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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs und eine Anordnung mit einem Schienenfahrzeug.
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Es gibt Vorschriften zur Vorbereitung der Fahrt eines Schienenfahrzeugs, gemäß denen Personal die Umgebung des Schienenfahrzeugs in Augenschein nehmen muss um festzustellen, ob Personen, Tiere oder nicht lebende Objekte die Bewegung des Schienenfahrzeugs behindern. Vor Beginn der Fahrt ist aber auch zu prüfen, ob andere von außen wahrnehmbare Zustände des Schienenfahrzeugs bestehen, die eine ordnungsgemäße Fahrt behindern oder verhindern, wie zum Beispiel lose Teile oder nicht verbundene Kabel. Insbesondere ist häufig auch vorgeschrieben, dass die Umgebung des Schienenfahrzeugs unterhalb des Schienenfahrzeugs, d. h. zwischen Schienenfahrzeug und Gleis, auf dem das Schienenfahrzeug steht, in Augenschein genommen werden muss.
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Das visuelle Erfassen der Umgebung mittels Augenschein benötigt Zeit und ist abhängig von den Lichtverhältnissen unter Umständen fehlerträchtig. Auch ist es möglich, dass während der Phase der Prüfung der Umgebung eine Person, ein Tier oder ein Objekt in einen bereits geprüften Teilbereich der Umgebung hinein bewegt oder bewegt wird und dann ein Hindernis darstellt. Die für die Erfassung der Umgebung benötigte Zeitdauer ist besonders lang, wenn es sich bei dem Schienenfahrzeug um einen Zug handelt.
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Es ist möglich das Schienenfahrzeug mit Kameras oder anderen Sensoren auszustatten, um die Umgebung des Schienenfahrzeugs automatisch auf Hindernisse zu erfassen. Um die gesamte Umgebung auf diese Weise zu erfassen, wird jedoch eine Vielzahl von Kameras benötigt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dem Personal eines Schienenfahrzeugs die Vorbereitung einer Fahrt zu erleichtern.
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Es wird vorgeschlagen, für die Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs ein unbemanntes Luftfahrzeug zu verwenden, welches durch zumindest einen Sensor an Bord des Luftfahrzeugs während eines Flugs des Luftfahrzeugs die Umgebung des Schienenfahrzeugs erfasst. Abhängig von einer Auswertung der so erzeugten Sensorsignale wird die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben oder nicht freigegeben.
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Die Verwendung zumindest eines unbemannten Luftfahrzeugs, oft auch als Drohne bezeichnet, hat den Vorteil, dass das Personal des Schienenfahrzeugs bei der Vorbereitung der Fahrt entlastet wird und nicht die gesamte Umgebung des Schienenfahrzeugs in Augenschein nehmen muss.
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Vorzugsweise wird durch den zumindest einen Sensor des Luftfahrzeugs die gesamte Umgebung des Schienenfahrzeugs einschließlich des Raumes zwischen dem Schienenfahrzeug und einem Gleis, auf dem das Schienenfahrzeug steht, erfasst. Ein Luftfahrzeug, das Teil einer Anordnung mit dem Schienenfahrzeug ist, kann entsprechend ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Luftfahrzeug daher zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis fliegen und dabei mittels des zumindest einen Sensors oder mittels zumindest eines von mehreren Sensoren an Bord des Luftfahrzeugs die Umgebung und insbesondere den Raum zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis erfassen. Insbesondere kann das Luftfahrzeug durch den Raum zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis hindurch fliegen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Luftfahrzeug zwar nicht in den Raum zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis hineinfliegt, diesen Raum jedoch mit dem zumindest einen Sensor oder einen Teil der Sensoren erfasst. Insbesondere dieser Raum ist für Personal nur schwierig zu erfassen. Dies liegt an der niedrigen Position des Raumes und häufig auch an den Beleuchtungsverhältnissen.
