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Die Erfindung betrifft eine Warnvorrichtung für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Warnvorrichtung soll andere Verkehrsteilnehmer vor einer möglichen Kollision mit einem Schienenfahrzeug warnen.
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Bisher werden andere Verkehrsteilnehmer vor Kollisionen mit herannahenden Schienenfahrzeugen insbesondere durch optische Warnungen an Bahnübergängen gewarnt. Diese Warn- bzw. Blinklichter werden durch Signale aktiviert, die von dem herannahenden Schienenfahrzeug bei einer Annäherung an einen Bahnübergang ausgelöst, bzw. von Fahrer eines Schienenfahrzeuges aktiviert werden.
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Im Zuge verbesserter Kommunikationsmöglichkeiten moderner Kraftfahrzeuge wurden auch Lösungen zur verbesserten Kollisionswarnung vorgeschlagen. So ist beispielsweise aus der
WO 2018/013272 A1 ein Kollisionserfassungssystem bekannt, bei dem ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs, welches sich auf einen Bahnübergang zu bewegt, mithilfe einer straßenseitigen Kommunikationseinheit vor einem herannahenden Schienenfahrzeug gewarnt wird. Dazu werden von der straßenseitigen Kommunikationseinheit Informationen zur Position und Geschwindigkeit des herannahenden Schienenfahrzeugs an eine Steuereinrichtung in dem Kraftfahrzeug gesendet, infolgedessen werden in dem Kraftfahrzeug optische und akustische Warnungen ausgegeben. Dennoch ist dadurch eine Kollision nicht sicher zu verhindern, da die Sichtbarkeit und Auffälligkeit der Warnung für andere Verkehrsteilnehmer als nicht optimal beschrieben werden kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Warnvorrichtung für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Warnvorrichtung für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Demnach wird eine Warnvorrichtung für ein Schienenfahrzeug beansprucht, die dazu eingerichtet ist eine Kollisionsgefahr zwischen dem Schienenfahrzeug und einem anderen Verkehrsteilnehmer zu ermitteln. Mithilfe der Warnvorrichtung können andere Verkehrsteilnehmer also vor dem Schienenfahrzeug gewarnt werden, wodurch tatsächliche Kollisionen verhindert werden können. Zur Ermittlung der Kollisionsgefahr können die Positionen und Fahrgeschwindigkeiten des Schienenfahrzeugs und der anderen Verkehrsteilnehmer beispielsweise mithilfe eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems (bspw. GPS, Galileo) bestimmt werden. Die Information über die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs kann jedoch auch über eine geeignete Schnittstelle von einer Fahrzeugsteuereinrichtung des Schienenfahrzeugs abgerufen werden. Mit weiteren Informationen über den Verlauf von Schienenwegen und Straßen, sowie deren Kreuzungsstellen lässt sich für jede Verkehrssituation ermitteln, ob eine Kollisionsgefahr bzw. ein Kollisionsrisiko vorliegt. Die Warnvorrichtung kann für die Ermittlung einer Kollisionsgefahr beispielsweise einen Prozessor (Central Processing Unit, CPU) und damit verbundene Datenspeicher aufweisen, in denen verschiedene Programme, Algorithmen und Daten zur Berechnung einer Kollisionsgefahr abrufbar gespeichert sind.
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Des Weiteren ist die Warnvorrichtung dazu eingerichtet abhängig von der ermittelten Kollisionsgefahr eine Warnung an zumindest einen anderen Verkehrsteilnehmer auszugeben. Das bedeutet, dass nur dann, wenn eine Kollision bevorsteht eine Warnung gezielt an die anderen Verkehrsteilnehmer ausgegeben wird. Dazu soll die Warnvorrichtung in der Lage sein, mit einem Steuergerät des zumindest einen anderen Verkehrsteilnehmers zu kommunizieren. Das heißt, dass die Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs direkt mit dem Steuergerät des anderen Verkehrsteilnehmers kommunizieren kann, und nicht über eine straßenseitige Kommunikationseinheit, wie im Stand der Technik bekannt.
