DE19907465A1 - Vorrichtung zum Identifizieren von Objekten und Verwendungen der Vorrichtung - Google Patents
Vorrichtung zum Identifizieren von Objekten und Verwendungen der VorrichtungInfo
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Abstract
Bei der vorliegenden Vorrichtung zum Identifizieren von Objekten (6, 8) für den Einsatz in einem Schienenfahrzeug (2), wobei die Vorrichtung wenigstens zwei Radarsensoren (10-16) zum Erkennen von Objekten (6, 8) nach dem Triangulationsverfahren und ein Fahrzeugsicherungssystem umfaßt, ist im Fahrzeugsicherungssystem ein Muster zum Identifizieren der mit den Radarsensoren (10-16) erkannten Objekte (6, 8) hinterlegt. Durch diese Maßnahme ist ein eindeutiges kostensparendes Identifizieren von Objekten (6, 8) gewährleistet.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Identifi
zieren von Objekten für den Einsatz in einem Schienenfahrzeug
sowie auf Verwendungen der Vorrichtung.
Im Schienenverkehr sind eine Vielzahl von Abläufen bekannt,
deren Durchführung sehr aufwendig sind und die Bereitstellung
geeigneten Personals erfordern. Beispiele hierfür sind das
Durchführen von automatischen Kuppelvorgängen, die Hinder
niserkennung während der Fahrt und das Kalibrieren der Fahr
zeugposition.
Im automatischen Fahrbetrieb muß die Möglichkeit vorgegeben
sein, aus einzelnen Schienenfahrzeugen einen Zugverband zu
bilden. Hierzu ist es notwendig Kuppelvorgänge ohne Perso
naleinsatz durchführen zu können.
Beim Ausfall der streckenseitigen Gleisfreimeldeeinrichtung
ist ein automatischer Betrieb von Schienenfahrzeugen nicht
möglich. Eine Fahrt auf Ersatzsignal, wie beim Betrieb durch
einen Fahrzeugführer, ist hier nicht möglich, da eventuell auf
dem Gleis befindliche Gegenstände nicht erkannt werden können.
Es müßte hier gegebenenfalls Personal vor Ort gebracht werden,
was mit erheblichen Verzögerungen des gesamten Fahrbetriebs
verbunden wäre.
Bei automatisch betriebenen Schienenfahrzeugen ist eine wich
tige sicherheitstechnische Anforderung, daß jederzeit der ak
tuelle Standort des Schienenfahrzeugs bekannt ist. Hierzu wer
den Weginformationen aus den Drehungen der Fahrzeugräder ge
wonnen. Da diese Informationen durch den Schlupf der Räderge
genüber der Schiene verfälscht werden, ist in gewissen Zeitab
ständen eine Normierung durch ortsfeste Markierungen vorzuse
hen.
Es besteht somit der Bedarf an einer Vorrichtung für den Ein
satz in Schienenfahrzeugen, die es erlaubt ein Objekt im Vor
ausbereich des Schienenfahrzeugs, also im Bereich des Schie
nenstrangs, zu erkennen. Es ist aber nicht ausreichend das Ob
jekt nur zu erkennen, da für die einzelne Anwendung das Objekt
nicht nur erkannt, sondern auch identifiziert werden muß.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zum Identifizieren von Objekten für den Einsatz in Schie
nenfahrzeugen dergestalt anzugeben, daß eine zuverlässige und
kostengünstige Identifikation der Objekte gewährleistet ist.
Darüber hinaus sollen konkrete Verwendungen der Vorrichtung im
Schienenverkehr angegeben werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung
zum Identifizieren von Objekten für den Einsatz in einem
Schienenfahrzeug, wobei gemäß der Erfindung die Vorrichtung
wenigsten zwei Radarsensoren zum Erkennen von Objekten nach
dem Triangulationsverfahren und ein Fahrzeugsicherungssystem
umfaßt, wobei im Fahrzeugsicherungssystem ein Muster zum Iden
tifizieren der mit den Radarsensoren erkannten Objekte hinter
legt ist.
