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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Streckeninformation in Bezug auf eine von einem spurgebundenen Fahrzeug befahrbare Strecke.
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Grundsätzlich ist es bekannt, Streckeninformationen in Form eines gedruckten oder elektronischen Streckenatlas zur Verfügung zu stellen. Der Streckenatlas wird beispielsweise von einem Netzbetreiber zur Verfügung gestellt.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, die Streckeninformation zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, die Qualität der Streckeninformation zu erhöhen und den Aufwand beim Ermitteln der Streckeninformation zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Streckeninformation in Bezug auf eine von einem spurgebundenen Fahrzeug befahrbare Strecke gelöst. Das Verfahren umfasst: Erfassen einer Mehrzahl von Signalen mittels einer Mehrzahl von Endgeräten, die von Personen an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs mit sich geführt werden, und Ermitteln der Streckeninformation auf Basis der Mehrzahl von Signalen.
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Die Erfindung geht von dem Wunsch aus, dass Streckeninformationen im Rahmen des Betriebs eines Schienenfahrzeugs und im Rahmen des Betriebs der die Strecke enthaltenden Infrastruktur für unterschiedliche Zwecke benötigt werden. Beispielsweise werden die Streckeninformationen für Fahrgastinformationssysteme, Fahrerassistenzsysteme, Anwendungen, die Informationen über Tunnel erfordern, und Anwendungen, die Informationen über Haltestellen erfordern, gewünscht.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Ermittlung von Streckeninformationen bisher mit hohem Aufwand und/oder Kosten verbunden ist, wobei die ermittelten Streckeninformationen gleichzeitig eine geringe Qualität aufweisen.
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Der hohe Aufwand bei der Ermittlung der Streckeninformation ergibt sich bei den bisherigen Lösungen dadurch, dass Fahrzeuge mit zusätzlichen Einrichtungen wie Sensoren versehen werden müssen, auf deren Basis Streckeninformationen ermittelt werden können. Häufig werden eigens dafür vorgesehene Messfahrzeuge eingesetzt, um Streckeninformationen turnusmäßig zu ermitteln.
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Der Grund für die geringe Qualität der Streckeninformation ist unter anderem in der geringen Aktualität und geringen Genauigkeit zu finden: So wird durch die turnusmäßige Ermittlung der Streckeninformation lediglich eine geringe Aktualität der Streckeninformationen erzielt. Zudem ist die Genauigkeit bei den mittels eines einzigen Messfahrzeugs ermittelten Streckeninformationen gering.
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Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, dass Netzbetreiber die ermittelten Streckeninformationen häufig kostenpflichtig zu Verfügung stellen. Kostenfreie Streckeninformationen sind häufig unvollständig und weisen eine geringe Genauigkeit auf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren behebt diese Probleme, indem an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs vorhandene Endgeräte, welche von Personen mit sich geführt werden, für die Erfassung von Sensorsignalen genutzt werden. Aus diesen Sensorsignalen können Streckeninformationen ermittelt werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere vor dem derzeitigen Trend, dass nahezu jede Person an Bord eines spurgebundenen Fahrzeugs ein Endgerät mit sich führt, besonders zweckmäßig.
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Der Fachmann versteht den Begriff „spurgebundenes Fahrzeug“ als ein Fahrzeug zur Beförderung von Personen, welches in einem Fahrbetrieb entlang einer Spur geführt wird. So bildet die Spur eine Randbedingung der von dem Fahrzeug befahrenen Strecke. Die Spur kann beispielsweise eine optisch mittels des Fahrzeugs erfassbare Spur sein, welche beispielsweise auf eine Fahrbahn aufgetragen ist. Alternativ ist das spurgebundene Fahrzeug vorzugsweise als Schienenfahrzeug ausgebildet, welches von einer aus Schienen bestehenden Spur geführt wird.
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Das Endgerät ist vorzugsweise ein mobiles Endgerät, weiter vorzugsweise ein Smartphone, ein Tablet, eine Smart-Watch, ein Wearable, etc.