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Gerade in den vergangenen Jahren sind beispielsweise unter der Abkürzung V2X viele Kommunikationslösungen und -einrichtungen für Fahrzeuge entwickelt und bekannt gemacht worden, um eine stärkere Vernetzung der Verkehrsteilnehmer zu ermöglichen und zu verbessern. Daher werden künftig neue Kraftfahrzeuge verstärkt mit Steuergeräten ausgerüstet sein, die eine Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern ermöglichen. Ein solches Steuergerät kann dann ohne weiteren Geräteaufwand mit der vorgeschlagenen Warnvorrichtung eines Schienenfahrzeugs eingesetzt werden.
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Vorzugsweise ist die Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs dazu eingerichtet, Signale zur Ausgabe einer ersten optischen Warnung in einem Kraftfahrzeug des anderen Verkehrsteilnehmers an das Steuergerät des Kraftfahrzeugs auszugeben und gleichzeitig eine zweite optische Warnung außerhalb des Kraftfahrzeugs auszugeben. Dazu umfasst die Warnvorrichtung eine Ausgabeeinrichtung, um die zweite optische Warnung auszugeben. Das heißt, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs sowohl in seinem Fahrzeug, als auch außerhalb des Fahrzeugs gewarnt wird, wodurch die Warnwirkung erheblich verstärkt wird. Vorteilhaft werden die erste und die zweite optische Warnung gleichzeitig angezeigt.
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Der Fahrer kann in seinem Kraftfahrzeug durch die Anzeige der ersten optischen Warnung auf dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs gewarnt werden. Die erste optische Warnung kann beispielsweise auf dem Bildschirm eines Navigationsgerätes ausgegeben werden. Vorzugsweise kann die erste optische Warnung als blinkendes Signal dargestellt werden, um den Warneffekt weiter zu erhöhen. Auch eine farbliche Hervorhebung, insbesondere durch eine rote Darstellung eines Warnsymbols kann den Warneffekt erhöhen. Darüber hinaus kann auf dem Bildschirm des Navigationsgerätes ein vergrößerter Ausschnitt der Landkarte angezeigt werden, in dem der Schienenweg des Schienenfahrzeugs und die Position des berechneten potentiellen Kollisionsortes hervorgehoben ist.
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Die zweite optische Warnung außerhalb des Kraftfahrzeugs kann durch eine Projektion eines Warnsignals auf die Fahrbahn des Kraftfahrzeugs erfolgen. Besonders geeignet sind dabei bekannte, singuläre Warnsignale wie z.B. ein Stoppschild eine rote Ampeldarstellung oder eine Schranke, die auf der Fahrbahn im Sichtfeld des Fahrers des Kraftfahrzeugs abgebildet werden. Zur besseren Erkennbarkeit kann das auf die Fahrbahn projizierte Warnsignal optisch verzerrt werden, sodass der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Warnzeichen als dreidimensionales Warnzeichen wahrnimmt.
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Weiter verstärkt wird die Warnwirkung, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführung die zweite optische Warnung außerhalb des Kraftfahrzeugs in Form eines Hologramms dargestellt wird. Bei der reinen Projektion der zweiten optischen Warnung auf die Fahrbahn kann deren Auffälligkeit beschränkt werden durch Schmutz, Wasser, Sonneneinstrahlung und eine beschränkte Reflexionsfähigkeit der Fahrbahnoberfläche. Dieser Nachteil kann durch die Darstellung der zweiten optischen Warnung als Hologramm vermieden werden. Die dreidimensionale Darstellung eines Warnsymbols bewirkt, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs bildlich in den dreidimensional dargestellten Gegenstand fährt, beispielsweise in eine Schranke. Dadurch kann eine erheblich verbesserte Warnwirkung erzielt und das Kollisionsrisiko dadurch verringert werden.
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Verfahren zur Darstellung eines Hologramms sind an sich bekannt. Ein Hologramm erscheint dabei als ein in der Luft schwebendes dreidimensionales Bild, bei der vorliegenden Anwendung beispielsweise als Stoppschild oder als Schranke. Für das Hologramm sind drei Komponenten des Lichts erforderlich. Die Intensität (Amplitude) und die Farbe (Frequenz) sind durch das Betrachten eines normalen Fotos bekannt. Mit der dritten Komponente des Lichts - der Phase - lässt sich ein Hologramm darstellen. Die Phase beschreibt den Schwingungszustand einer Lichtwelle im Raum und Zeit. Die verschiedenen Laufzeiten bis zum darzustellenden Objekt im Fokuspunkt bringen die Informationen und ergeben damit die dreidimensionale Darstellung des Bildes.
