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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zielbremsen eines Fahrzeugs, insbesondere ein Verfahren zum Zielbremsen eines Schienenfahrzeugs an einer Haltestelle.
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Stand der Technik
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Der Betrieb von Fahrzeugen, insbesondere spurgebundenen Fahrzeugen, bringt häufig die Herausforderung mit sich, dass diese Fahrzeuge an definierten Punkten anhalten müssen. Bei Schienenfahrzeugen oder auch bei automatisierten Bussen kann es beispielsweise erforderlich sein, dass eine Tür des Schienenfahrzeugs oder des automatisierten Busses genau vor einer zugehörigen Tür einer Bahnsteigbegrenzung zum Stehen kommen muss, um ein reibungsloses Aussteigen der Passagiere zu gewährleisten. Beim Betrieb von Schienenfahrzeugen kann es auch zu der Situation kommen, dass das Schienenfahrzeug derart zum Halten kommen muss, dass eine Tür des Schienenfahrzeugs genau vor einer Rollstuhlfahrerrampe zum Halten kommt. Komponenten des Schienenfahrzeugs bzw. des automatisierten Busses, wie beispielsweise die Türen, müssen also passgenau zu Komponenten der Haltestelleninfrastruktur, wie beispielsweise den Aussparungen in einer Trennwand zwischen Fahrspur und Haltestelle oder einer Rollstuhlfahrerrampe zum Stehen kommen, auch wenn Schienenfahrzeuge bzw. Busse verschiedener Typen eingesetzt werden. Gerade beim Einsatz verschiedener Fahrzeugtypen kann die Position, an der die Spitze des Fahrzeugs zum Halten kommt, abhängig vom Fahrzeugtyp erheblich schwanken. Bei Schienenfahrzeugen ist es daher üblich, verschiedene Haltmarkierungen entlang einer Haltestelle anzubringen, so dass ein Fahrer des Schienenfahrzeugs ungefähr an der zu seinem Fahrzeugtyp passenden Halteposition zum Halten kommen kann. Dieses Verfahren wird manuell durchgeführt und ist mit erheblicher Ungenauigkeit verbunden.
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Vor allem aus dem Bereich von Stadtbahnen bzw. Metros ist bekannt, dass Zielbremsungen unter Verwendung von RFID-Transpondernologie durchgeführt werden. Innerhalb eines Gleiskörpers wird dabei vor einer Haltestelle ein RFID-Referenzpunkt bzw. eine Balise platziert. Beim Überfahren dieses Referenzpunktes wird ein Verfahren zum Unterstützen des zielgenauen Anhaltens des Fahrzeugs gestartet. Ausgehend von dem Referenzpunkt wird anhand von Radumdrehungen die zu fahrende Reststrecke des Schienenfahrzeugs bestimmt und dem Fahrer des Schienenfahrzeugs angezeigt. Durch Vergleich mit einem hinterlegten Wert kann der Fahrer des Schienenfahrzeugs somit unterstützt durch die Entfernungsmessung ab dem Referenzpunkt zielgenau zum Halten kommen. Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass durch den Schlupf von Rädern oder den Verschleiß der Radreifen eine Ungenauigkeit entstehen kann.
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Aus der
DE 102014221710 A1 ist bekannt, ein spezifisches Muster aus Radarreflektoren entlang eines Gleises anzubringen, so dass ein mit einem Radarsensor ausgestattes Schienenfahrzeug beim Zufahren auf das spezifische Radarmuster die Entfernung zu den Reflektoren bestimmen und in Abhängigkeit der Entfernung zu den Reflektoren zum Halten kommen kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass ein spezifisches Muster aus Radarreflektoren in der Schieneninfrastruktur eingebracht werden muss. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Radarreflektoren nicht verdeckt sind, sodass dieses Verfahren bei Schnee oder Laub auf dem Gleis nur bedingt eingesetzt werden kann.
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Es ist bekannt mit Hilfe von GNSS und/oder SLAM sich in einer Karte zu lokalisieren und in der Karte Haltepunkte festzulegen. Ein solches Verfahren benötigt mehrere Sensoren und eine leistungsfähige Recheneinheit auf der der SLAM-Algorithmus abläuft.
