DE19963258A1 - Einrichtung zur Zuglängenbestimmung - Google Patents

Abstract

Die Länge eines Zuges wird auf dem Zuge (Z) dadurch bestimmt, daß dieser seine aktuellen Fahrorte (P1, P2) ermittelt, wenn er mit seiner Zugspitze und seinem Zugschluß bzw. mit seiner ersten und seiner letzten Achse einen gleisseitigen Sensor (H) passiert. Das Passieren der ersten und letzten Fahrzeugachse wird vom Sensor auf drahtlosem Wege an den Zug gemeldet. Bei Ausgestaltung des Sensors als Schienenkontakt oder Schienenkontaktanordnung arbeitet ein hinterer Sensor (H) zusammen mit einem in Fahrrichtung vor ihm angeordneten Sensor (V), dessen Abstand von ihm größer ist als der Achsabstand der einzelnen Fahrzeuge untereinander sowie der Achsabstand aufeinanderfolgender Fahrzeuge. Wenn beide Sensoren eine gleichgroße Achszahl (8) erkannt haben, ist dies das Zeichen dafür, daß die letzte Fahrzeugachse den hinteren Sensor (H) gerade passiert beziehungsweise passiert hat. Die gefragte Zuglänge (L) wird durch Differenzbildung der für die erste und letzte Fahrzeugachse ermittelten Fahrzeugposition bestimmt. Die Angaben zur Zuglänge und zur Zugvollständigkeit werden insbesondere benötigt für den sogenannten Funkfahrbetrieb, bei dem die Fahrzeuge selbst ihren Abstand zu den vorausliegenden Gefahrenpunkten erkennen und ihre Fahrweise entsprechend einrichten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im sogenannten Funkfahrbetrieb gibt es im Gegensatz zum stellwerksgesteuerten Fahrbetrieb keine lückenlose strecken­ seitige Gleisüberwachung zur Positionserfassung der die Strecke befahrenden Züge. Die Züge müssen vielmehr selbst ih­ ren jeweiligen Fahrort innerhalb der Gleisanlage bestimmen und für den Fall, daß sie sich einem Gefahrenpunkt nähern, ihre Fahrgeschwindigkeit entsprechend einrichten. Vom Vorhan­ densein solcher Gefahrenpunkte erfahren die Züge durch eine Leitstelle oder z. B. durch entlang der Gleise angeordnete Stellelemente, bei denen sich die Fahrzeuge spätestens beim Vorüberlaufen melden und bei denen etwaige nachfolgende Züge die Identifizierungskennzeichen der vorauslaufenden Züge er­ fragen können. Die nachfolgenden Züge nehmen dann mit den vorausfahrenden Zügen Kontakt auf und unterrichten sich so über deren Fahrort. Ihren jeweiligen Fahrort in einer Gleis­ anlage erkennen die Züge durch Eigenortung unter Verwendung eines die Gleisanlage wiedergebenden Streckenatlas.

Für die Bestimmung der freien Gleislänge vor einem Zug reicht es nicht aus, über den Fahrort der Zugspitze des vorausfah­ renden Zuges Bescheid zu wissen. Vielmehr ist die freie Gleislänge vor einem Zug davon abhängig, wo sich das Schluß­ fahrzeug des vorausfahrenden Zuges augenblicklich befindet. Für die Fahrzeugsteuerung des nachfolgenden Zuges hat dieser deshalb von einem vorausfahrenden Zug die Position von dessen Schlußfahrzeug oder aber die Position des Spitzenfahrzeugs in Verbindung mit Angaben über die Länge des Zuges zu erfragen.