Mit dem Einsatz von Radarsensoren, welche üblicherweise im
Kraftfahrzeugbereich verwendet werden, ist eine kostengünstige
Realisierung der Identifizierung gewährleistet. Die Verwendung
des Triangulationsverfahrens erlaubt eine zuverlässige Erken
nung von Objekten.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Verwendung
der Vorrichtung zum Kuppeln von Schienenfahrzeugen, wobei ge
mäß der Erfindung im Fahrzeugsicherungssystem eine Schienen
fahrzeugfront mit Kupplung schematisch als Muster hinterlegt
wird.
Erhält ein automatisch fahrendes Schienenfahrzeug über die
Funkanlage den Befehl an ein anderes stehendes Schienenfahr
zeug anzukuppeln, so wird die Geschwindigkeit des anzukuppeln
den Schienenfahrzeugs auf etwa 20 km/h begrenzt und das vor
ausschauende Radarsystem in den Modus "Kuppelvorgang" ver
setzt. Diese Funktionalität wird vom Fahrzeugsicherungssystem
gesteuert und nur in einer Wendeanlage zugelassen.
Befindet sich das Schienenfahrzeug in der Wendeanlage, so wird
diese Information über einen Datenbus von der Ortungsplattform
des Fahrzeugsicherungssystems zum Steuerungssystem des Radar
systems übertragen. Es wird in den Modus "automatisches Kup
peln von Schienenfahrzeugen" geschaltet. Zusätzlich erfolgt
eine Übertragung der aktuellen sicheren Geschwindigkeit des
Schienenfahrzeugs. Im Steuergerät des Radarsystems wird nun
gezielt nach Reflexionsmustern gesucht, die dem einer Fahr
zeugfront eines Schienenfahrzeugs mit einer Kupplung entspre
chen. Da nur an ein stehendes Schienenfahrzeug angekuppelt
werden darf, erfolgt ein Vergleich der Annäherungsgeschwindig
keit mit der eigenen Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs.
Die jeweils aktuelle Reststrecke bis zum stehenden Schienen
fahrzeug wird ständig vom Fahrzeugsicherungssystem abgefragt.
In Abhängigkeit hiervon erfolgt jeweils eine Anpassung der ei
genen Fahrzeuggeschwindigkeit, so daß Beschädigungen an den
Schienenfahrzeugen während des Kuppelvorgangs ausgeschlossen
werden können.
Außerdem wird die zweitgenannte Aufgabe gelöst durch eine Ver
wendung der Vorrichtung zum Bestimmen der Position von Schie
nenfahrzeugen oder zum Erkennen von Hindernissen auf einem
Schienenstrang, wobei gemäß der Erfindung im Fahrzeugsiche
rungssystem ein Streckenatlas als Muster hinterlegt wird.
Um eine Fahrt auf Ersatzsignal, d. h eine Fahrt mit einge
schränkter Geschwindigkeit, zu ermöglichen, muß ein System
vorliegen, das die innerhalb des Bremsweges liegende Strecke
auf Verletzungen des Lichtraumprofils hin überprüft. Besonde
res Augenmerk ist hier auf die Überprüfung des Lichtraumpro
fils bei Kurvenfahrten in Tunneln zu legen. Bei kleinen Kur
venradien kann es zu Fehlaussagen kommen, wenn die "elektro
nische Sicht" nur in Fahrtrichtung betrachtet wird.
Um die geforderte Funktionalität zu erreichen erfolgt eine
Verknüpfung der Hinderniserkennungsinformation aus dem Radar
system mit dem Fahrzeugsicherungssystem. Das Fahrzeugsiche
rungssystem verfügt über einen Streckenatlas mit allen rele
vanten Daten zum Gleisstrang. In Verbindung mit der sicheren
Ortungsplattform ist es dem Fahrzeugsicherungssystem bekannt,
ob ein gerades oder gekrümmtes Gleisstück befahren wird. Im
Falle von Kurven ist ebenfalls der Kurvenradius bekannt. Somit
läßt sich jederzeit eine Bewertung des erkannten Hindernisses
vornehmen. Bei Kurvenfahrten müssen Objekte, die sich direkt
in Flucht zur Fahrzeugachse befinden, nicht zwangsläufig zu
einer Verletzung des Lichtraumprofils führen. Objekte, die
sich derzeit zwar außerhalb der Fahrtrichtung befinden, könn
ten sich auf Grund der Kurvenfahrt zu einem späteren Zeitpunkt
als Konfliktpunkt herausstellen. Durch die Bewertung der Posi
tionsangabe von wirklichen Konfliktpunkten des Radarsystems
durch das Fahrzeugsicherungssystem kann hier eine zuverlässige
Vorschau erzielt werden.