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Alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen Reflexionen von zuvor definierten Reflektoren zur Bestimmung einer Restentfernung zwischen einem Fahrzeug und einer Haltestelle verwendet werden, haben den Nachteil, dass diese Verfahren nicht robust gegenüber der Verdeckung der Reflektoren sind. Handelt es sich bei den Reflektoren beispielsweise um Objekte an einem Bahnsteig, besteht die Gefahr, dass diese von wartenden Fahrgästen verdeckt werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Zielbremsen eines Fahrzeugs anzugeben, dass mit möglichst geringem Eingriff in die vorhandene Infrastruktur realisiert werden kann und robust gegen äußere Einflüsse ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zielbremsen eines Fahrzeugs hat den Vorteil, dass nach dem Passieren eines Lokalisierungspunktes durch das Fahrzeug eine Restdistanz des Fahrzeugs zu einem Anhaltepunkt mittels einer fahrzeugseitigen Umfeldsensorik ermittelt wird. Bei einem Anhaltepunkt handelt es sich dabei um eine Position entlang eines beabsichtigten Fahrwegs des Fahrzeugs, an dem ein beliebiger aber eindeutig bestimmter Referenzpunkt des Fahrzeugs bei einem Anhaltevorgang zum Stehen kommen soll. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise bei allen Fahrzeugen verwendet werden, die einem, zumindest im Bereich des Anhaltepunktes, vorgegebenen Fahrweg folgen.
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Vorteilhaft ist, dass die Restdistanz ausgehend von einer Anhaltedistanz ermittelt wird, die dem Lokalisierungspunkt zugeordnet ist. Die Zuordnung der Anhaltedistanz zu dem Lokalisierungspunkt kann beispielsweise durch eine Identifikationsnummer erfolgen, die dem Lokalisierungspunkt zugeordnet ist, so dass mittels der Identifikationsnummer die Anhaltedistanz aus einer Datenbank oder einem Speicher ausgelesen werden kann.
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Vorteilhaft ist, dass es sich bei der Anhaltedistanz um eine fahrzeugspezifische Anhaltedistanz handelt. Somit kann vorteilhafter Weise der Tatsache Rechnung getragen werden, dass verschiedene Fahrzeugtypen unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Somit kann vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass Komponenten, wie beispielsweise Türen, bei Anhaltevorgängen beispielsweise an der gleichen Stelle eines Bahnsteigs zum Stehen kommen.
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Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Lokalisierungspunkt um einen RFID-Transponder oder eine Balise oder eine Landmarke handelt. Es kann sich bei dem Lokalisierungspunkt auch um eine Kombination aus einem RFID-Transponder, einer Balise oder einer Landmarke handeln.
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Vorteilhaft ist, dass die Restdistanz aus einer mit der Umfeldsensorik erfassten Punktwolke ermittelt wird. Die Ermittlung der Restdistanz ist somit nicht auf das Vorhandensein oder die Erkennbarkeit zuvor definierter Objekte bzw. Reflektoren, die mit der Umfeldsensorik erkannt werden können, angewiesen. Durch die Verwendung einer Punktwolke kann die Restdistanz vielmehr dadurch bestimmt werden, dass beliebige, zuvor nicht näher bekannte Objekte beispielsweise Radar- oder Lichtstrahlen reflektieren.
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Vorteilhaft ist, dass die Umfeldsensorik einen Radarsensor und/oder einen Lidarsensor umfasst. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann somit auf Sensorelemente eines ggf. an einem Schienenfahrzeug sowieso vorhandenen Kollisionswarnsystems zurückgegriffen werden.
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Vorteilhaft ist, dass zur Ermittlung der Restdistanz nur Punkte aus der Punktwolke verwendet werden, die stationären Objekten zugeordnet werden. Somit können von bewegten Objekten ausgehende Reflektionen ignoriert werden und die Qualität der Bestimmung der Restdistanz verbessert werden.