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Der Fachmann versteht das „Erfassen“ dahingehend, dass eine Mehrzahl von Sensorsignalen mittels einer oder mehrerer Sensoren des Endgeräts erzeugt wird und/oder eine Mehrzahl von Sensorsignalen mittels einer Schnittstelleneinheit des Endgeräts empfangen wird. Dabei erfasst die Sensoreinheit beispielsweise eine physikalische Größe (beispielsweise eine Kraft) und erzeugt anhand der physikalischen Größe ein Sensorsignal, welches die physikalische Größe repräsentiert. Die Schnittstelleneinheit (beispielsweise ein Empfänger für ein Ortungssignal) empfängt ein Signal (beispielsweise ein Ortungssignal) und erzeugt ein mittels des Endgeräts weiter zu verarbeitendes Signal, welches das empfangene Signal repräsentiert.
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Vorzugsweise erfolgt das Erfassen während eines Betriebs des Fahrzeugs, weiter vorzugsweise während einer Fahrt des Fahrzeugs von einer Starthaltestelle bis zu einer Endhaltestelle (inkl. Zwischenhalten).
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Das Ermitteln der Streckinformation wird vorzugsweise mittels einer Recheneinheit durchgeführt. Die Recheneinheit ist vorzugsweise ausgebildet, ein Computerprogramm auszuführen. Die Ausführung des Computerprogramms erfolgt anhand eines Computerprogrammcodes, der Anweisungen enthält, die die Recheneinheit für die Ausführung befolgt. Die Anweisungen verfolgen vorzugsweise einen Algorithmus zur Berechnung der Streckeninformation.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst: Ermitteln einer Fahrzeug-Information, welche eine physikalische Größe des spurgebundenen Fahrzeugs repräsentiert, anhand der Mehrzahl von erfassten Sensorsignalen, wobei das Ermitteln der Streckeninformation anhand der ermittelten Fahrzeug-Information erfolgt. Die physikalische Größe des spurgebundenen Fahrzeugs ist vorzugsweise ein Ort, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Geschwindigkeit wird vorzugsweise anhand einer Änderung des Ortes des Fahrzeugs pro Zeiteinheit berechnet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erfassen der Mehrzahl von Signalen ein Erfassen einer Mehrzahl von Ortungssignalen, wobei das Ermitteln der Fahrzeug-Information ein Ermitteln einer Fahrzeug-Ortsinformation, welche einen Ort des spurgebundenen Fahrzeugs repräsentiert, anhand der Mehrzahl von Ortungssignalen umfasst. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da von Personen an Bord des Fahrzeugs mitgeführte Endgeräte häufig in der Lage sind, Ortungssignale zu empfangen. Das jeweilige Ortungssignal umfasst vorzugsweise eine mittels eines Satelliten ausgesendete Orts- und Zeitinformation. Weiter vorzugsweise ist das Ortungssignal als GPS-Signal (GPS: Global Positioning System) ausgebildet. Das GPS-Signal wird vorzugsweise mittels eine GPS-Empfängers des Endgeräts empfangen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Ausführungsform umfasst: Ermitteln einer Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen, wobei jede Endgerät-Ortsinformation einen Ort eines Endgeräts der Mehrzahl von Endgeräten repräsentiert, anhand der mittels des Endgeräts empfangenen Ortungssignale und Ermitteln der Fahrzeug-Ortsinformation anhand der Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen. Vorzugsweise wird die jeweilige Endgerät-Ortsinformation mittels einer Recheneinheit des Endgeräts berechnet. Auf diese Weise kann für jedes Endgerät eine Endgerät-Ortsinformation ermittelt werden. Die Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen wird zur Berechnung der Fahrzeug-Ortsinformation verwendet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erfassen der Mehrzahl von Signalen ein Erfassen einer Mehrzahl von Beschleunigungssignalen, wobei das Ermitteln der Fahrzeug-Information ein Ermitteln einer Fahrzeug-Beschleunigungsinformation, welche eine Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs repräsentiert, anhand der Mehrzahl von Beschleunigungssignalen umfasst. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da von Personen mitgeführte Endgeräte häufig mit Beschleunigungssensoren versehen sind. Die Beschleunigungssensoren können genutzt werden, um Beschleunigungssignale zu erzeugen, die zur Ermittlung der Fahrzeug-Beschleunigungsinformation weiter verwendet werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Ausführungsform umfasst: Ermitteln einer Mehrzahl von Endgerät-Beschleunigungsinformationen, wobei jede Endgerät-Beschleunigungsinformation eine Beschleunigung eines Endgeräts der Mehrzahl von Endgeräten repräsentiert, anhand der mittels des Endgeräts erfassten Beschleunigungssignale und Ermitteln der Fahrzeug-Beschleunigungsinformation anhand der Mehrzahl von Endgerät-Beschleunigungsinformationen. Die Endgerät-Beschleunigungsinformation wird vorzugsweise mittels einer Recheneinheit des Endgeräts berechnet. Auf diese Weise kann für jedes Endgerät eine Endgerät-Beschleunigungsinformation berechnet werden. Die Endgerät-Beschleunigungsinformationen der Mehrzahl von Endgeräten kann für das Ermitteln der Fahrzeug-Beschleunigungsinformation genutzt werden.
