DE102021211837A1 - Method for determining the position of a rail vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs, bei dem zur Positionsbestimmung ein Mobilfunkgerät im Schienenfahrzeug verwendet wird. Das Mobilfunkgerät wird mit einem Mobilfunkstandard betrieben, der eine Positionsbestimmung des Mobilfunkgeräts durch einen Mobilfunkbetreiber erlaubt. Das Mobilfunkgerät sendet eine Aufforderung zur Positionsbestimmung an den Mobilfunkbetreiber, der die Position des Mobilfunkgeräts bestimmt und diese Position an das Mobilfunkgerät überträgt. Das Mobilfunkgerät stellt diese Position als Position des Schienenfahrzeugs zur Verfügung.The invention relates to a method for determining the position of a rail vehicle, in which a mobile radio device is used in the rail vehicle to determine the position. The mobile radio device is operated using a mobile radio standard that allows a mobile radio operator to determine the position of the mobile radio device. The mobile device sends a position request to the mobile operator, which determines the position of the mobile device and transmits this position to the mobile device. The mobile radio device makes this position available as the position of the rail vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs.The invention relates to a method for determining the position of a rail vehicle.
Im Betrieb und in der Verwaltung von Schienenfahrzeugen ist es von größter Bedeutung, die Position eines Schienenfahrzeugs sowohl auf einer Strecke als auch im Depot zu kennen.In the operation and management of rail vehicles, it is of paramount importance to know the position of a rail vehicle both on a route and in the depot.
Zur Positionserfassung eines Schienenfahrzeugs ist es bekannt, GPS-Empfänger im Schienenfahrzeug, beispielswiese in einer Lokomotive, einzusetzen. Im Schienenfahrzeug werden Funkmodule eines Mobilfunksystems eingesetzt. Diese werden neben weiteren Aufgaben auch dazu verwendet, die mit Hilfe von GPS ermittelte Position des Schienenfahrzeugs an eine örtlich entfernte Kontrollstelle, die als Landseite bezeichnet wird, zu übermitteln.To determine the position of a rail vehicle, it is known to use GPS receivers in the rail vehicle, for example in a locomotive. Radio modules of a mobile radio system are used in the rail vehicle. In addition to other tasks, these are also used to transmit the position of the rail vehicle determined with the help of GPS to a remote control point, which is referred to as the landside.
Diese GPS-Empfänger-basierte Lösung ist kostenintensiv.This GPS receiver based solution is expensive.
Aufgrund von Sicherheitsstandards wird ein erhöhter Wartungsaufwand benötigt.Increased maintenance is required due to safety standards.
Zusätzlich verbraucht der GPS-Empfänger beim abgerüsteten Schienenfahrzeug wertvolle elektrische Leistung, die von einer Bordbatterie mit ohnehin begrenzter elektrischer Kapazität zusätzlich zur Verfügung gestellt werden muss.In addition, the GPS receiver in the dismantled rail vehicle consumes valuable electrical power, which has to be provided by an on-board battery with a limited electrical capacity anyway.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs anzugeben, mit dem diese Nachteile adressiert bzw. verbessert werden.It is therefore the object of the present invention to specify a method for determining the position of a rail vehicle, with which these disadvantages are addressed or improved.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is solved by the features of patent claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent patent claims.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs wird ein Mobilfunkgerät im Schienenfahrzeug verwendet, dessen Mobilfunkstandard es einem Mobilfunkbetreiber erlaubt, die Position des Mobilfunkgeräts und damit des Schienenfahrzeugs auf eine Anforderung hin festzustellen.In the method according to the invention for determining the position of a rail vehicle, a mobile radio device is used in the rail vehicle whose mobile radio standard allows a mobile radio operator to determine the position of the mobile radio device and thus the rail vehicle upon request.
Die festgestellte Position wird vom Mobilfunkbetreiber bevorzugt an eine vom Schienenfahrzeug entfernte, ortsfeste Kontrollstelle übertragen. Diese Kontrollstelle wird als landseitige Kontrollstelle bezeichnet.The determined position is preferably transmitted by the mobile radio operator to a stationary control point remote from the rail vehicle. This control point is referred to as the shore control point.
Alternativ oder ergänzend dazu übermittelt der Mobilfunkbetreiber die Positionen an das Schienenfahrzeug.As an alternative or in addition to this, the mobile radio operator transmits the positions to the rail vehicle.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Ermittlung der Position durch die Kontrollstelle beim Mobilfunkbetreiber veranlasst.In a preferred development, the position is determined by the control center at the mobile radio operator.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird als Mobilfunkstandard der 5G-Mobilfunkstandard verwendet, der eine als „Location Managed Function“ bezeichnete Funktion zur Positionsbestimmung bereitstellt.In a preferred development, the 5G mobile radio standard is used as the mobile radio standard, which provides a position determination function referred to as a “Location Managed Function”.
Bekanntermaßen baut der 5G-Mobilfunkstandard auf dem bestehenden Standard „Long Term Evolution“ (LTE) auf. Dabei hat die zuständige Standardisierungsorganisation 3GPP im Dezember 2018 mit Release 15 den ersten Standard veröffentlicht, der Funktionen von 5G beinhaltet, während weitere Funktionen mit Release 16 im Juli 2020 festgelegt wurden.As is well known, the 5G mobile communications standard is based on the existing “Long Term Evolution” (LTE) standard. The responsible standardization organization 3GPP published Release 15 in December 2018, the first standard that includes 5G functions, while further functions were defined with Release 16 in July 2020.
In einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Positionsbestimmung seitens des Mobilfunkbetreibers durch eine Laufzeitmessung eines Signals, das über mehrere stationäre Mobilfunkantennen bzw. Basisstationen und dem Mobilfunkgerät übertragen wird.In a preferred development, the position is determined by the mobile radio operator by measuring the transit time of a signal that is transmitted via a number of stationary mobile radio antennas or base stations and the mobile radio device.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Mobilfunkgerät mit Hilfe einer Kennung von der Kontrollstelle beim Mobilfunkbetreiber zur Durchführung der Positionsermittlung angemeldet.In a preferred development, the mobile radio device is registered by the control center with the mobile radio operator using an identifier in order to carry out the position determination.
Mit Hilfe der Kennung erfolgt die Positionsbestimmung entweder einmalig, beispielsweise beim Einschalten des Mobilfunkgeräts, oder wiederkehrend, indem das Mobilfunkgerät entsprechende Anforderungen zur Durchführung der Positionsbestimmung an den Mobilfunkbetreiber sendet.With the help of the identifier, the position is determined either once, for example when the mobile radio device is switched on, or repeatedly, in that the mobile radio device sends corresponding requests to the mobile radio operator to carry out the position determination.
Als Kennung wird beispielsweise die sogenannte „International Mobile Station Equipment Identity, IMEI“ verwendet, die als Seriennummer dem Mobilfunkgerät als Endgerät zur weltweiten Identifikation eindeutig zugeordnet ist.For example, the so-called "International Mobile Station Equipment Identity, IMEI" is used as an identifier, which is uniquely assigned as a serial number to the mobile device as a terminal device for worldwide identification.
In einer bevorzugten Weiterbildung erkennt der Mobilfunkbetreiber eine Bewegung des Schienenfahrzeugs über die erfolgenden Positionsbestimmungen. Der Mobilfunkbetreiber sendet dann aktuelle Positionen des Mobilfunkgeräts, solange eine Funkverbindung zum Mobilfunkgerät besteht.In a preferred development, the mobile radio operator recognizes a movement of the rail vehicle via the position determinations that take place. The mobile operator then sends current positions of the mobile device as long as there is a radio connection to the mobile device.
Die vorliegende Erfindung ist leicht realisierbar und mit nur geringem Aufwand nachrüstbar.The present invention is easy to implement and can be retrofitted with little effort.
Die vorliegende Erfindung benötigt weder GPS-Empfänger noch GPS-Antennen am Schienenfahrzeug und ist höchst zuverlässig ausführbar.The present invention requires neither GPS receivers nor GPS antennas on the rail vehicle and can be implemented in a highly reliable manner.
Die vorliegende Erfindung ist unabhängig von globalen Positionsbestimmungssystemen und unabhängig von einer über einen Betreiberstaat eingestellten bzw. vorgegebenen Genauigkeit.The present invention is independent of global positioning systems and independent of an accuracy set or specified by an operator state.
Durch die vorliegende Erfindung wird der Aufwand bei der Inbetriebnahme des Schienenfahrzeugs reduziert.The present invention reduces the effort involved in putting the rail vehicle into operation.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erklärt.The present invention is explained in more detail below by way of example with reference to a drawing.
Dabei zeigt die einzige Figur FIG eine Lokomotive LOK als Schienenfahrzeug, dessen Position POS bestimmt werden soll.The single figure FIG shows a locomotive LOK as a rail vehicle whose position POS is to be determined.
Dazu wird im Schienenfahrzeug LOK ein Mobilfunkgerät MFG verwendet, das mit einem Mobilfunkstandard betrieben wird, der eine Bestimmung der Position POS des Mobilfunkgeräts MFG durch einen Mobilfunkbetreiber MFB erlaubt.For this purpose, a mobile radio device MFG is used in the rail vehicle LOK, which is operated with a mobile radio standard that allows the position POS of the mobile radio device MFG to be determined by a mobile radio operator MFB.
Eine landseitige Kontrollstelle VERW sendet eine Aufforderung zur Bestimmung der Position POS des Mobilfunkgeräts MFG an den Mobilfunkbetreiber MFB.A land-based control center VERW sends a request to determine the position POS of the mobile radio device MFG to the mobile radio operator MFB.
Der Mobilfunkbetreiber MFB verwendet dann eine Laufzeitmessung eines Signals SIG, das über mehrere stationäre Basisstationen BTS und dem Mobilfunkgerät MFG übertragen wird, dazu, um die Bestimmung der Position POS vorzunehmen.The mobile radio operator MFB then uses a propagation time measurement of a signal SIG, which is transmitted via a number of stationary base stations BTS and the mobile radio device MFG, to determine the position POS.
Das Signal SIG sowie die Laufzeitmessung wird über den Mobilfunkbetreiber MFB initialisiert und durchgeführt, der zu diesem Zweck über eine als „Location-Managed-Function“ bezeichnete Funktion FZPOS zur Positionsbestimmung verfügt.The signal SIG as well as the transit time measurement is initialized and carried out via the mobile radio operator MFB, which for this purpose has a function FZPOS referred to as a "location-managed function" for determining the position.
Die bestimmte Position POS wird an die Kontrollstelle VERW und/oder an das Mobilfunkgerät MFG übertragen bzw. als Position des Schienenfahrzeugs LOK zur Verfügung stellt - beispielsweise, um im Rahmen einer Leittechnik LEIT des Schienenfahrzeugs LOK verwendet zu werden.The determined position POS is transmitted to the control point VERW and/or to the mobile radio device MFG or is made available as the position of the rail vehicle LOK—for example, in order to be used as part of a control system LEIT of the rail vehicle LOK.
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