Aus der DE 197 23 309 A1 ist es bekannt, die Zugvollständig­ keit eines Fahrzeugverbandes dadurch zu bestimmen, daß zu diskreten Zeitpunkten die Positionen des ersten und des letz­ ten Fahrzeugs des Fahrzeugverbandes ermittelt und die ermit­ telten Ist-Ergebnisse mit vorgegebenen Soll-Ergebnissen für den gegenseitigen Abstand des Spitzenfahrzeugs vom Schluß­ fahrzeug verglichen werden. Dieses bekannte Verfahren zur Überwachung von Fahrzeugverbänden ließe sich leicht abändern in ein Verfahren zur Zuglängenbestimmung, wobei die jeweilige Zuglänge aus der Differenz der gleichzeitig ermittelten Posi­ tionsangaben für das Spitzen- und das Schlußfahrzeug gebildet wird. Für diese Art der Zuglängenbestimmung müßten zwingend getrennte Positionsermittlungseinrichtungen auf dem Spitzen- und dem Schlußfahrzeug des Zuges vorhanden sein und die Posi­ tionsbestimmungen müßten gleichzeitig vorgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bestimmen der Länge eines spurgeführten Fahrzeugs oder Fahrzeugverban­ des durch Eigenortung des Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes in einer Gleisanlage anzugeben, die prinzipiell mit nur einer einzigen Einrichtung zur Positionsermittlung auf dem Fahrzeug oder Fahrzeugverband auskommt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Danach wer­ den auf dem Fahrzeug oder Fahrzeugverband jeweils zwei Fahr­ zeugpositionen für das gleiche Fahrzeug ermittelt und aus diesen die jeweilige Zuglänge bestimmt. Hierzu wird die erste Positionsermittlung dann vorgenommen, wenn die erste Achse des Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes oder das erste Fahrzeug des Fahrzeugverbandes einen gleisseitigen Sensor passiert und eine zweite Positionsmeldung, wenn die letzte Achse des Fahr­ zeugs oder Fahrzeugverbandes bzw. des Schlußfahrzeugs den Sensor passiert. Die Sensoren veranlassen bei ihrer Betäti­ gung auf drahtlosem Wege jeweils eine Positionsbestimmung durch das Fahrzeug. Die Differenz der ermittelten Positionen gibt die Zuglänge an.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 3 das Vorrücken eines Fahrzeugverbandes über einen Bahnübergang zusammen mit den dabei von gleisseitigen Sensoren ausgelösten Meldungen für die Positionserfassung der ersten und der letzten Fahrzeugach­ se.

Die Zeichnung zeigt ein Gleis G mit einem Bahnübergang BÜ und einem sich dem Bahnübergang in Fahrrichtung von links nach rechts nähernden Zug Z. Dieser Zug Z besteht aus beispiels­ weise vier zweiachsigen miteinander gekuppelten Fahrzeugen. Für die Streckensicherung kommt ein funkbasiertes Betriebs­ verfahren zum Einsatz, bei dem die Züge selbst in Verbindung mit den Stellelementen der Strecke die Streckensicherung ge­ währleisten, indem sie sich nach Zuweisung der von ihnen be­ fahrenen Strecke durch eine Leitstelle jeweils rechtzeitig mit den in ihrem Fahrweg liegenden Stellelementen und etwai­ gen vorausfahrenden Zügen in Verbindung setzen und den Status dieser Stellelemente beziehungsweise den Fahrort der Züge er­ fragen; sie wirken gegebenenfalls auch steuernd auf die Stellelemente ein. Dazu sind die Züge mit entsprechenden Kom­ munikationseinrichtungen versehen. Jeder Zug baut hierzu bei Annäherung an ein Stellelement oder einen vorausfahrenden Zug vorzugsweise vorübergehend eine Kommunikationsverbindung zu diesem auf, um die entsprechenden Meldungen zu empfangen und gegebenenfalls Stellaufträge abzusetzen. Die Kommunikation geschieht entweder auf direktem Weg zu den Stellelementen oder Zügen oder indirekt über eine Leitstelle, die die Mel­ dungen und Kommandos weiterleitet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß die Zuglänge des Zuges Z beim Passieren des Bahnübergan­ ges BÜ festgestellt werden soll. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß zu beiden Seiten dieses Bahnüberganges bereits gleisseitige Sensoren V, H vorhanden sind, die nach der Lehre der vorliegenden Erfindung für die Bestimmung der Länge des Zuges mitgenützt werden können. Bei den Sensoren V und H han­ delt es sich um die der einen beziehungsweise anderen Fahr­ richtung zugeordneten Ausschaltkontakte des Bahnüberganges, über die nach dem Passieren des Bahnüberganges die bei Annä­ herung des Zuges an den Bahnübergang eingeschalteten Siche­ rungseinrichtungen des Bahnüberganges wieder abgeschaltet werden. In Fig. 1 ist angenommen, daß der Zug zum betrachte­ ten Zeitpunkt gerade mit seiner ersten Achse den der Gegen­ fahrrichtung zugeordneten Ausschaltkontakt V befährt. Der Ausschaltkontakt wird durch einen oder mehrere Sensoren zum Erkennen vorüberlaufender Eisenbahnräder dargestellt. Der Sensor erkennt seine Befahrung und gibt eine Meldung "1" für das Erkennen der ersten Fahrzeugachse direkt oder über eine zwischengeschaltete, in der Zeichnung nicht dargestellte Ein­ richtung an die Sicherungseinrichtungen des Bahnüberganges BÜ. Bei der gegebenenfalls zwischengeschalteten Einrichtung kann es sich insbesondere für den Fall, daß die Sensoren als Doppelsensoren ausgeführt sind, um eine Schaltung handeln, welche die von beiden Einzelsensoren eines solchen Doppelsen­ sors stammenden Befahrungsmeldungen jeweils in einen fahr­ richtungsabhängigen Zählimpuls umsetzt oder die von einem Einzelsensor stammende Befahrungsmeldung in ein für die wei­ tere Verarbeitung in den Sicherungseinrichtungen des Bahn­ überganges geeignetes Meldesignal umwandelt.