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Wie bereits erwähnt, kann sich an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs zumindest ein Sensor zur Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs befinden. Dies schließt somit den Fall mit ein, dass sich an Bord des Luftfahrzeugs mehr als ein Sensor zur Erfassung befindet. Bei dem Sensor oder zumindest einem der Sensoren kann es sich um eine Digitalkamera handeln, zum Beispiel um eine Kamera, die wiederholt Bilder von der Umgebung des Schienenfahrzeugs erzeugt. Dabei kann es sich um eine Videokamera handeln, wobei im Fall eines nicht als Videokamera ausgestalteten Sensors auch aussagekräftige Information über die Umgebung des Schienenfahrzeugs gewonnen wird, wenn eine Mehrzahl einzelner Bilder aufgenommen wird. Die Aufnahme einzelner Bilder hat den Vorteil, dass der Aufwand für eine Auswertung der Bilder geringer ist als bei einer Videokamera, die die Umgebung des Schienenfahrzeugs über einen längeren Zeitraum erfasst.
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Außer einer Digitalkamera kommen für die Erfassung der Umgebung jedoch auch andere Arten von Sensoren infrage, zum Beispiel Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Laserscanner und ähnliche Sensoren wie LiDar-Sensoren. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Arten von Sensoren beschränkt. Grundsätzlich ist jede Art von Sensoren geeignet, die eine Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs ermöglicht.
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Insbesondere wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei
- - vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs eine Umgebung des Schienenfahrzeugs durch zumindest einen Sensor an Bord eines fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs erfasst wird und entsprechende Sensorsignale erzeugt werden,
- - abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben wird oder nicht freigegeben wird.
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Ferner wird eine Anordnung vorgeschlagen mit einem Schienenfahrzeug, wobei die Anordnung ferner ein unbemanntes Luftfahrzeug aufweist, wobei
- - das unbemannte Luftfahrzeug ausgestaltet ist, vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs eine Umgebung des Schienenfahrzeugs durch zumindest einen Sensor an Bord des fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs zu erfassen und entsprechende Sensorsignale zu erzeugen,
- - ein Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs ausgestaltet ist, abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs zu beginnen oder nicht zu beginnen.
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Insbesondere kann ein Freigabesignal erzeugt werden, wobei dieses Signal entweder signalisiert, dass die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben ist, oder signalisiert, dass die Fahrt des Schienenfahrzeugs nicht freigegeben ist (negatives Freigabesignal). Je nach Ausgestaltung des Verfahrens bzw. der Anordnung kann das Freigabesignal eine einzige dieser beiden Bedeutungen haben oder bei einer anderen Ausgestaltung in verschiedenen Betriebsmodi auch beide Bedeutungen haben. Insbesondere ist es daher bei einer konkreten Ausgestaltung möglich, dass die Fahrt erst nach Empfang des Freigabesignals, zum Beispiel durch ein Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs, beginnen kann. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Fahrt beginnen, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer kein negatives Freigabesignal empfangen wird.
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Die Umgebung des Schienenfahrzeugs ist im Allgemeinen nicht scharf begrenzt. Die Erfassung der Umgebung richtet sich nach den jeweiligen Vorschriften für den Betrieb und die Vorbereitung der Fahrt des Schienenfahrzeugs. Allerdings können die Vorschriften zum Beispiel enthalten, dass das Gleis in Fahrtrichtung vor dem Schienenfahrzeug bis zu einer Mindestentfernung auf Hindernisse überprüft werden muss. Im Fall einer elektrischen Netzleitung, wie einer Oberleitung oder Stromschiene, über die das Schienenfahrzeug elektrische Energie für den Betrieb aus einem Versorgungsnetz bezieht, ist in der Regel auch der Zustand der Netzleitung zu prüfen, wie zum Beispiel das Vorhandensein der Oberleitung.