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Für ein solches Hologramm im freien Raum wird die Luft in der Projektionsebene ionisiert, es entsteht ein Plasma (Dichteunterschied). Plasma ist Materie mit einem ausreichend hohen Anteil an freien Ionen und Elektronen, also hoher Ionisation. Das Plasma gibt seine Energie in Form von Licht ab, deren Frequenz im sichtbaren Bereich für das menschliche Auge liegt.
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Vorzugsweise umfasst die genannte Ausgabeeinrichtung einen Ultrakurzpulslaser, insbesondere einen Femtosekundenlaser. Mithilfe eines solchen Ultrakurzpulslasers lässt sich beim Erzeugen des Plasmas im Fokuspunkt der Energieeintrag sehr gering halten, da die Impulsdauer bei einem Femtosekundenlaser extrem kurz ist, liegt dieser Impuls beispielsweise im Bereich von 30 - 100 Femtosekunden.
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Zusätzlich kann die Aufmerksamkeit des Fahrers des Kraftfahrzeugs auf die drohende Kollisionsgefahr gelenkt werden, wenn die Warnvorrichtung dazu eingerichtet ist, auch Signale zur Ausgabe einer akustischen Warnung in dem Kraftfahrzeug an das Steuergerät des Kraftfahrzeugs auszugeben. Eine solche akustische Warnung kann beispielsweise über die Sprachausgabe eines Navigationssystems ausgegeben werden. Dabei können standardisierte Warnansagen verwendet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den nachfolgenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Dabei zeigen die
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- 1 eine Verkehrssituation mit einem Schienenfahrzeug umfassend eine erfindungsgemäße Warnvorrichtung in der Form eines zur besseren Erkennbarkeit optisch verzerrten Warnzeichens (quasi 3 D-Darstellung) in einer Draufsicht,
- 2 eine weitere Verkehrssituation mit einem Schienenfahrzeug umfassend die erfindungsgemäße Warnvorrichtung in einer Draufsicht,
- 3 eine weitere Verkehrssituation mit einem Schienenfahrzeug umfassend die erfindungsgemäße Warnvorrichtung in einer Draufsicht, wobei die Warnvorrichtung derart gestaltet ist, dass ein im Raum stehend Stoppschild für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges wie eine Wand erscheint (3D-Darstellung) und
- 4 die Verkehrssituation aus der 3 in einer Seitenansicht.
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In der dargestellten Verkehrssituation befindet sich ein Schienenfahrzeug 1 in der Anfahrt zu einer Kreuzungsstelle, an der sich der Schienenweg 8 des Schienenfahrzeugs 1 mit einer Straße 9 kreuzt. Zur gleichen Zeit nähert sich ein anderer Verkehrsteilnehmer hier in einem Kraftfahrzeug 6 auf der Straße 9 der Kreuzungsstelle. Die Kreuzungsstelle ist vorliegend ein unbeschrankter Bahnübergang, wie in der Praxis z.B. im Straßenbahnbetrieb üblich. Die erfindungsgemäße Warnvorrichtung dient dazu das Kollisionsrisiko zwischen dem Schienenfahrzeug 1 und dem Kraftfahrzeug 6 in einer solchen Situation zu verringern.