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Vorteilhaft ist, dass die Zuordnung der Punkte aus der Punktwolke zu einem stationären Objekt ein Objekttracking umfasst. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung werden solche Punkte aus der Punktwolke ignoriert, von denen mittels eines Objekttrackings bekannt ist, dass es sich um bewegte Objekte handelt.
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Vorteilhaft ist, dass die Ermittlung der Restdistanz die Berücksichtigung eines Kurvenradius eines Fahrwegs, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, umfasst.
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Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Schienenfahrzeug, so handelt es sich bei dem Fahrweg um ein Gleis.
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Vorteilhaft ist, dass der Kurvenradius mittels einer fahrzeugseitigen Kamera ermittelt wird. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Schienenfahrzeug, kann in besonders vorteilhafter Weise mittels einer Kamera der Radius des Gleises erfasst werden.
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Vorteilhaft ist, dass der Kurvenradius aus einer Winkeländerung der Punktwolke ermittelt wird. Fährt das Fahrzeug durch eine Kurve, so ändert sich ein horizontaler Anteil aller Winkel zu den Punkten, die ansonsten die Merkmale von Reflexionen von feststehenden Objekten haben, synchron. Aus dieser synchronen Winkeländerung kann daher vorteilhafter Weise darauf geschlossen werden, dass das Fahrzeug eine Kurve durchfährt.
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Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Schienenfahrzeug handelt und dass das Schienenfahrzeug unter Verwendung der Restdistanz an dem Anhaltepunkt, der einer Haltestelle zugeordnet ist, zum Stehen gebracht wird. In vorteilhafter Ausgestaltung wird das Schienenfahrzeug unter Verwendung eines automatischen Bremsverfahrens zum Stehen gebracht. In alternativer Ausgestaltung wird das Schienenfahrzeug durch manuelle Betätigung einer Bremseinrichtung, beispielsweise durch einen Fahrer des Schienenfahrzeugs, zum Stehen gebracht. Dem Fahrer des Schienenfahrzeugs wird in dieser alternativen Ausgestaltung die Restdistanz angezeigt.
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, sowie ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit abläuft. Vorteilhaft ist außerdem ein Speichermedium auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgestellt. Dabei zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- 1a Eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs, das unter Verwendung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Haltestelle zum Halten gebracht wird,
- 1b Eine weiter schematische Darstellung des Schienenfahrzeugs, das an der Haltestelle zum Halten gebracht wird,
- 2 Eine schematische Darstellung eines Ablaufs des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1a zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs (10), das unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer definierten Halteposition an einem Bahnsteig (20) einer Haltestelle zum Stehen kommen soll. Das Schienenfahrzeug (10) umfasst eine Tür (11), eine Umfeldsensorik (12), die wiederum einen Radarsensor (12a), einen Lidarsensor (12b) und eine Kamera (12c) umfasst. Das Schienenfahrzeug (10) umfasst außerdem ein Steuergerät (15), einen Antenne (16) sowie eine Bremsvorrichtung (18). Die Umfeldsensorik (12), die Antenne (16) sowie die Bremsvorrichtung (18) stehen über Signalleitungen mit dem Steuergerät (15) in Verbindung.