Vorzugsweise setzt sich der Streckenatlas aus bereits vorhan
denen Merkmalen der Umgebung des Schienenstrangs zusammen.
Es ist zu erreichen, daß nach Möglichkeit schon vorhandene
ortsfeste Gegenstände an der Strecke eindeutig identifiziert
werden können, um so eine absolute Ortung des Fahrzeuges zu
ermöglichen.
Durch Kombination der Informationen des Streckenatlasses und
der Radarinformationen wird eine absolute Ortung des Schienen
fahrzeugs vorgenommen. Innerhalb eines vom Fahrzeugsicherungs
systems vorgegebenen Vertrauensintervalls wird nach bekannten
ortsfesten Reflexionsmustern gesucht. Solche Reflextionsmuster
bilden z. B. Signalmasten und Bahnsteigkantentüren. Wird ein
solcher Punkt mit der Genauigkeit von ca. 10 cm innerhalb des
geforderten Bereichs erkannt, so kann eine Kalibrierung des
aktuellen Standorts erfolgen. Der wesentliche Vorteil dieser
Lösung besteht darin, daß keine zusätzlichen ortsfesten Ele
mente montiert werden müssen. Somit kann gegenüber der her
kömmlichen Ortung durch Balisen der Montageaufwand im Gleis
feld erheblich reduziert werden. Im Anwendungsfall einer
Stadtbahn mit vielen ortsfesten Objekten entlang der Strecke
kann auf eine zusätzliche Montage gänzlich verzichtet werden.
Zur Positionskalibrierung auf der Strecke können die schon
vorhandenen mechanischen Komponenten verwendet werden. Hier
sind bevorzugt die Masten der Haupt- und Vorsignale zu nennen.
Da sich einige Objekte, die zur Ortsnormierung genutzt werden
könnten, auf der Strecke in Kurven befinden, erfolgt auch hier
eine Bewertung des Signals des Radarsystems durch das Fahr
zeugsicherungssystem.
Um keine Störung des Systems durch Fehlmeldungen zu erhalten
wird die Empfindlichkeit der Radarsensoren entsprechend kali
briert. Es wird somit ausgeschlossen, daß es bei im Überwa
chungsbereich befindlichen unkritischen Fremdkörpern, wie z. B.
leeren Getränkedosen, zu Fehlmeldungen kommt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü
chen wiedergegeben.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der
Zeichnungsfigur näher erläutert, wobei in der FIG ein Schie
nenfahrzeug auf einem Schienenstrang schematisch dargestellt
ist.
Die Figur zeigt in der Draufsicht ein Schienenfahrzeug 2 auf
einem Schienenstrang 4 in schematischer Darstellung. Das
Schienenfahrzeug 2 umfaßt eine Vorrichtung zum Identifizieren
von Objekten 6, 8, die speziell für den Einsatz in Schienen
fahrzeugen geeignet ist. Die Vorrichtung umfaßt vier Radarsen
soren 10-16, die in einer Ebene parallel zur Bodenoberfläche
in geeigneter Weise angeordnet sind. In diesem Ausführungsbei
spiel werden vier Radarsensoren 10-16 verwendet, es sind
aber auch andere Ausführungsbeispiele denkbar, in welchen we
nigsten zwei Radarsensoren verwendet werden.
Die Radarsensoren 10-16 sind über nicht dargestellte Leitun
gen mit einem Radarsteuergerät und anschließend über Daten
busverbindungen mit einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug
sicherungssystem verbunden.