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Die Fahrzeug-Ortsinformation und/oder die Fahrzeug-Beschleunigungsinformation kann mittels einer Recheneinheit des Fahrzeugs ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend umfasst das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform: Übertragen der Endgerät-Ortsinformation und/oder Endgerät-Beschleunigungsinformation an eine landseitige Datenverarbeitungseinrichtung und Ermitteln der Fahrzeug-Ortsinformation und/oder Fahrzeug-Beschleunigungsinformation mittels der landseitigen Datenverarbeitungseinrichtung. Das Übertragen erfolgt beispielsweise zyklisch.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Ermitteln der Fahrzeug-Ortsinformation und/oder Fahrzeug-Beschleunigungsinformation ein Ermitteln einer statistischen Größe, welche den Ort und/oder die Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs charakterisiert.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ist die statistische Größe ein Erwartungswert der Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen, wobei bei dem Ermitteln des Erwartungswerts die Verteilungsdichte der Mehrzahl von Personen im spurgebundenen Fahrzeug und/oder die Abmessung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Vorzugsweise wird als Abmessung des Fahrzeugs die Länge des Fahrzeugs in Bewegungsrichtung berücksichtigt. Vorzugsweise wird als Verteilungsdichte eine Gleichverteilung der Fahrgäste über die Länge des Fahrzeugs hinweg angenommen. Beispielsweise kann als Verteilungsdichtefunktion eine Rechteckfunktion mit einer Breite, die der Länge des Fahrzeugs entspricht, angenommen werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Ermitteln der Streckeninformation ein Interpolieren einer Mehrzahl der Fahrzeug-Ortsinformationen. Insbesondere werden während der Fahrt des Fahrzeugs mehrere Ortsinformationen, die jeweils einen Ort des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt repräsentieren, ermittelt. Die mehreren Fahrzeug-Ortsinformationen bilden einen Verlauf der Fahrt entlang der Strecke und repräsentieren somit den Streckenverlauf an sich. Mit anderen Worten: Mittels eines Interpolationsverfahrens können die mehreren Ortsinformationen zu einem Streckenverlauf verbunden werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Streckeninformation mittels der landseitigen Datenverarbeitungseinrichtung ermittelt. Die landseitige Datenverarbeitungseinrichtung umfasst vorzugsweise ein System aus Server-Einheiten, welche zum cloudbasierten Ermitteln der Streckeninformation ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Streckeninformation
- - eine Steigungsinformation, welche eine Steigung der Strecke an einem vorgegebenen Ort entlang der Strecke repräsentiert,
- - eine Kurveninformation, vorzugsweise eine Kurvenradiusinformation, welche eine Kurve der Strecke repräsentiert,
- - eine Tunnelinformation, welche einen Tunnel entlang der Strecke repräsentiert,
- - eine Haltestelleninformation, welche eine sich an der Strecke befindliche Haltestelle repräsentiert und/oder
- - eine Wartungsinformation, welche einen zu wartenden Streckenabschnitt repräsentiert.