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Kontakt zu der Netzleitung durch das unbemannte Luftfahrzeug ist in der Regel zu vermeiden, beispielsweise durch eine in das Luftfahrzeug integrierte Sensorik und Bewegungssteuerung des Luftfahrzeugs, die den permanenten Abstand zu jeglichen Personen, Tieren und Objekten gewährleisten. Daher weist das Luftfahrzeug vorzugsweise eine für unbemannte Luftfahrzeuge bereits bekannte Sensorik auf, die insbesondere zusätzlich zu dem zumindest einen Sensor zur Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs vorhanden ist. Diese Sensorik kann zum Beispiel zumindest einen Infrarotsensor und/oder zumindest einen Ultraschallsensor aufweisen, der in Flugrichtung nach vorne gerichtet ist. Infrarotsensoren sind für die Vermeidung eines Zusammenstoßes und somit die Einhaltung eines Mindestabstandes gut geeignet, weil sie auch ansonsten zum Beispiel in einem Kamerabild diffus erscheinende Objekte erkennen können. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik einen Schallsensor, zum Beispiel einen Ultraschallsensor, aufweisen, der nach dem Echoprinzip funktioniert. Zumindest in Flugrichtung kann daher durch Empfangen von Schallwellen, die von Personen, Tieren oder Objekten reflektiert werden, ein Zusammenstoß vermieden werden. Ferner alternativ oder zusätzlich kann das Luftfahrzeug zumindest einen LiDar (Light Detection and Ranging) - Sensor aufweisen. Bei Einsatz dieser Technologie, wird der Raum um das Luftfahrzeug herum mithilfe von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung vermessen. Hierbei wird die Ausrichtung der Strahlung kontinuierlich verändert und insbesondere in der Art einer Rotation variiert, zum Beispiel entsprechend einer Rotation mit mehreren hundert Umdrehungen pro Minute. Währenddessen empfängt zumindest ein LiDar-Empfangssensor des Luftfahrzeugs gegebenenfalls reflektierte Strahlung. Durch Auswertung der reflektierten Strahlung wird eine hochgenaue Karte von allen reflektierenden Oberflächen in dem umgebenden Raum erstellt, die von der Bewegungssteuerung des Luftfahrzeugs zur Navigation genutzt wird.
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Bei der Erkennung von Hindernissen und losen Teilen um das Schienenfahrzeug ist die erwähnte zusätzliche Sensorik von besonderem Interesse, da auf einer unter Umständen vorab geplanten Flugbahn des Luftfahrzeugs um das Schienenfahrzeug herum und/oder in der Nähe des Schienenfahrzeugs unerwartet ein Hindernis liegen kann, z. B. unter dem Schienenfahrzeug auf dem Gleisbett. Insofern kann auch die zuvor erwähnte Sensorik oder ausschließlich diese Sensorik zur Erkennung von Personen, Tieren und Objekten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs eingesetzt werden.
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Bei dem unbemannten Luftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein autonomes Luftfahrzeug, das seinen Flugbetrieb selbst steuert. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Flugbetrieb des Luftfahrzeugs ferngesteuert wird. In jedem Fall kann das unbemannte Luftfahrzeug einen Antrieb aufweisen, der seine Fortbewegung ermöglicht. Bekannt sind bei Flugdrohnen zum Beispiel Anordnungen mit mehreren Propellern, die zum Beispiel jeweils von einem eigenen zugeordneten Elektromotor angetrieben werden und mittels einer Steuerung derart gesteuert werden, dass die gewünschte Fortbewegung oder auch der gewünschte Stillstand in der Luft erzielt wird.
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Ferner gehört es zum Umfang der Erfindung, nicht lediglich ein unbemanntes Luftfahrzeug für die Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs und die Erzeugung der Sensorsignale zu verwenden, abhängig von deren Auswertung die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben wird oder nicht. Zum Beispiel können gleichzeitig und/oder nacheinander zwei oder mehr unbemannte Luftfahrzeuge zu diesem Zweck verwendet werden.
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Insbesondere kann das unbemannte Luftfahrzeug zunächst mit dem Schienenfahrzeug gekoppelt sein, kann das unbemannte Luftfahrzeug von dem Schienenfahrzeug abkoppeln und kann der zumindest eine Sensor nach dem Abkoppeln die Umgebung des Schienenfahrzeugs erfassen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist das Schienenfahrzeug eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung des unbemannten Luftfahrzeugs mit dem Schienenfahrzeug auf, wobei das Schienenfahrzeug und das unbemannte Luftfahrzeug ausgestaltet sind, das unbemannte Luftfahrzeug von dem Schienenfahrzeug abzukoppeln, und wobei das unbemannte Luftfahrzeug ausgestaltet ist, nach dem Abkoppeln durch den zumindest einen Sensor die Umgebung des Schienenfahrzeugs zu erfassen.