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Dazu sendet die Warnvorrichtung Signale zur Ausgabe einer ersten optischen Warnung 3 in dem Kraftfahrzeug 6 an ein Steuergerät 5 des Kraftfahrzeugs 6. Die Warnvorrichtung weist demnach zumindest eine Schnittstelle auf, über die sie mit einem Steuergerät 5 des Kraftfahrzeugs 6 signalübertragend kommunizieren kann. Die entsprechende erste optische Warnung 3 wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 6 auf einem Bildschirm in seinem Kraftfahrzeug 6 angezeigt. Dies kann beispielsweise neben einem freien Anzeigefeld im Armaturenbrett ebenfalls der Bildschirm sein, auf dem auch Navigationsinformationen angezeigt werden. Die erste optische Warnung 3 kann aber auch an einem sogenannten Head-up-Display in dem Kraftfahrzeug 6 angezeigt werden. Gleichzeitig wird von dem Schienenfahrzeug 1 aus einer Ausgabeeinrichtung unter dem Dom der Warnvorrichtung 2 eine zweite optische Warnung 4 außerhalb des Kraftfahrzeugs 6 ausgegeben. Die zweite optische Warnung 4 ist in diesem Fall eine Projektion eines Stoppschildes auf die Straße 9, in einem Straßenabschnitt der im Blickfeld des Fahrers des Kraftfahrzeugs 6 liegt. Die Ausgabeeinrichtung 2 kann die Projektionsrichtung verändern, sodass die Projektion der optischen Warnung auf der Straße 9 auch während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 im Blickfeld des Fahrers des Kraftfahrzeugs 6 gehalten werden kann. Dazu kann die Ausgabeeinrichtung 2 beispielsweise schwenkbar um eine Vertikalachse auf dem Dach des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet sein. Durch die zweifache Warnung in und außerhalb des Kraftfahrzeugs 6 wird die Aufmerksamkeit des Fahrers erhöht. Der Fahrer kann die Kollisionsgefahr früher und zuverlässiger erkennen und entsprechend reagieren. Dadurch wird das Kollisionsrisiko minimiert.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausgabevorrichtung an einer erhöhten Stelle, insbesondere auf dem Dach, des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet, um einen günstigen Projektionswinkel für die Ausgabe der zweiten optischen Warnung 4 zu erzielen. Da Schienenfahrzeuge häufig in zwei Fahrtrichtungen eingesetzt werden, ist es vorteilhaft jeweils eine Ausgabevorrichtung 2 im Bereich jedes Fahrzeugendes anzuordnen, wie u.a. in der 1 gezeigt.
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Die zweite optische Warnung 4 kann einfach an verschiedene Verkehrssituationen und länderspezifische Anforderungen angepasst werden, indem von der Ausgabeeinrichtung verschiedene Warnsymbole als Warnung ausgegeben werden. Die 2 zeigt beispielsweise die Ausgabe einer Schranke, welches auf die Straße 9 projiziert wird. Hier ist bereits eine dreidimensionale Darstellung, wie im Folgenden beschrieben vorstellbar.
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Neben der 2 zeigen auch die 3 und 4 die Verkehrssituation mit einer weiter verbesserten Warnvorrichtung eines Schienenfahrzeugs 1. Diese weiter verbesserte Warnvorrichtung ist in der Lage die zweite optische Warnung 4 in Form eines Hologramms 7 darzustellen. Dazu umfasst die Ausgabeeinrichtung 4 in diesem Ausführungsbeispiel einen Ultrakurzpulslaser (z.B. Femtosekundenlaser) zum Erzeugen eines Plasmas, mit dessen Hilfe das Hologramm 7 erzeugt wird. Die zweite optische Warnung 4 wird also im Blickfeld des Fahrers des Kraftfahrzeugs 6 räumlich, das heißt dreidimensional, dargestellt. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 6 fährt in der dargestellten Verkehrssituation quasi in das im Raum stehende Stoppschild hinein, wenn er nicht vorher reagiert und das Kraftfahrzeug 6 abbremst und anhält. Auf diese Weise wird der Warneffekt signifikant erhöht und das Kollisionsrisiko weiter vermindert.
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Anstatt des in der 3 und 4 dargestellten Stoppschildes kann beispielsweise auch eine Schranke mit Behang (Unterfahrschutz) z.B. in Form von „herabhängenden“ Fahnen als zweite optische Warnung 4 angezeigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schienenfahrzeug
- 2
- Ausgabeeinrichtung
- 3
- Erste optische Warnung
- 4
- Zweite optische Warnung
- 5
- Steuergerät
- 6
- Kraftfahrzeug
- 7
- Hologramm
- 8
- Schienenweg
- 9
- Straße
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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