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Vorzugsweise wird die Steigungsinformation anhand einer zeitlichen Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit (Beschleunigung) ermittelt. Dabei wird die Fahrzeuggeschwindigkeit vorzugsweise auf Basis der Fahrzeug-Ortsinformationen in Verbindung mit zugeordneten Zeit-Informationen, insbesondere anhand der Änderung des Ortes pro Zeiteinheit, berechnet.
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Weiter vorzugsweise wird die Kurveninformation anhand der zeitlichen Änderung der Geschwindigkeit berechnet.
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Weiter vorzugsweise wird die Tunnelinformation anhand von Ortungssignalen, insbesondere anhand eines fehlenden Empfangs der Ortungssingale, ermittelt.
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Weiter vorzugsweise wird die Haltestelleninformation anhand der Fahrzuggeschwindigkeit (Geschwindigkeit v = 0 km/h) ermittelt.
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Weiter vorzugsweise wird die Wartungsinformation auf Basis der Beschleunigungssignale ermittelt. Vorzugsweise werden hierfür Beschleunigungen in einer Richtung orthogonal zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs für das Ermitteln der Wartungsinformation genutzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum initialen Ermitteln von Streckeninformationen angewendet werden. Alternativ oder ergänzend umfasst eine bevorzugte Ausführungsform: Ergänzen einer vorhandenen Streckeninformation anhand der ermittelten Streckeninformation. So können beispielsweise bereits zur Verfügung stehende Streckeninformationen mittels der erfindungsgemäß ermittelten Streckeninformation verbessert, insbesondere ihre Genauigkeit iterativ erhöht werden. Auf diese Weise können Streckeninformationen iterativ mit hoher Genauigkeit erstellt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wenigstens eine Person der Mehrzahl von Personen ein Fahrgast des spurgebundenen Fahrzeugs. Diese Ausführungsform umfasst: Abfragen einer Zustimmung des Fahrgasts zur Verwendung der Endgerät-Ortsinformation und/oder Endgerät-Beschleunigungsinformation, die mittels des Endgeräts des Fahrgasts ermittelt wurde, für das Ermitteln der Streckeninformation. Die Zustimmung kann unter Anwendung eines elektronischen Formulars abgefragt werden. Das elektronische Formular kann mittels einer Anzeige des Smartphones angezeigt werden. Die Zustimmung kann durch Betätigen eines virtuellen Buttons durch den Fahrgast erteilt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Streckeninformation in Bezug auf eine von einem spurgebundenen Fahrzeug befahrbare Strecke umfassend: Eine Mehrzahl von Endgeräten, die von Personen an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs mit sich geführt werden und ausgebildet sind, eine Mehrzahl von Signalen zu erfassen, und eine Ermittlungseinrichtung, welche ausgebildet ist, die Streckeninformation auf Basis der Mehrzahl von Sensorsignalen zu ermitteln.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln einer Streckeninformation in Bezug auf eine von einem spurgebundenen Fahrzeug befahrbare Strecke. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist ausgebildet, die Streckeninformation auf Basis einer Mehrzahl von Sensorsignalen zu ermitteln, wobei die Sensorsignale mittels einer Mehrzahl von Endgeräten, die von Personen an Bord des spurgebundenen Fahrzeugs mit sich geführt werden, erfassbar sind.
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Zu Ausgestaltungsformen, Ausgestaltungsdetails und Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinrichtung kann auf die Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens Bezug genommen werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein spurgebundenes Fahrzeug 1 in einer schematischen seitlichen Querschnittansicht. In der betrachteten Ausführung ist das spurgebundene Fahrzeug 1 als Schienenfahrzeugen ausgebildet. Das Fahrzeug 1 bewegt sich im Betrieb auf einer Strecke 19, die Schienen 18 aufweist.
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Innerhalb des spurgebundenen Fahrzeugs 1 sind mehrere Bereiche 2, 3 und 4 für den Aufenthalt von Personen 10-16, wie Fahrzeugpersonal 10 (z.B. Zugbegleiter) und Fahrgäste 11-16, vorgesehen.