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Unter einer Kopplung des Luftfahrzeugs und des Schienenfahrzeugs bzw. einer Kopplung des Luftfahrzeugs mit dem Schienenfahrzeug wird verstanden, dass das Luftfahrzeug in zumindest einer beliebigen Weise mit dem Schienenfahrzeug verbunden und/oder in Kontakt ist. Zum Beispiel kann die Verbindung und/oder der Kontakt mechanischer Art und/oder elektrischer Art sein. Auch eine Verbindung durch Magnetkräfte ist zum Beispiel möglich. Um das mit dem Schienenfahrzeug gekoppelte Luftfahrzeug insbesondere während der Fahrt des Schienenfahrzeugs zu schützen, kann zumindest eine Abdeckung vorgesehen sein, die das Luftfahrzeug von der Umgebung des Schienenfahrzeugs abtrennt. Ein entsprechender Raum mit einer solchen Abdeckung kann als Garage bezeichnet werden. Vorzugsweise befindet sich der Raum mit Abdeckung auf dem Dach des Schienenfahrzeugs, da dort in der Regel ausreichend Platz ist und auf dem Dach meist auch andere Einrichtungen vorhanden sind, die dem Betrieb des Schienenfahrzeugs dienen und nicht zu einer Überschreitung der zulässigen Abmessungen führen. Beispielsweise kann sich der Raum mit Abdeckung für das Luftfahrzeug bei der Fahrt des Schienenfahrzeugs im Windschatten einer anderen Einrichtung befinden, die am oder auf dem Dach angeordnet ist.
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Bei anderen Ausführungsformen ist das Luftfahrzeug nicht wie zuvor beschrieben in und/oder an dem Schienenfahrzeug stationiert, sondern in und/oder an einem anderen Schienenfahrzeug oder einer feststehenden Einrichtung wie zum Beispiel einem Lokomotivschuppen. Der Vorteil einer Stationierung in und/oder an dem Schienenfahrzeug besteht darin, dass die Verfügbarkeit des Luftfahrzeugs für die Untersuchung des Schienenfahrzeugs erhöht ist. Dagegen ermöglicht es die Stationierung des Luftfahrzeugs unabhängig von einem bestimmten Schienenfahrzeug, das Luftfahrzeug für die Vorbereitung der Fahrt verschiedener Schienenfahrzeuge einzusetzen.
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Das Abkoppeln des Luftfahrzeugs im Fall der Stationierung an dem Schienenfahrzeug aber auch in anderen Fällen bedeutet das Lösen der Verbindung und/oder die Aufhebung des Kontakts. Beispielsweise wird eine elektrische Verbindung, über die das Luftfahrzeug während der elektrischen Kontaktierung mit elektrischer Energie versorgt wird oder versorgt werden kann, aufgehoben und eine Magnetverbindung oder eine mechanische Verbindung (wie zum Beispiel eine Klemmverbindung) gelöst. Die elektrische Energie wird während des Kontakts insbesondere zum Aufladen eines Energiespeichers an Bord des Luftfahrzeugs verwendet. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Luftfahrzeug die Verbindung von sich aus löst, zum Beispiel durch Abschalten einer Magneteinrichtung oder indem das Luftfahrzeug einen Antrieb startet, der zu einer Fortbewegung des Luftfahrzeugs führt.
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Insbesondere kann eine Auswertungseinrichtung an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs die Sensorsignale auswerten und kann abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal erzeugt werden, welches zu dem Schienenfahrzeug übertragen wird und die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigibt. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Anordnung weist das unbemannte Luftfahrzeug eine Auswertungseinrichtung auf, welche ausgestaltet ist, die Sensorsignale auszuwerten und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal zu erzeugen, wobei die Anordnung Übertragungseinrichtungen aufweist, welche ausgestaltet sind, das Freigabesignal zu dem Schienenfahrzeug zu übertragen, und wobei das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs ausgestaltet ist, die Fahrt des Schienenfahrzeugs nach Empfang des Freigabesignals oder bei Ausbleiben des Freigabesignals freizugeben.
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Die Übertragungseinrichtungen weisen insbesondere eine Sendeeinrichtung an Bord des Luftfahrzeugs und eine Empfangseinrichtung an Bord des Schienenfahrzeugs auf, die eine drahtlose Übertragung ermöglichen. Beispielsweise werden bei der Übertragung an sich bekannte Übertragungsprotokolle verwendet, wie zum Beispiel in einem WLAN (Wireless Local Area Network). Allgemeiner formuliert kann zur Übertragung des Freigabesignals oder alternativ oder zusätzlich zur Übertragung zumindest eines Teils der Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung daraus erhaltener Daten eine Technologie verwendet werden, die elektromagnetische Wellen nutzt. Alternativ oder zusätzlich können z. B. Schallwellen verwendet werden.