Mit dem Befahren des in Fahrrichtung vorderen Sensors V wird der bislang freigemeldete Bahnübergang besetzt gemeldet, so­ fern die zu beiden Seiten des Bahnüberganges angeordneten Sensoren auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte gemein­ same Gleisüberwachung einwirken. Mit dem Besetztmelden des Bahnüberganges wird der in Fahrtrichtung hinter dem Bahnüber­ gang gelegene Sensor H dahingehend vorbereitet, daß er auf das Vorüberlaufen der ersten Fahrzeugachse beim Vorrücken des Zuges in besonderer Weise reagiert.

In Fig. 2 hat das Spitzenfahrzeug des Zuges Z den Bahnüber­ gang bereits passiert und befährt mit seiner ersten Achse ge­ rade den hinter dem Bahnübergang gelegenen Sensor H; der vor­ dere Sensor V hat zu diesem Zeitpunkt vier Achsen detektiert. Das Befahren des hinteren Sensors H durch die erste Achse des Zuges Z führt zur Ausgabe einer entsprechenden Meldung M1 an den Zug, wobei die Meldung M1 über das Erkennen der ersten Achse des Zuges dem Zug auf drahtlosem Wege übermittelt wird, vorzugsweise über die vom Zug bei Annäherung an den Bahnüber­ gang zu dessen Sicherungseinrichtungen aufgebaute Kommunika­ tionsverbindung. Aufgrund der empfangenen Meldung M1 bestimmt das Führungsfahrzeug des Zuges oder ein anderes dafür vorge­ sehenes Fahrzeug des Zuges seine augenblickliche Position in der Gleisanlage. Dies geschieht zum Beispiel durch Satelli­ tenortung mit Hilfe des DGPS (Differential Global Positioning System). Derartige Ortungseinrichtungen sind relativ preis­ wert am Markt zu haben, sind zuverlässig und besitzen eine für die Zuglängebestimmung erforderliche Genauigkeit. Die je­ weils ermittelte Position P1 des DGPS-Empfängers auf dem Zuge beim Betätigen des Sensors H durch die erste Fahrzeugachse wird auf dem Zuge mindestens vorübergehend gespeichert.

In Fig. 3 hat der Zug Z den Bahnübergang BÜ vollständig pas­ siert und betätigt mit seiner letzten Achse gerade den hinte­ ren Sensor H. Beide Sensoren V und H haben nunmehr bei glei­ cher Passagerichtung der Fahrzeuge eine gleichgroße Anzahl von Achsen erkannt. Aus dem Vergleich der beim Vorüberlaufen der letzten Fahrzeugachse vom Sensor H ermittelten Achszahl "8" mit der zuvor vom Sensor V ermittelten Achszahl "8" ergibt sich, daß es sich bei der aktuell vom Sensor H erkannten Fahrzeugachse um die letzte Achse des Fahrzeugs handelt. Der Sensor H oder eine ihm zugeordnete Schaltung zur Umformung der Sensorsignale und/oder zur Überwachung des Bahnüberganges veranlaßt beim Vorüberlaufen der letzten Fahrzeugachse am Sensor H die Übermittlung einer entsprechenden Meldung M2 an den Zug Z. Dort wird zu diesem Zeitpunkt ein neuer Ortungs­ vorgang durchgeführt, über den der aktuelle Fahrort P2 des ortenden Fahrzeugs bestimmt wird.