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Die Personen 10-16 führen jeweils ein Endgerät 20-26 in Form eines Smartphones mit sich. Die Endgeräte 20-26 sind in der Lage, Sensorsignale zu erfassen:
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So sind die Endgeräte 20-26 in der Lage, als Sensorsignale Ortungssignale mittels eines GPS-Empfängers (GPS: Global Positioning System) zu empfangen. Das Ortungssignal umfasst mehrere Ortungssignale, die von mehreren Satelliten ausgesendet werden. Jedes Ortungssignal umfasst eine Zeitinformation und eine Ortsinformation, welche die Zeit und den Ort des Satelliten beim Aussenden des Ortungssignals repräsentieren. Anhand der Ortungssignale können die Endgeräte 20-26 eine Endgerät-Ortsinformation, welche den Ort des Endgeräts repräsentiert, ermitteln.
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Zudem sind die Endgeräte 20-26 in der Lage, Beschleunigungssignale mittels eines Beschleunigungssensors zu erfassen, wobei der Beschleunigungssensor in dem jeweiligen Endgerät 20-26 integriert ist.
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Gemäß dem ersten, in 1 gezeigten und zweiten, in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird bei den Fahrgästen 11-16 in einem Verfahrensschritt A abgefragt, ob der jeweilige Fahrgast einer Verwendung der Sensorsignale durch den Betreiber des Fahrzeugs 1 zustimmt. Hierfür wird dem Fahrgast 11-16 ein elektronisches Zustimmungsformular auf einer Anzeige des Endgeräts 21-16 angezeigt. Durch Betätigen eines Zustimmungs-Buttons (insbesondere eines auf der Anzeige angezeigten Touch-Buttons) kann der Fahrgast 11-16 der Verwendung zustimmen. Für die folgende Beschreibung des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels wird angenommen, dass jeder der Fahrgäste 11-16 seine Zustimmung zur Verwendung der Sensorsignale erteilt.
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Während des Betriebs des Fahrzeugs 1, insbesondere während einer Fahrt des Fahrzeugs 1 entlang der Strecke 19, werden die Sensorsignale mittels der Endgeräte 20-26 in einem Verfahrensschritt B erfasst. Die Fahrt umfasst insbesondere eine Fahrt von einer Starthaltestelle zu einer Endhaltestelle mit mehreren Zwischenhalten.
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Gemäß dem in 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Verfahrensschritt B1 Ortungssignale von den Endgeräten 20-26 empfangen. In einem Verfahrensschritt C1 wird eine Endgerät-Ortsinformation, welche den Ort des jeweiligen Endgeräts repräsentiert, ermittelt. Das Ermitteln C1 wird von jedem der Endgeräte 20-26 oder einer Teilmenge der Endgeräte 20-26 durchgeführt, sodass eine Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen zur Verfügung steht. Für die folgende Beschreibung des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels wird angenommen, dass von jedem Endgerät 20-26 eine Endgerät-Ortsinformation ermittelt wird.
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Zudem kann den Endgerät-Ortsinformationen jeweils eine Zeitinformation (beispielsweise als Zeitstempel), welche den Zeitpunkt des jeweiligen Ermittelns der Endgerät-Ortsinformation repräsentiert, zugeordnet werden. Anhand der Änderung des Ortes des Endgeräts pro Zeiteinheit kann zusätzlich eine Geschwindigkeit des Endgeräts ermittelt und eine entsprechende Endgerät-Geschwindigkeitsinformation erzeugt werden.
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Die Endgerät-Ortsinformationen werden in einem Verfahrensschritt D an eine landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 übertragen. Zudem können die Endgerät-Geschwindigkeitsinformationen an die landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 übertragen werden. Die Übertragung erfolgt drahtlos, beispielsweise unter Anwendung eines Funkstandards. So können die Informationen beispielsweise über ein Mobilfunknetz ausgehend von den Endgeräten an die landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 übertragen werden. Die landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 umfasst ein landseitiges Server-System 31, beispielsweise ein cloudbasiertes Server-System 31.