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Der Vorteil einer Auswertung der Sensorsignale an Bord des Luftfahrzeugs besteht darin, dass das Schienenfahrzeug selbst nicht über eine entsprechende Technologie verfügen muss und daher existierende Schienenfahrzeuge auf einfache Weise umgerüstet werden können. Es ist lediglich erforderlich, das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs so einzurichten, dass die Fahrt erst nach Empfang des Freigabesignals oder bei Ausbleiben des Freigabesignals begonnen wird. Meist verfügen existierende Schienenfahrzeuge bereits über geeignete Empfangseinrichtungen.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Auswertung der Sensorsignale an Bord des Luftfahrzeugs kann die Auswertung zumindest teilweise an Bord des Schienenfahrzeugs oder an Bord eines weiteren Luftfahrzeugs stattfinden. Insbesondere ist es daher auch möglich, dass die Auswertung der Sensorsignale bezüglich der Frage, ob die Fahrt begonnen werden darf, vollständig an Bord des Schienenfahrzeugs stattfindet. Dies schließt nicht aus, dass an Bord des Luftfahrzeugs eine Vorverarbeitung der Sensorsignale stattfindet, wie zum Beispiel eine Umwandlung in ein bestimmtes Bilddaten-Format, eine Fusionierung der Sensorsignale verschiedener Sensoren, eine Überprüfung der in den Sensorsignalen enthaltenen Information auf Plausibilität und/oder eine Filterung der in den Sensorsignalen enthaltenen Information oder daraus abgeleiteter Information.
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Somit kann das Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass ein Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs die Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung der Sensorsignale erzeugte Sensordaten empfängt, wobei das Steuerungssystem die empfangenen Sensorsignale und/oder die Sensordaten auswertet und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal erzeugt, welches die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigibt oder verbietet. Gemäß einer entsprechenden Ausgestaltung der Anordnung weist das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs eine Empfangseinrichtung zum Empfangen der Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung der Sensorsignale erzeugter Sensordaten auf, wobei das Steuerungssystem außerdem eine Auswertungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, die empfangenen Sensorsignale und/oder die Sensordaten auszuwerten und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal zu erzeugen, welches die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigibt oder verbietet.
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Insbesondere ist es möglich, dass der Flug des unbemannten Luftfahrzeugs automatisch von einem Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs (zum Beispiel dem vorgenannten Steuerungssystem) ausgelöst wird, wenn die Fahrt des Schienenfahrzeugs vorbereitet wird. Beispielsweise kann der Flug ausgelöst werden, wenn das Schienenfahrzeug aufgerüstet wird, wobei zum Beispiel auch ein Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs in Kontakt mit einer Oberleitung gebracht wird.
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Bei der Auswertung der Sensorsignale kann zum Beispiel Vergleichsinformation über einen Sollzustand der Umgebung des Schienenfahrzeugs und/oder der äußeren Erscheinung des Schienenfahrzeugs genutzt werden. Zum Beispiel im Fall von Bilddaten, die aus den Sensorsignalen erzeugt wurden und jeweils einem Bild eines Teils der Umgebung des Schienenfahrzeugs entsprechen, kann ein Vergleich mit Daten eines Vergleichsbilds stattfinden, auf dem kein Hindernis und/oder keine losen Teile abgebildet ist/sind. Insbesondere durch Identifizierung gemeinsamer Elemente in Bild und Vergleichsbild, oder durch die bekannte Methode der Maximierung der gemeinsamen Information unter Veränderung der Position und/oder Ausrichtung eines der Bilder relativ zu dem anderen Bild, kann der Bezug der Koordinatensysteme der Bilder hergestellt werden. Anschließend kann zum Beispiel durch Identifizierung der nicht in beiden Bildern enthaltenen Information bzw. der nicht in beiden Bildern enthaltenen Elemente ein Hindernis und/oder loses oder defektes Teil erkannt werden.
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Alternativ oder zusätzlich können die Sensorsignale in anderer Weise ausgewertet werden. Insbesondere kann dabei nach definierten Objekten und/oder Personen gesucht werden. Zum Beispiel sind dabei Objekte und/oder Personen vordefiniert, etwa durch entsprechende Bilddaten und/oder dreidimensionale Modelle.