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Das Schienenfahrzeug (10) befährt ein Gleis (28), wobei die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (10) durch den Pfeil mit Bezugszeichen 26 angegeben ist. Neben dem Gleis (28) befindet sich der Bahnsteig (20) einer Haltestelle. Auf dem Bahnsteig (20) befindet sich ein Türabschnitt (21), vor dem die Tür (11) des Schienenfahrzeugs (10) zum Stehen kommen soll, wenn das Schienenfahrzeug (10) am Bahnsteig (20) der Haltestelle hält. Bei dem Türabschnitt (21) kann es sich beispielsweise um eine Aussparung einer Trennwand zwischen Bahnsteig (20) und Gleis (28) handeln. Bei dem Türabschnitt (21) kann es sich alternativ beispielsweise um eine taktile Markierung am Boden des Bahnsteigs (20) handeln, die blinden Fahrgästen anzeigt, dass in diesem Bereich die Tür (11) des Schienenfahrzeugs (10) befindlich sein wird, wenn das Schienenfahrzeugs (10) am Bahnsteig (20) hält. Am Gleis (28) befindet sich eine Balise (25). In Abhängigkeit des Typs des Schienenfahrzeugs (10) ist ein Anhaltepunkt (22) definiert. Der Anhaltepunkt (22) kann beispielsweise so definiert sein, dass die Tür (11) des Schienenfahrzeugs (10) genau vor dem Türabschnitt (21) zum Stehen kommt, wenn die Spitze des Schienenfahrzeugs (10) genau am Anhaltepunkt (22) zum Stehen kommt. Der Anhaltepunkt (22) ist somit abhängig vom Fahrzeugtyp des Schienenfahrzeugs (10) und abhängig vom einer Ausgestaltung des Bahnsteigs (20). Die Position des Anhaltepunkts (22) kann für jeden Fahrzeugtyp zusammen mit einer Identifikationsnummer der Balise (25) in einer Datenbank hinterlegt werden. Der Abstand zwischen der Balise (25) und dem Anhaltepunkt (22) definiert die Anhaltedistanz (24), die eine Funktion des Fahrzeugtyps darstellt, aber ansonsten konstant ist. Am Bahnsteig (20), am Gleis (28) oder in der Umgebung befinden sich Reflektionsobjekte (27), bei denen es sich um beliebige Objekte handelt, die eine von der Umfeldsensorik (12) erfassbare Reflektion ergeben. Insbesondere kann es sich bei den Reflektionsobjekten (27) um solche Objekte handeln, die eine Radar- oder Lidarreflektion bewirken, so dass der Radarsensor (12a) und/oder der Lidarsensor (12b) die Entfernung zu den Reflektionsobjekten (27) bestimmen kann. Bei den Reflektionsobjekten (27) kann es sich um bewegte oder unbewegte Reflektionsobjekte handeln. 1a zeigt eine Situation, bei der sich die Balise (25) in Fahrtrichtung (26) des Schienenfahrzeugs (10) gesehen vor dem Schienenfahrzeug (10) befindet.
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1b entspricht 1a mit dem Unterschied, dass eine Situation dargestellt ist, in der das Schienenfahrzeug (10) die Balise (25) bereits überfahren hat, so dass die Balise (25) von dem Schienenfahrzeug (10) verdeckt wird bzw. in Fahrtrichtung (26) gesehen hinter dem Schienenfahrzeug (10) liegt. Ein Abstand zwischen einem definierten Referenzpunkt an dem Schienenfahrzeug (10), bei dem es sich vorteilhafter Weise um die Spitze des Schienenfahrzeugs (10) handelt, und dem Anhaltepunkt (22) definiert eine Restdistanz (23), bei der es sich um eine zeitlich variable Größe handelt, die von der jeweiligen Position des Schienenfahrzeugs (10) abhängt.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann anstelle der Balise (25) ein RFID-Transponder verwendet werden. Bei der Antenne (16) handelt es sich dann um einen RFID-Leser.
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2 zeigt einen schematischen Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel startet in Schritt 100. Anschließend folgt Schritt 110.
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In Schritt 110 wird überprüft, ob mittels der Antenne (16) erkannt wurde, dass eine Balise (25) durch das Schienenfahrzeug (10) überfahren wurde. Wurde eine Balise (25) erkannt, folgt Schritt 120 auf Schritt 110. Wurde keine Balise (25) erkannt, wird erneut Schritt 110 durchgeführt.
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In Schritt 120 wird eine Identifikationsnummer der Balise (25) ausgelesen. Im Anschluss folgt Schritt 130.
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In Schritt 130 wird ausgehend von der in Schritt 120 ausgelesenen Identifikationsnummer die Anhaltedistanz (24) aus einer Datenbank ausgelesen. Hierbei wird in der Datenbank die zum Typ des Schienenfahrzeugs (10) passende Anhaltedistanz (24) ausgelesen. Anschließend wird Schritt 140 durchgeführt.