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Insbesondere werden Endgerät-Ortsinformationen während der Fahrt des Fahrzeugs 1 kontinuierlich ermittelt und in regelmäßigen zeitlichen Abständen (zyklisch) an die landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 übertragen.
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Der Datenverarbeitungseinrichtung 30 stehen somit nach einer Fahrt des Fahrzeugs 1, beispielsweise am Ende eines Betriebstags, eine Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen zu jedem Endgerät 20-26 zur Verfügung. Die Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen bildet einen Grunddatensatz pro Endgerät.
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Der Datenverarbeitungseinrichtung 30 werden zudem Informationen zu einem Fahrplan des Fahrzeugs 1 sowie vorhandene Ortsinformationen, wie der Ort der Start- und Endhaltestelle der Fahrt, zur Verfügung gestellt. Anhand des Fahrplans können Endgerät-Ortsinformationen eines zeitlichen Bereichs aus dem jeweiligen Grunddatensatz extrahiert werden. Anhand der Ortsinformation der Start- und Endhaltestelle kann ein örtlicher Bereich aus dem Grunddatensatz extrahiert werden. Die extrahierten Endgerät-Ortsinformationen eines Endgeräts bilden einen extrahierten Grunddatensatz zu dem Endgerät. Als örtlicher Bereich kann der Bereich zwischen Start- und Endhaltestelle oder ein Bereich zwischen zwei beliebigen Haltestellen der Strecke extrahiert werden.
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Weiter werden die extrahierten Endgerät-Ortsinformationen auf mehrere Zeitintervalle verteilt: So wird auf Basis des Fahrplans die Dauer der Fahrt zwischen Start- und Endhaltestelle in mehrere Zeitintervalle unterteilt, wobei jedes Zeitintervall beispielsweise eine Dauer von einer Sekunde aufweist. Die Endgerät-Ortsinformationen des extrahierten Grunddatensatzes werden einem jeweiligen Zeitintervall zugeordnet. So wird beispielsweise eine der Endgerät-Ortsinformationen, die innerhalb der ersten Sekunde nach dem Beginn der Fahrt an der Starthaltestelle ermittelt werden, einem ersten Zeitintervall (0s bis 1s) zugeordnet. Die Endgerät-Ortsinformationen, die innerhalb der zweiten Sekunde ermittelt werden, werden einem zweiten Zeitintervall (1s bis 2s) zugeordnet, etc.
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Anhand von mehreren Endgerät-Ortsinformationen mehrerer Endgeräte 20-26 eines Zeitintervalls wird eine Fahrzeug-Ortsinformation in einem Verfahrensschritt E1 ermittelt, welche einen Ort des Fahrzeugs (als physikalische Größe) repräsentiert. Dazu wird in einem Verfahrensschritt EE1 als Fahrzeug-Ortsinformation ein Erwartungswert (insbesondere ein Mittelwert) der Endgerät-Ortsinformationen der Mehrzahl von Endgeräten des jeweiligen Zeitintervalls berechnet. Bei der Berechnung des Erwartungswerts wird als Verteilungsdichte eine konstante Verteilung von Personen entlang einer vorgegebenen Länge des Fahrzeugs in Bewegungsrichtung berücksichtigt.
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Zusätzlich zu dem Erwartungswert werden weitere statistische Kenngrößen, wie beispielsweise die Standardabweichung und die Streubreite berechnet. Die Ermittlung der Fahrzeug-Ortsinformation erfolgt für jedes Zeitintervall zwischen Start- und Endhaltestelle.
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Anhand der für jedes Zeitintervall ermittelten Fahrzeug-Ortsinformationen wird in einem Verfahrensschritt F eine Streckeninformation in Bezug auf die von dem Fahrzeug 1 befahrene Strecke berechnet: So werden beispielsweise unter Verwendung von Interpolationsmethoden anhand der Fahrzeug-Ortsinformationen
- - Steigungsinformationen, welche eine Steigung der Strecke an einem vorgegebenen Ort entlang der Strecke repräsentieren,
- - Kurveninformationen, wie Kurvenradien, die eine Kurve der Strecke charakterisieren,
- - Tunnelinformationen, die einen Tunnel entlang der Strecke charakterisieren, und
- - Haltestelleninformationen, die eine sich an der Strecke befindliche Haltestelle repräsentieren ermittelt.