Das die Ortungen vornehmende und die Ortungsergebnisse spei­ chernde Fahrzeug ist nunmehr in der Lage, aus den beiden zu­ vor ermittelten Positionsangaben durch einfache Differenzbil­ dung P2-P1 die Länge L des Zuge Z zu bestimmen. Zu einer ge­ nauen Zuglängenermittlung sollten in die jeweils ermittelten Positionen oder in die Positionsdifferenz Zuschläge für die beidseitigen Überstände des Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes über die erste und die letzte Achse einfließen. Wo auf dem Zuge die Positionsmeldungen erzeugt werden, ist ohne Bedeu­ tung; wichtig ist nur, daß beide Positionsmeldungen an der gleichen Stelle und vorzugsweise vom gleichen Gerät ermittelt werden. Verändert sich die einmal festgestellte Zuglänge des Zuges an einer anderen Meßstelle um einen vorgegebenen Min­ destwert, so ist dies je nach dem Vorzeichen der Änderung ein Hinweis auf eine Zugtrennung oder eine Zugverlängerung, wobei im ersten Fall die Freigabe der Strecke bis zur zurückliegen­ den Meßstelle verhindert und im zweiten Fall die neue Zuglän­ ge als aktuelle Zuglänge anerkannt wird.

Für das Erkennen der ersten und der letzten Achse eines Fahr­ zeugs oder Fahrzeugverbandes können die die Positionsbestim­ mung initiierenden Gleissensoren auch mit anderen, in vorge­ gebener Weise auf vorüberlaufende Fahrzeuge reagierenden Sen­ soren zusammenwirken, zum Beispiel mit im Gleis verlegten, auf die Eisenmassen der Fahrzeuge ansprechenden Induktions­ schleifen, mit Gleisstromkreisen, Radarsensoren, Gewichtsge­ bern, Lichtschranken und ähnlichem. Bei Verwendung von Induk­ tionsschleifen oder Gleisstromkreisen zum Erkennen vorüber­ laufender Fahrzeuge sind die ermittelten Längenwerte ggf. um die Ausdehnung der Sensoren in Längsrichtung der Gleise zu verkürzen.

Für die Positionsermittlung eines Fahrzeuges beim Passieren der ersten und der letzen Achse eines Zuges an einer Meßstel­ le kommt nicht nur eine Satellitenortung in Frage, sondern im Prinzip jede andere genügend genaue Eigenortung des Fahr­ zeugs. Beispielsweise ist es möglich, aus den beiden Zähl­ stellungen eines Wegzählers beim Passieren der ersten und der letzten Fahrzeugachse durch Differenzbildung der ermittelten Zählwerte zu der gefragten Zuglänge zu gelangen. Vorausset­ zung ist, daß der Schlupf der Räder während des Vorüberlau­ fens des Zuges an dem die Markierung der Zählergebnisse ver­ anlassenden Sensor nicht allzu groß ist oder bei der Positi­ onsbestimmung berücksichtigt wird. Die Markierung der Zählim­ pulse geschieht wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 auf drahtlosem Wege über eine dafür vorgesehene Kommu­ nikationsverbindung.

Mitunter ist es nicht nur von Interesse, über die Länge eines Zuges Bescheid zu wissen, sondern auch über seine Achszahl und mitunter ist diese Achszahl nicht von Anfang an bekannt oder sie verändert sich durch Zugteilung oder das Heranführen eines neuen Zugteiles. Das Wissen über die tatsächliche Achs­ zahl eines Zuges ist von Bedeutung für die zugseitige Zug­ vollständigkeitskontrolle. Wenn ein Bahnübergang dem Zug beim Passieren des Bahnüberganges die festgestellte Achszahl über­ mittelt, kann der Zug danach an vorgegebenen Zählpunkten, insbesondere an den in seinem Weg liegenden Bahnübergängen, durch Vergleichen seiner ihm dann bekannten Soll-Achszahl mit der an den Zählpunkten festgestellten Ist-Achszahl seine Vollständigkeit überprüfen. Die Zählpunkte an der Strecke können dabei durch Doppelsensoren oder Einzelsensoren darge­ stellt sein.

Claims (12)

