DE10214224A1

DE10214224A1 - Vorrichtung zur Zuglängenbestimmung

Info

Publication number: DE10214224A1
Application number: DE10214224A
Authority: DE
Inventors: Michael Koehler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuglängenbestimmung, die sich durch einfachen Aufbau und die Vermeidung streckenseitiger Einrichtungen auszeichnet, wobei vorgesehen ist, dass am Zuganfang (A) ein erstes Positionserfassungssystem und am Zugende (E) ein zweites Positionserfassungssystem angeordnet sind, wobei von den Positionserfassungssystemen zeitgleich ermittelte Positionsdaten einer Auswerteeinrichtung (6) zugeführt sind, die die Positionsdaten verknüpft und mit einem gespeicherten Sollwert vergleicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuglängenbestimmung. Die Zuglängenmessung während der Fahrt ist insbesondere aus sicherheitstechnischen Gründen erforderlich. Es muss gewährleistet sein, dass ein Zugverbund, der aus mehreren Wagen besteht, den jeweiligen Gleisabschnitt vollständig passiert. Das Entkoppeln oder Abreißen eines oder mehrerer Wagen muss unbedingt erkannt werden, um Kollisionen mit anderen Zügen zu vermeiden. Auch für logistische und steuerungstechnische Zwecke kann die Zuglängenmessung notwendig sein.

Aus der DE 33 00 429 A1 ist ein Verfahren zur externen Zuglängenmessung bekannt, bei dem streckenseitig mindestens zwei in definiertem Abstand angeordnete Sensoren vorgesehen sind, welche beim Passieren des Zuges auf Radachsen ansprechen. Aus den Sensorsignalen und der Geschwindigkeit ergeben sich Teillängen zwischen den Achsen, die zu der Gesamtzuglänge summiert werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist vor allem der erhebliche streckenseitige Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zuglängenbestimmung anzugeben, die bei quasi jeder Zugposition anwendbar ist und ohne streckenseitige Installationen auskommt.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Durch zugseitige Positionserfassungssysteme lassen sich Zuganfang und Zugende synchron detektieren. Die Positionsdaten müssen in einer festen Relation zueinander stehen, damit die Zugintegrität mit Sicherheit gegeben ist.

Bei Sollwertabweichungen kann von einer Zugtrennung, beispielsweise infolge der Entgleisung eines oder mehrerer Wagen ausgegangen werden.

Gemäß Anspruch 2 sind zur Positionserfassung eine GPS(global positioning system)-Empfänger und eine Kreiselsensoreinheit vorgesehen. Der GPS-Empfänger ermittelt die Position und übergibt die Daten an den Kreiselsensor, welcher die GPS-Daten kalibriert und so die Messgenauigkeit erhöht. Außerdem überbrückt der Kreiselsensor Satellitensprünge und GPS- Empfangsverlust, indem Messdaten des Kreiselsensors ein unplausibles oder fehlendes GPS-Signal automatisch ersetzen. Beim Ausfall des GPS-Empfängers kann der Kreiselsensor die Positionsdaten auch für längere Zeit generieren. Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen, kann auch ein DGPS (differential global positioning system) eingesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich der Messfehler auf ca. ± 1 m verringern.

Die von der Auswerteeinrichtung benötigten Positionsdaten des Zugendes werden nach einer bevorzugten, im Anspruch 3 gekennzeichneten Ausführungsform per Funk übermittelt. Die Reichweite des Funksensors entspricht dabei mindestens der maximal möglichen Zuglänge. Eine erheblich höhere Reichweite sollte vermieden werden, um sicherzustellen, dass die Funkempfänger anderer Züge möglichst selten für diese Züge nicht bestimmte Signale empfangen können. Üblicherweise genügt eine Reichweite von 1000 m, wodurch auch bei Tunnelfahrten eine sichere Verbindung zum Funkempfänger am Zuganfang gewährleistet ist.