Mit den Sensorkegeln 18-24, die den Radarsensoren 10-16
zuzuordnen sind und sich in einem großen Bereich überlappen,
können Objekte 6, 8 erkannt werden, die sich im Vorfeld des
Schienenfahrzeugs 2 positioniert befinden. Dabei erstrecken
sich die Sensorkegel 18-24 sowohl in der horizontalen als
auch in der vertikalen Richtung, d. h. daß mit den Radarsenso
ren 10-16 auch Objekte 6, 8 erkannt werden können, die un
mittelbar auf dem Boden vor dem Schienenfahrzeug 2 liegen.
Aus der Figur ist zu erkennen, daß die Sensorkegel 18-24 in
der Ebene einen weit größeren geometrischen Raum abdecken als
das Lichtraumprofil 26 des Schienenfahrzeugs 2. Da die Radar
sensoren 10-16 nach dem Triangulationsverfahren arbeiten ist
ein sicheres und eindeutiges Erkennen von Objekten 6, 8 ge
währleistet.
Die Vorrichtung mit den Radarsenoren 10-16 und dem Fahrzeug
sicherungssystem wird in diesem Ausführungsbeispiel zum Be
stimmen der Position des Schienenfahrzeugs 2 oder zum
Erkennen von Hindernissen, d. h. von Objekten 6, 8 auf dem
Schienenstrang 4 verwendet. Zu diesem Zweck ist im Fahrzeugsi
cherungssystem ein Streckenatlas als Muster hinterlegt. Das
zunächst mit den Radarsensoren 10-16 erkannte Objekt 6, 8
wird mit den Informationen aus dem Streckenatlas verglichen.
In einem zweiten Schritt kann dann entschieden werden, ob es
sich bei den Objekten 6, 8 um bereits im Streckenatlas mar
kierte, vorgegebene Positionspunkte handelt oder ob es sich
hierbei um tatsächliche Hindernisse auf dem Schienenstrang 4
handelt.
Der Streckenatlas setzt sich vorzugsweise aus bereits vorhan
denen Merkmalen der Umgebung des Schienenstrangs 4 zusammen.
Die Vorrichtung unterscheidet somit zwischen Objekten 6, 8 auf
dem Schienenstrang und Objekten die sich außerhalb des Schie
nenstrangs befinden.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vor
richtung zum Kuppeln von mehren Schienenfahrzeugen verwendet.
Dazu ist im Fahrzeugsicherungssystem eine Schienenfahrzeug
front mit einer Kupplung schematisch als Muster hinterlegt.
Die Vorrichtung kann somit eindeutig die Vorderseite eines
Schienenfahrzeugs mit der Kupplung identifizieren und dement
sprechend einen Kuppelvorgang starten.
Mit der vorliegenden Vorrichtung und den vorliegenden Verwen
dungen der Vorrichtung ist somit ein kostensparendes Identifi
zieren von Objekten gewährleistet, wodurch sich eine Vielzahl
von Verwendungen der Vorrichtung, auch solche welche nicht ex
plizit aufgeführt wurden, wesentlich vereinfachen.
2
Schienenfahrzeug
4
Schienenstrang
6
,
8
Objekte
10
,
12
,
14
,
16
Radarsensoren
18
,
20
,
22
,
24
Sensorkegel
26
Lichtraumprofil
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Identifizieren von Objekten (6, 8) für den
Einsatz in einem Schienenfahrzeug (2)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung wenigstens zwei Radarsensoren (10-16)
zum Erkennen von Objekten (6, 8) nach dem Triangulationsver
fahren und ein Fahrzeugsicherungssystem umfaßt, wobei im
Fahrzeugsicherungssystem ein Muster zum Identifizieren der
mit den Radarsensoren (10-16) erkannten Objekte (6, 8) hin
terlegt ist.
2. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Kuppeln von
Schienenfahrzeugen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Fahrzeugsicherungssystem eine Schienenfahrzeug
front mit einer Kupplung schematisch als Muster hinterlegt
wird.
3. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Bestimmen der
Position von Schienenfahrzeugen oder zum Erkennen von Hin
dernissen auf einem Schienenstrang,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Fahrzeugsicherungssystem ein Streckenatlas als Muster
hinterlegt wird.
4. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Streckenatlas sich aus bereits vorhandenen Merkmalen
der Umgebung des Schienenstrangs zusammensetzt.
5. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zwischen Objekten auf und neben dem
Schienenstrang unterscheidet.
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