1. Einrichtung zum Bestimmen der Länge eines spurgeführten Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes durch zweimalige Eigenortung des Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes in einer Gleisanlage, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug oder ein Fahrzeug des Fahrzeugverbandes (Z) zwei Positionsbestimmungen (P1, P2) vornimmt, von denen die erste (P1) dann stattfindet, wenn die erste Achse des Fahr­ zeugs oder wenn das Führungsfahrzeug des Fahrzeugverbandes einen gleisseitigen Sensor (H) passiert und von denen die zweite (P2) dann stattfindet, wenn die letzte Achse das Fahr­ zeug oder wenn das Schlußfahrzeug des Fahrzeugverbandes den Sensor passiert, wobei die jeweilige Differenz aus den beiden aufeinanderfolgend ermittelten Positionen die zu bestimmende Länge des Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes angibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Gleis eine in einen fremdgespeisten Schwing­ kreis einbezogene und auf die Metallmasse des vorüberlaufen­ den Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes reagierende Induktions­ schleife angeordnet ist oder daß das Gleis einen Gleisstrom­ kreis aufweist, die bzw. der ausgehend vom unbeeinflußten Zu­ stand bei Beeinflussung die Durchführung der ersten und beim Wechsel vom beeinflußten Zustand in den unbeeinflußten Zu­ stand die Durchführung der zweiten Positionsbestimmung veran­ laßt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Gleisanlage (G) in einem Abstand größer als der maximale Achsabstand eines Fahrzeugs und größer als der maximale Achsabstand aufeinanderfolgender Fahrzeuge eines Fahrzeugverbandes (Z) mindestens zwei auf vorüberlaufende Fahrzeuge, Fahrzeugachsen oder Fahrzeugräder reagierende Sen­ soren (V, H) angeordnet sind, von denen der in Fahrrichtung vordere (V) dazu dient, im Zu­ sammenwirken mit dem in Fahrrichtung hinteren Sensor (H) das Vorbeifahren der ersten und/oder der letzten Fahrzeugachse des Fahrzeugs oder des Fahrzeugverbandes an diesem (H) zu er­ kennen und von denen der hintere (H) beim Befahren durch die erste und die letzte Fahrzeugachse des Fahrzeugs oder Fahr­ zeugverbandes die Vornahme der ersten und zweiten Positions­ bestimmung (P1, P2) für das Fahrzeug oder ein beliebiges Fahrzeug des Fahrzeugverbandes veranlaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren ihre Befahrungsmeldungen einer Ein­ richtung zuführen, die das Vorüberlaufen der letzten Achse am hinteren Sensor (H) daraus erkennt, daß dieser dann ebenso oft befahren würde wie der vordere Sensor (V).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleife oder der Gleisstromkreis oder der hintere Sensor (H) oder eine von ihr bzw. ihm gesteuerte Ein­ richtung mit dem Erkennen des ersten und des letzten Fahr­ zeugs oder der ersten und der letzten Achse eines Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes (Z) die mindestens mittelbare drahtlo­ se Übermittlung entsprechender Meldungen an das Fahrzeug oder ein Fahrzeug des Fahrzeugverbandes zur Vornahme der Positi­ onsbestimmung veranlaßt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (V, H) als voneinander beabstandete Doppel­ sensoren ausgeführt sind und ihre Meldesignale einer Einrich­ tung zur Bildung fahrrichtungsabhängiger Zählimpulse zufüh­ ren.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuglängenermittlung oder die Anerkennung der ermit­ telten Längenwerte davon abhängig gemacht ist, daß die beiden Doppelsensoren beim Erkennen der ersten und der letzten Achse eines Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes in gleicher Fahrrich­ tung beaufschlagt sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (H, V) die Ein- und Ausschaltkontakte eines Bahnüberganges (BÜ) sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die jeweils ermittelte Position (P1, P2) oder Positi­ onsdifferenz Zuschläge für die beidseitigen Überstände des Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes über die erste und die letz­ te Achse und/oder Abschläge für die räumliche Ausdehnung der Sensoren in Längsrichtung des Gleises einfließen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich den Sensoren näherndes Fahrzeug oder ein sich nähernder Fahrzeugverband (Z) rechtzeitig vor dem Befahren der Induktionsschleife oder des jeweils hinteren Sensors (H) eine Funkverbindung zu dieser oder diesem oder zu einer von dieser oder diesem gesteuerten Einrichtung aufbaut und daß das Fahrzeug oder der Fahrzeugverband nach Empfang der das Vorüberlaufen seines letzten Fahrzeugs oder seiner letzten Achse bezeichnenden Meldung (M2) die Funkverbindung wieder abbaut.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Sensor (H) oder eine von ihm oder von beiden Sensoren gesteuerte Einrichtung zusätzlich zu den Meldungen noch die jeweils detektierte Anzahl von Achsen (A2) an das Fahrzeug oder den Fahrzeugverband übermittelt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug oder der Fahrzeugverband zusätzlich zu den aus jeweils zwei Eigenortungen selbst ermittelten Längenanga­ ben (L) auch die gleisseitig ermittelten Angaben über die An­ zahl seiner Fahrzeugachsen (AZ) speichert.