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Insbesondere können Objekte und/oder Personen, die als nicht zum Fahrzeug gehörend identifiziert werden, klassifiziert werden. Hierbei können Verfahren der künstlichen Intelligenz, insbesondere trainiert unter Verwendung von Prozessen des Maschinenlernens, angewendet werden. Nach der Klassifikation kann entschieden werden, ob die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben wird oder nicht freigegeben wird.
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Insbesondere kann die Fahrt des Schienenfahrzeugs automatisch von dem Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs erlaubt werden, sobald das Freigabesignal intern von dem Steuerungssystem erzeugt worden ist und/oder von extern (z. B. von dem Luftfahrzeug) empfangen worden ist oder wenn das negative Freigabesignal ausgeblieben ist. Die Erlaubnis führt zum Beispiel automatisch dazu, dass das Antriebssystem des Schienenfahrzeugs in Fahrbereitschaft versetzt wird und/oder dem Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs die Fahrbereitschaft angezeigt wird. Vorzugsweise werden aus den Sensorsignalen des zumindest einen Luftfahrzeugs erzeugte Bilder nicht dem Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs angezeigt, da das Verfahren zum Auswerten solcher Bilder vorzugsweise automatisch durchgeführt wird. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die Bilder dem Fahrzeugführer anzuzeigen. Zum Beispiel kann in diesem Fall der Fahrzeugführer den Bildern weitere Informationen entnehmen und erkennen, dass das Verfahren ausgeführt wird. Insbesondere ist die Anzeige zumindest eines Bildes dann von Vorteil, wenn ein Hindernis oder ein loses oder defektes Teil erkannt wurde. Dies erleichtert es, das Hindernis zu entfernen oder das lose Teil zu entfernen oder zu befestigen oder den Defekt zu beheben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
- 1 schematisch ein Schienenfahrzeug, hier eine Lokomotive, mit einem auf dem Dach des Schienenfahrzeugs stationierten unbemannten Luftfahrzeug und einer möglichen Flugbahn des Luftfahrzeugs um das Schienenfahrzeug,
- 2 schematisch das Schienenfahrzeug aus 1, wobei sich das Luftfahrzeug auf seinem Flug oberhalb des Schienenfahrzeugs befindet,
- 3 ein Blockdiagramm einer Anordnung von Einrichtungen zur Vorbereitung einer Fahrt eines Schienenfahrzeugs, zum Beispiel des in 1 und 2 dargestellten Schienenfahrzeugs.
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1 zeigt ein Schienenfahrzeug 1, das schematisch als Lokomotive dargestellt ist. Alternativ kann es sich jedoch um ein anderes Schienenfahrzeug wie zum Beispiel einen Triebzug, ein Triebfahrzeug, eine Straßenbahn, einen Güterzug, einen Personenzug oder gekoppelte Lokomotiven handeln. In dem Ausführungsbeispiel weist das Schienenfahrzeug 1 Stromabnehmer 2 auf, die während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 eine Oberleitung 7 kontaktieren, um das Schienenfahrzeug 1 mit elektrischer Energie zu versorgen. Das Schienenfahrzeug steht auf einem Gleis 9, zum Beispiel auf dem Gelände eines Betriebshofs eines Schienenfahrzeug-Betreibers.
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Auf dem Dach des Schienenfahrzeugs befindet sich eine Garage 5 für ein unbemanntes Luftfahrzeug 3, das sich in dem dargestellten Zustand innerhalb der Garage 5 befindet. Die Garage 5 ist gleichzeitig eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers des unbemannten Luftfahrzeugs 3. Wenn das Schienenfahrzeug 1 eine Fahrt beginnen soll, findet ein Flug des unbemannten Luftfahrzeugs 3 statt, um die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 auf das Vorhandensein von Hindernissen und/oder losen oder defekten Teilen zu prüfen. Hierzu wird eine Klappe der Garage 5 geöffnet, zum Beispiel ein Deckel und/oder eine Seitenwand, sodass das Luftfahrzeug 3 nach oben und/oder seitlich aus der Garage 5 fliegen kann und dann insbesondere seitlich wegfliegen kann, ohne die Oberleitung 7 zu kontaktieren. Der Flug des Luftfahrzeugs 3 wird zum Beispiel von einem Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs 1 ausgelöst, indem ein entsprechendes Kommunikationssignal an das Luftfahrzeug 3 und an eine Steuerung der Garage 5 zum Zweck der Öffnung der Klappe übertragen wird.