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Die ermittelten Streckeninformationen dienen in einem Verfahrensschritt G zum Ergänzen einer vorhandenen Streckeninformation. Beispielsweise wird eine vorhandene Streckeninformation, die auf Basis einer vorherigen Fahrt ermittelt wurde, mittels der aktuellen Streckeninformation ergänzt.
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In einem Verfahrensschritt H werden die Streckeninformationen auf eine fahrzeugseitige Datenverarbeitungseinrichtung 40 übertragen. Für die Übertragung per Funk ist beispielsweise eine landseitige Funkschnittstelle 61 und eine fahrzeugseitige Funkschnittstelle 62 vorgesehen. Die Streckeninformation kann für den weiteren Betrieb des Fahrzeugs 1 beispielsweise im Rahmen der Antriebs- und/oder Bremssteuerung bei einer zukünftigen Fahrt des Fahrzeugs 1 verwendet werden.
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Die Verfahrensschritte D bis G können für eine oder mehrere weitere Fahrten wiederholt werden, um eine iterative Verbesserung der Genauigkeit der Streckeninformation zu Erzielen.
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Gemäß dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Verfahrensschritt B1 Ortungssignale von den Endgeräten 20-26 empfangen. In einem Verfahrensschritt B2 werden zudem Beschleunigungssignale mittels eines Beschleunigungssensors des jeweiligen Endgeräts 20-26 erfasst.
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In einem Verfahrensschritt C1 wird eine Endgerät-Ortsinformation, wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, ermittelt. In einem Verfahrensschritt C2 wird eine Endgerät-Beschleunigungsinformation, welche eine Beschleunigung des jeweiligen Endgeräts repräsentiert, anhand des erfassten Beschleunigungssignals des jeweiligen Endgeräts ermittelt. Das Ermitteln C2 wird von jedem der Endgeräte 20-26 oder einer Teilmenge der Endgeräte 20-26 durchgeführt, so dass eine Mehrzahl von Endgerät-Beschleunigungsinformationen zur Verfügung steht. Für die folgende Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels wird angenommen, dass von jedem Endgerät 20-26 eine Endgerät-Ortsinformation und eine Endgerät-Beschleunigungsinformation ermittelt wird.
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Zudem wird den Endgerät-Ortsinformationen und Endgerät-Beschleunigungsinformationen jeweils eine Zeitinformation (beispielsweise als Zeitstempel) zugeordnet, welche den Zeitpunkt des jeweiligen Ermittelns der Endgerät-Ortsinformation und Endgerät-Beschleunigungsinformation repräsentiert.
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Die Endgerät-Ortsinformationen und Endgerät-Beschleunigungsinformationen werden gemeinsam mit den zugeordneten Zeitinformationen in einem Verfahrensschritt DD an eine landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 übertragen. Insbesondere werden Endgerät-Ortsinformationen und Endgerät-Beschleunigungsinformationen während der Fahrt des Fahrzeugs 1 kontinuierlich ermittelt und in regelmäßigen zeitlichen Abständen (zyklisch) an die landseitige Datenverarbeitungseinrichtung 30 übertragen.
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Der Datenverarbeitungseinrichtung 30 stehen somit nach einer Fahrt des Fahrzeugs 1, beispielsweise am Ende eines Betriebstags, Endgerät-Ortsinformationen und Endgerät-Beschleunigungsinformationen für die Endgeräte 20-26 zur Verfügung. Die Mehrzahl von Endgerät-Ortsinformationen und Endgerät-Beschleunigungsinformationen bilden einen Grunddatensatz pro Endgerät.
