder die Position des Schienenfahrzeugs ausgehend von dem Signal des ersten (34) als auch ausgehend von dem Signal des zweiten Fernwirkungssensors (36) ermittelt. Anschließend findet die Bildung eines Mittelwertes statt, um die Geschwindigkeit und/oder Position des Schienenfahrzeugs (10) mit größerer Genauigkeit zu ermitteln. Alternativ kann die Position und/oder Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (10), die ausgehend vom Signal des ersten Fernwirkungssensors (34) ermittelt wurde, mit der Geschwindigkeit und/oder Position des Schienenfahrzeugs (10), die ausgehend vom Signal des zweiten Fernwirkungssensors (36) ermittelt wurde, validiert werden, um die Geschwindigkeit und/oder Position des Schienenfahrzeugs (10) mit einer höheren Vertrauenswürdigkeit zu ermitteln.
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In einem darauffolgenden Schritt wird von der Recheneinheit (32) mittels des Funkmoduls (39) ein Betätigungssignal an das Schieneninfrastrukturelement (40) gesendet, so dass eine Betätigung des Schieneninfrastrukturelements daraufhin stattfindet. Handelt es sich bei dem Schieneninfrastrukturelement (40) um eine Lichtzeichenanlage, so wird diese somit eingeschaltet. Handelt es sich bei dem Schieneninfrastrukturelement (40) um eine Schrankenanlage, wird die Schrankenanlage geschlossen.
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Die Vorrichtung (30) ist relativ zum Gleisabschnitt (20) derart angeordnet, dass die Position und/oder die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (10) durch die Fernwirkungssensoren (34, 36) erfasst werden kann und dass die Anwesenheit des Schienenfahrzeugs (10) auf dem Gleisabschnitt (20) durch das Aktivierungselement (38) erfasst werden kann. Das Aktivierungselement (38) kann sich dabei in größerer räumlicher Entfernung zum ersten und zweiten Fernwirkungssensor (34, 36) befinden, so dass genügend Zeit verbleibt, mittels des ersten und zweiten Fernwirkungssensors (34, 36) die Position und/oder Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (10) zu erfassen, nachdem das Aktivierungselement (38) das Schienenfahrzeug (10) erkannt hat. Bei dem Aktivierungselement (38) kann es sich insbesondere um eine Lichtschranke, einen Kontaktschalter, einen Ultraschallsensor oder einen Radarsensor handeln. Handelt es sich bei dem Aktivierungselement (38) um einen Ultraschall- oder einen Radarsensor, so wird dieser vorteilhafter Weise mit geringer Leistung betrieben und derart zum Gleisabschnitt (20) ausgerichtet, dass er geeignet ist, die Anwesenheit des Schienenfahrzeugs (10) zu erfassen. Das Aktivierungselement (38) muss insbesondere nicht eingerichtet sein, um die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (10) zu erfassen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche Elemente. Die Vorrichtung (30) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Vorrichtung (30) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Vorrichtung gemäß zweitem Ausführungsbeispiel nicht über ein Aktivierungselement (38) verfügt.
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Gemäß zweitem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich die Vorrichtung (30) in einem ersten Schritt in einem Ruhemodus befindet, d. h. das Funkmodul (39) sowie der zweite Fernwirkungssensor (36) befinden sich in einem inaktiven Zustand. Der erste Fernwirkungssensor (34) befindet sich in einem aktiven Zustand. Handelt es sich bei dem ersten und dem zweiten Fernwirkungssensor (34, 36) um Radarsensoren, bedeutet dies, dass der erste Fernwirkungssensor Radarstrahlen aussendet und Radarreflektionen empfängt. Wird mittels des ersten Fernwirkungssensors erkannt, dass sich ein Schienenfahrzeug (10) auf dem Gleisabschnitt (20) befindet, wird der zweite Fernwirkungssensor aktiviert, so dass mittels des ersten und/oder des zweiten Fernwirkungssensors (34, 36) die Geschwindigkeit und/oder die Position des Schienenfahrzeugs (10) erfasst wird. Das Funkmodul (39) wird ebenfalls aktiviert.
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Nachdem die Geschwindigkeit und/oder die Position des Schienenfahrzeugs (10) erfasst wurde, wird durch die Recheneinheit (32) mittels des Funkmoduls (39) ein Betätigungssignal an das Schieneninfrastrukturelement (40) gesendet. Die Ansteuerung des Schieneninfrastrukturelements (40) erfolgt dabei wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