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Zum Beispiel führt das Luftfahrzeug 3 dann auf der schematisch dargestellten Flugbahn 4 einen Flug aus, während zumindest ein Sensor des Luftfahrzeugs 3 die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfasst, um gleichzeitig und/oder anschließend durch Auswertung der Sensorsignale Hindernisse und/oder lose oder defekte Teile des Schienenfahrzeugs zu erkennen. Nach Ausführung des Fluges kehrt das Luftfahrzeug 3 in die Garage 5 zurück und die Klappe der Garage wird geschlossen. Die Auswertung der Sensorsignale kann eine Vorverarbeitung der Sensorsignale beinhalten, wie zum Beispiel die Erzeugung von Bilddaten und/oder die Fusionierung mehrerer Bilder. Die Flugbahn 4 führt in dem Ausführungsbeispiel auch unter dem Schienenfahrzeug 1 hindurch, sodass auch Hindernisse und/oder lose oder defekte Teile unter dem Schienenfahrzeug 1 Fahrtrichtung und unmittelbar vor dem Schienenfahrzeug 1 erkannt werden können.
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2 zeigt die Anordnung aus 1 mit einer speziellen Ausgestaltung des Luftfahrzeugs 3, bei der das Luftfahrzeug 3 eine nach unten gerichtete Kamera 11 aufweist. Mittels der Sensorsignale dieser Kamera 11 werden Bilddaten erzeugt und aufgenommen. In diesem Fall signalisieren die Sensorsignale daher Strahlungsmengen, die von den einzelnen Sensorelementen (zum Beispiel Fotodioden) der als Digitalkamera ausgestalteten Kamera über ein Erfassungszeitintervall hinweg empfangen wurden.
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Die in 2 dargestellte Kamera 11 kann optional relativ zu dem Luftfahrzeug 3 beweglich ausgestaltet sein, zum Beispiel verschwenkbar sein. Auf diese Weise kann die Kamera 11 verschiedene Teile der Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfassen und entsprechende Bildinformation aufnehmen, ohne dass es einer Relativbewegung des Luftfahrzeugs 3 und des Schienenfahrzeugs 1 bedarf, bzw. kann die Flugbahn des Luftfahrzeugs 3 kürzer sein.
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In dem in 3 dargestellten schematischen Blockdiagramm sind Einrichtungen eines unbemannten Luftfahrzeugs, zum Beispiel des in 1 und 2 dargestellten Luftfahrzeugs 3, und Einrichtungen eines Schienenfahrzeugs, zum Beispiel des in 1 und 2 dargestellten Schienenfahrzeugs 1 dargestellt. Das Luftfahrzeug 3 weist eine Steuerung 13 auf, die ausgestaltet ist, Steuersignale zu einem Antrieb 15 und zu einem Sensor 17 zu übertragen und auf diese Weise deren Betrieb zu steuern. Der Sensor 17 ist ausgestaltet, Daten, die den von ihm erzeugten Sensorsignalen entsprechen, ganz oder teilweise zu einem Datenspeicher 19 zu übertragen, in dem die Daten gespeichert werden.
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Ferner weist das Luftfahrzeug 3 eine Sendeeinrichtung 21 auf, mittels der Sensorsignale des Sensors 17 und/oder in dem Datenspeicher 19 gespeicherte Daten insbesondere drahtlos zu einer Empfangseinrichtung 23 des Schienenfahrzeugs 1 übertragbar sind. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Datenübertragung leitungsgebunden stattfindet, sobald das Luftfahrzeug 3 nach seinem Flug an eine Übertragungsleitung angekoppelt worden ist. Die empfangenen Sensorsignale und/oder Daten sind von der Empfangseinrichtung 23 zu einer Auswertungseinrichtung 25 eines Steuerungssystems 20 des Schienenfahrzeugs 1 übertragbar. Die Auswertungseinrichtung 25 ist über entsprechende Signalleitungen mit einer Antriebssteuerung 27 des Steuerungssystems 20 und mit einer Anzeigeeinrichtung 29 des Schienenfahrzeugs 1, zum Beispiel im Führerstand des Schienenfahrzeugs 1, verbunden.