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Der Datenverarbeitungseinrichtung 30 werden zudem Informationen zu einem Fahrplan des Fahrzeugs 1 sowie vorhandene Ortsinformationen, wie der Ort der Start- und Endhaltestelle der Fahrt, zur Verfügung gestellt. Anhand des Fahrplans können Endgerät-Ortsinformationen und -Beschleunigungsinformationen eines zeitlichen Bereichs aus dem Grunddatensatz extrahiert werden. Anhand der Ortsinformation der Start- und Endhaltestelle kann ein örtlicher Bereich aus dem Grunddatensatz extrahiert werden. Die extrahierten Endgerät-Ortsinformationen und -Beschleunigungsinformationen eines Endgeräts bilden einen extrahierten Grunddatensatz für das Endgerät. Als örtlicher Bereich kann der Bereich zwischen Start- und Endhaltestelle oder ein Bereich zwischen zwei beliebigen Haltestellen der Strecke extrahiert werden.
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Weiter werden die extrahierten Endgerät-Ortsinformationen und Endgerät-Beschleunigungsinformationen auf mehrere Zeitintervalle in analoger Weise, wie in Bezug auf 2 beschrieben verteilt.
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Wie in Bezug auf 2 beschrieben, wird eine Fahrzeug-Ortsinformation ermittelt (Verfahrensschritt E1 und EE1). In analoger Weise wird anhand von mehreren Endgerät-Beschleunigungsinformationen mehrerer Endgeräte 20-26 eines Zeitintervalls eine Fahrzeug-Beschleunigungsinformation in einem Verfahrensschritt E2 ermittelt, welche eine Beschleunigung des Fahrzeugs (als physikalische Größe) repräsentiert. Dazu wird in einem Verfahrensschritt EE2 als Fahrzeug-Beschleunigungsinformation ein Erwartungswert (insbesondere ein Mittelwert) der Endgerät-Beschleunigungsinformationen der Mehrzahl von Endgeräten des jeweiligen Zeitintervalls berechnet. Insbesondere wird der Erwartungswert einer vertikalen Beschleunigung des Fahrzeugs (in z-Richtung) ermittelt. Zusätzlich zu dem Erwartungswert werden weitere statistische Kenngrößen, wie beispielsweise die Standardabweichung und die Streubreite berechnet.
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Anhand der für jedes Zeitintervall ermittelten Fahrzeug-Beschleunigungsinformation in Kombination mit der ermittelten Fahrzeug-Ortsinformation und der zugeordneten Zeitinformation wird in einem Verfahrensschritt FF als Streckeninformation eine Wartungsinformation, welche einen zu wartenden Streckenabschnitt der Strecke repräsentiert, ermittelt.
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Die ermittelte Wartungsinformation dienen in einem Verfahrensschritt J als Hinweis für einen Streckenbetreiber, dass eine Wartung des Streckenabschnitts vorzunehmen ist.
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Das vorstehend beschriebene zweite Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere für die Ermittlung eines zu wartenden Streckenabschnitts mit einer Länge von mehreren Metern vorzugsweise eine Länge, die größer als die Länge des Schienenfahrzeugs ist. Für die Ermittlung eines vergleichsweise kurzen Streckenabschnitts, insbesondere einer Stelle der Strecke, die in Fahrtrichtung gesehen kürzer als die Länge des Schienenfahrzeugs ist, kann zudem das Folgende berücksichtigt werden: Die im Fahrzeug vorhandenen Endgeräte erfahren beim Überfahren der Stelle eine Beschleunigung in vertikaler Richtung (als kurzes Ruckeln). Der Zeitpunkt, an dem die Beschleunigung mittels des Endgeräts erfahren und erfasst wird, hängt somit von dem Ort des Endgeräts innerhalb des Fahrzeugs ab. So erfährt ein in Fahrtrichtung vorn befindliches Endgerät die Beschleunigung früher als ein in Fahrtrichtung hinten befindliches Endgerät. Dieser Aspekt kann bei der Ermittlung der Wartungsinformation berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der Ort des Endgeräts innerhalb des Fahrzeugs ermittelt und bei der Ermittlung der Wartungsinformation berücksichtigt werden.