Gemäß Anspruch 4 sind am Zuganfang und am Zugende jeweils eine KOSI(kontinuierliche sichere Zugintegrität)-Einrichtung vorgesehen. Die KOSI-Einrichtung am Zuganfang ist vorzugsweise eine in der Lok installierte Einrichtung, während die zweite KOSI-Einrichtung bedarfsweise entsprechend der Zugkonfiguration am Zugende untergebracht werden kann. Die KOSI- Einrichtung am Zugende wird mittels einer Akku-Anordnung, die durch die Lok-Spannungsversorgung aufladbar ist, bestromt. Die in der Lok installierte erste KOSI-Einrichtung besteht bevorzugt aus GPS-Empfänger, Kreiselsensoreinheit, Schnittstellenplatine, Funkempfänger, Auswerteeinrichtung und gegebenenfalls akustischer und/oder optischer Anzeige. Die zweite, mobile KOSI-Einrichtung umfasst GPS-Empfänger, Kreiselsensoreinheit, Schnittstellenplatine und Funksender. Die Schnittstellenplatine verbindet den GPS-Empfänger mit dem Kreiselsensor und wandelt die Positionsdaten des Kreiselsensors in ein Signal um, dass dem Format der GPS-Positionsdaten entspricht. Außerdem werden über die Schnittstellenplatine der GPS-Empfänger und der Kreiselsensor mit einer stabilisierten Spannung versorgt. Die Positionsdaten werden dann über eine RS232-Schnittstelle an den Funksender übermittelt. Eine Kodierung im Funksender stellt die Kontaktaufnahme mit dem dazugehörigen Funkempfänger auf der Lok sicher. Die Positionsdaten des Zugendes und der Lok werden über zwei serielle RS232-Eingänge an die Auswerteeinrichtung übertragen. Durch die mitgesendete Kennung der Positionsdaten des Zugendes im Sendeprotokoll erkennt die Auswerteeinrichtung, ob die Daten für sie bestimmt sind und beginnt dann gegebenenfalls mit der Auswertung. Die Auswerteeinrichtung überprüft den Zeittakt der Positionsdaten und ermittelt daraus die aktuelle Entfernung zwischen der Lok und dem Zugende.

Das KOSI-System ist so aufgebaut und ausgelegt, dass ein Einzelausfall der Komponenten bemerkt und angezeigt wird:

- Ausfall GPS-Signal: Das Positionssignal wird ausschließlich durch den Kreiselsensor generiert, nicht kritisch,
- Ausfall der KOSI-Einrichtung am Zugende: Zugtrennung wird angenommen,
- Ausfall der Funkübertragung: Zugtrennung wird angenommen.

Der Sollwert für die Zuglänge ist gemäß Anspruch 5 mit einem Toleranzaufschlag versehen. Dieser Toleranzaufschlag berücksichtig die Vergrößerung der Zuglänge bei Beschleunigungsfahrten, insbesondere beim Anfahren des Zuges in Abhängigkeit von der Zugart und der Zuglänge. Während der Fahrt, in Kurven, bei Steigungen und beim Bremsen kann die gespeicherte Zuglänge unterschritten werden. Dies hat jedoch keine Auswirkungen, da eine kürzere Zuglänge keine Zugtrennung bedeutet. Wenn die errechnete Zuglänge überschritten wird, löst die Auswerteeinrichtung vorzugsweise ein akustisches oder optisches Signal aus, um dem Lokführer eine Zutrennung anzuzeigen. Während der Fahrt überprüft die Auswerteeinrichtung im Sekundentakt die Daten und kann bei Trennung des Zuges innerhalb einer Zeitspanne, die unter 30 s liegt, feststellen, dass der Zug getrennt worden ist. Der Toleranzaufschlag wird durch Versuche und Erfahrungen ermittelt und kann in der Auswerteeinrichtung als Liste für verschiedene Zugkonfigurationen abgelegt sein.