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Vor einer Fahrt des Schienenfahrzeugs 1, insbesondere unmittelbar nach dem und/oder bei dem Aufrüsten des Schienenfahrzeugs 1, kann das Luftfahrzeug 3 auf eine Flugbahn, zum Beispiel wie anhand von 1 beschrieben, fliegen und kann der Sensor 17 und optional zumindest ein weiterer Sensor des Luftfahrzeugs 3 die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfassen. In Vorbereitung des Flugs und während des Fluges wird der Antrieb 15 des Luftfahrzeugs 3 derart von der Steuerung 13 des Luftfahrzeugs 3 gesteuert, dass der Flug durchgeführt wird. Außerdem steuert die Steuerung 13 den Sensor 17 und optional den zumindest einen weiteren Sensor derart, dass die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfasst wird.
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Zum Beispiel kann der als Kamera ausgestaltete Sensor 17 nach einem durch die Steuerung 13 ausgelösten Betriebsstart so lange in regelmäßigen Zeitabständen einzelne Kamerabilder aufnehmen und in dem Datenspeicher 19 abspeichern, bis die Steuerung 13 den Betrieb des Sensors 17 wieder beendet. Bei einer anderen Ausgestaltung des Luftfahrzeugs 3 oder in einer anderen Betriebsphase kann die Steuerung 13 den Sensor 17 jeweils in der Weise ansteuern, dass nach Empfang eines Steuersignals ein einzelnes Kamerabild aufgenommen und in dem Datenspeicher 19 abgespeichert wird. Dies ermöglicht es der Steuerung 13 gezielt Kamerabilder zu erzeugen, zum Beispiel an vordefinierten Punkten einer vorgegebenen Flugbahn und/oder abhängig von der Auswertung zuvor erzeugter Sensorsignale. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtung des Sensors 17 einstellbar sein und kann das Luftfahrzeug 3 daher über einen von der Steuerung 13 steuerbaren Aktuator verfügen, der die gewünschte Ausrichtung des Sensors 17 bewirkt.
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In der in 3 dargestellten Ausführungsform der Anordnung findet die Auswertung der Sensorsignale und/oder daraus erzeugter Daten nicht in dem Luftfahrzeug 3 statt. Bei einer anderen Ausführungsformen kann dies jedoch ganz oder teilweise der Fall sein.
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Gemäß der Ausgestaltung von 3 werden die über die Sendeeinrichtung 21 des Luftfahrzeugs 3 zu der Empfangseinrichtung 23 des Schienenfahrzeugs 1 übertragenen Signale und/oder Daten von der Auswertungseinrichtung 25 des Steuerungssystems 20 des Schienenfahrzeugs 1 ausgewertet. Durch die Auswertung wird ermittelt, ob sich in der Umgebung des Schienenfahrzeugs 1, einschließlich des Raums unter dem Schienenfahrzeug 1 Hindernisse und/oder lose oder defekte Teile befinden. Wenn dies der Fall ist, wird die Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 durch Ausgabe eines Signals von der Auswertungseinrichtung 25 zu der Antriebssteuerung 27 des Schienenfahrzeugs 1 gesperrt und/oder nicht freigegeben. Außerdem wird insbesondere dem Fahrzeugführer angezeigt, dass der festgestellte Grund für den andauernden Stillstand des Fahrzeugs vorliegt. Zum Beispiel kann die Anzeigeeinrichtung 29 zumindest eine Signalleuchte und/oder zumindest einen Bildschirm aufweisen. Im Fall der Signalleuchte kann zum Beispiel das Aufleuchten den festgestellten Grund anzeigen. Alternativ oder zusätzlich kann auf dem Bildschirm ein Bild mit einem festgestellten Hindernis und/oder losen oder defekten Teil angezeigt werden, wobei das Bild aus den Sensorsignalen des Sensors 17 und/oder optional aus Sensorsignalen des zumindest einen weiteren Sensors erzeugt wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schienenfahrzeug
- 2
- Stromabnehmer
- 3
- unbemanntes Luftfahrzeug
- 4
- Flugbahn
- 5
- Garage
- 7
- Oberleitung
- 9
- Gleis
- 11
- Kamera
- 13
- Steuerung
- 15
- Antrieb
- 17
- Sensor
- 19
- Datenspeicher
- 20
- Steuerungssystem
- 21
- Sendeeinrichtung
- 23
- Empfangseinrichtung
- 25
- Auswertungseinrichtung
- 27
- Antriebsteuerung
- 29
- Anzeigeeinrichtung