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Die Ermittlung der Restdistanz (23) erfolgt durch einen iterativen Ablauf der Verfahrensschritt 140, 150 und 160.
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In Schritt 140 wird unter Verwendung der Umfeldsensorik (12), insbesondere unter Verwendung des Radarsensors (12a) und/oder des Lidarsensors (12b) eine Punktwolke bestimmt. Die Punktwolke wird aus allen Reflektionsobjekten (27) bestimmt, die eine Radar- bzw. Lidarreflektion hervorrufen. Im Anschluss wird Schritt 150 durchgeführt.
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In Schritt 150 werden die Punkte der in Schritt 140 bestimmten Punktwolke gefiltert. Hierbei werden Punkte bzw. Reflektionen, die nicht stationären Objekten zugeordnet werden können, gelöscht. Beispielsweise werden Reflektionen bzw. Punkte entfernt, von denen aufgrund eines Objekttrackings bekannt ist, dass die Punkte bzw. Reflektionen zu einem bewegten Objekt gehören. Im Anschluss wird Schritt 160 durchgeführt.
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In Schritt 160 wird die Entfernung der Reflektionsobjekte (27), die nicht in Schritt 150 gelöscht wurden, bestimmt. Die so bestimmten Entfernungen werden verwendet um einen Mittelwert zu bilden. Bei der Bildung des Mittelwertes kann auf ein gewichtetes Mittel zurückgegriffen werden. Beispielsweise ist es denkbar, Reflektionsobjekte (27), die nah am Gleis (28) detektiert wurden oder die mutmaßlich einer in 1a bzw. 1b nicht dargestellten Oberleitung zugeordnet werden können, höher zu gewichten.
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Aus der ermittelten Durchschnittsentfernung der Reflektionsobjekte (27) wird die Restdistanz (23) ermittelt. Hierfür wird die im aktuellen Durchlauf des Schrittes 160 ermittelte Durchschnittsentfernung der Reflektionsobjekte (27) mit einer zuvor ermittelten Durchschnittsentfernung der Reflektionsobjekte (27) verglichen. Die Differenz entspricht dabei der durch das Schienenfahrzeug (10) zurückgelegten Wegstrecke. Bei jedem Durchlauf des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens seit erstmaliger Bestimmung der Entfernung der Reflektionsobjekte (27) wird die durch das Schienenfahrzeug (10) zurückgelegte Wegstrecke aufaddiert. Die Differenz zwischen der Anhaltedistanz (24) und der aufaddierten zurückgelegten Wegstrecke entspricht dabei der Restdistanz (23). Im Anschluss an Schritt 160 kann optional Schritt 170 oder Schritt 172 durchgeführt werden. In vorteilhafter Weiterbildung wird ein Kurvenradius des Gleises bei der Bestimmung der Restdistanz (23) berücksichtigt.
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Im optionalen Schritt 170 wird ausgehend von der in Schritt 160 bestimmten Restdistanz (23) die Bremsvorrichtung (18) des Schienenfahrzeugs (10) automatisch angesteuert, so dass ein automatisches Anhalten des Schienenfahrzeugs (10) am Anhaltepunkt (22) gewährleistet wird.
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Im optionalen Schritt 172 wird die in Schritt 160 bestimmte Restdistanz (23) ausgegeben und einem Fahrer des Schienenfahrzeugs (10) zur Anzeige gebracht, so dass der Fahrer des Schienenfahrzeugs (10) einen Bremsvorgang derart einleiten kann, dass das Schienenfahrzeug (10) am Anhaltepunkt (22) zum Stehen kommt. Sowohl im Anschluss an Schritt 170, als auch im Anschluss an Schritt 172 wird Schritt 180 durchgeführt.
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In Schritt 180 wird überprüft, ob die Restdistanz (23) größer als Null ist. Ist dies nicht der Fall, wird im Anschluss an Schritt 180 erneut Schritt 140 durchgeführt. Ist die in Schritt 160 ermittelte Restdistanz (23) gleich Null, wird im Anschluss an Schritt 180 Schritt 190 durchgeführt.
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In Schritt 190 endet das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221710 A1 [0004]