Neben der zuginternen Zuglängenbestimmung können die Positionsdaten des Zuganfanges und des Zugendes auch für eine stellwerksseitige Auswertung genutzt werden. Mit diesen Daten könnten zukünftige Stellwerke einen Zug zweidimensional darstellen. Die jetzige Darstellungsweise ist nur punktuell oder auf besetzte Gleisabschnitte bezogen. Als weitere Anwendung können die Daten in gespeicherter Form als digitaler Fahrtenschreiber dienen. Auf diese Weise sind dann insbesondere Geschwindigkeiten, Beschleunigungsphasen und zeitliches Verhalten nach Ende der Zugfahrt nachvollziehbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlich dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Zugkonfiguration
Fig. 2 Komponenten der Zuglängenbestimmung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens der Komponenten.
Fig. 1 veranschaulicht das Prinzip der Zuglängenmessung, wobei am Zuganfang A und am Zugende E Positionserfassungssysteme angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Zugart und der Zuglänge wird bei der Zuglängebestimmung ein Toleranzaufschlag dL hinzugefügt, der die mechanisch bedingte Verlängerung des Zuges, insbesondere beim Anfahren, berücksichtigt. Der Sollwert der Zuglänge L ergibt sich aus der Summation des Abstandes zwischen Zugende E und Zuganfang A zuzüglich des Toleranzaufschlags dL.
In den Fig. 2 und 3 sind die wesentlichen Komponenten für die Zuglängenbestimmung dargestellt. Am Zugende E und am Zuganfang A sind zur Positionsbestimmung jeweils ein GPS(global positioning system)-Empfänger 1E und 1A und ein Kreiselsensoreinheit 2E und 2A zugeordnet. Als Kreiselsensoreinheit 2E bzw 2A kann beispielsweise ein handelsübliches NAVIgates- Modul eingesetzt werden. Dieses Modul liefert Daten im GPS- Format zwischen den Intervallen, in denen der GPS-Empfänger 1E bzw. 1A keine Daten erhält. NAVIgates übermittelt die Daten über die relative Position und optimiert somit die aktuelle Standortanzeige. Als GPS-Empfänger 1E bzw. 1A ist insbesondere der Garmin GPS 35 HVS-Empfänger geeignet, da NAVIgates auf diesen Empfänger bereits abgestimmt ist. Der GPS- Empfänger 1E bzw. 1A und die Kreiselsensoreinheit 2E bzw. 2A sind auf eine Schnittstellenplatine 3E bzw. 3A geführt, die insbesondere als handelsübliche NAVIcom-Platine ausgebildet sein kann. Die Schnittstellenplatine 3E bzw. 3A verbindet den GPS-Empfänger 1E bzw. 1A mit der Kreiselsensoreinheit 2E bzw. 2A und wandelt die Positionsdaten der Kreiselsensoreinheit 2E bzw. 2A in ein RS232-Signal um. Dieses RS232-Signal wird am Zugende E auf einen Funksender 4 geführt, welcher mit einem Funkempfänger 5 am Zuganfang A zusammenwirkt. Der Funksender 4 generiert einen Verschlüsselungscode, der nur von dem zugehörigen Funkempfänger 5 decodiert werden kann. Die per Funk übertragenen Positionsdaten des Zugendes E und die von der Schnittstellenplatine 3A ausgegebenen Positionsdaten des Zuganfangs A werden einer Auswerteeinrichtung 6 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 6 ermittelt aus den empfangenen Daten die aktuelle Entfernung zwischen Zuganfang A und Zugende E und vergleicht diese Entfernung mit dem Sollwert für die Zuglänge L. Wenn die Soll-Zuglänge überschritten wird, löst die Auswerteeinrichtung 6 ein akustisches und/oder optisches Signal 7 aus, um dem Lokführer eine Zugtrennung anzuzeigen. Die Positionsdaten des Zuges werden außerdem laufend, z. B. im Sekundentakt, an eine zugexterne Einrichtung, insbesondere ein Stellwerk 8, übermittelt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims

1. Vorrichtung zur Zuglängenbestimmung,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Zuganfang (A) ein erste Positionserfassungssystem und am Zugende (E) ein zweites Positionserfassungssystem angeordnet sind, wobei von den Positionserfassungssystemen zeitgleich ermittelte Positionsdaten einer Auswerteeinrichtung (6) zugeführt sind, die die Positionsdaten verknüpft und mit einem gespeicherten Sollwert vergleicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungssysteme jeweils einen GPS(global positioning system)-Empfänger (1E, 1A) und eine Kreiselsensoreinheit (2E, 2A) aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Positionserfassungssystem mit einem Funkempfänger (5) und das zweite Positionserfassungssystem mit einem Funksensor (4) verbunden sind, wobei die Reichweite des Funksenders (4) mindestens der maximal möglichen Zuglänge (L) entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Positionserfassungssystem, eine Schnittstellenplatine (3A), ein Funkempfänger (5), die Auswerteeinrichtung (6) und gegebenenfalls ein akustisches und/oder optisches Signalisierungssystem (7) eine fest installierte erste KOSI(kontinuierliche sichere Zugintegrität)-Einrichtung und das zweite Positionserfassungssystem, eine Schnittstellenplatine (3E) und ein Funksender (4) eine zweite KOSI(kontinuierliche sichere Zugintegrität)-Einrichtung bilden, wobei die erste KOSI-Einrichtung mittels einer Lok- Spannungsversorgung und die zweite KOSI-Einrichtung mittels einer Akku-Anordnung, die durch die Lok-Spannungsversorgung aufladbar ist, bestrombar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert mit einem Toleranzaufschlag (DL) versehen ist, der der mechanisch bedingten Zuglängenvergrößerung bei Beschleunigungsfahrten entspricht.