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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem zur Überwachung eines Gefahrenbereichs an einem beschrankten Bahnübergang nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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An beschrankten Bahnübergängen kann es zu Unfällen kommen, wenn Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer durch das Schließen der Schranken eingeschlossen werden, ohne dass dies erkannt wird. Eingeschlossene Fahrzeuge müssen der Schienen-Signaltechnik früh genug signalisiert werden, damit der nahende Zug noch rechtzeitig vor der Einfahrt in den Bereich des Bahnübergangs angehalten werden kann. Dafür ist eine automatische und zuverlässige Gefahrraumfreimeldung erforderlich.
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Es ist bekannt, Radarsysteme für diese Überwachungsaufgabe einzusetzen. Diese sind aber vergleichsweise langsam, kostenintensiv und benötigen mehrere Referenzmarken an der Bereichsgrenze. Bevor die Überwachung aktiv wird, muss bei jedem Schließzyklus eine zeitaufwändige Referenzabtastung des Bereichs unter Hinzunahme der eigentlichen Schranken erfolgen. Durch Reflexionen können Situationen entstehen, in denen die Detektionszuverlässigkeit nicht gewährleistet ist.
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Weiterhin werden herkömmlich auch Laserscanner eingesetzt. Deren Leistungsvermögen kann unbemerkt nachlassen, etwa durch Verschmutzung oder umgebungsbedingte Sichttrübungen. Leitungsstörungen, beispielsweise Kurzschlüsse, werden nicht immer zuverlässig erkannt. Auch der Einsatz eines Laserscanners allein löst damit die Überwachungsaufgabe noch nicht befriedigend.
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Die
EP 1 849 679 A1 beschreibt ein radarbasiertes Absicherungssystem für einen Bahnübergang. Dabei befinden sich der Sensor sowie ein Testziel zur Überprüfung von dessen Funktionsfähigkeit an der Schranke und verändern somit beim Schließvorgang ihre Position. Dadurch entspricht die Situation während eines Funktionstests, der bei geöffneter Schranke erfolgt, nicht der Einsatzsituation. Auch die übrigen genannten Nachteile eines Radarsystems werden nicht überwunden.
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In der
US 5 787 369 wird ein Objekterkennungssystem für Schienen offenbart. In einer Ausführungsform bestimmt ein Laserscanner die Position von Objekten an einem Bahnübergang. Fällt allerdings eine Teilfunktion des Laserscanners aus, so wird dies nicht erkannt.
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In der
DE 10 2007 060 303 B4 überwachen zwei Laserscanner einen Gefahrenraum an einem Bahnübergang. Testverfahren oder andere Möglichkeiten, einen Teilausfall der Laserscanner rechtzeitig aufzudecken, werden nicht beschrieben. Die Laserscanner sind einander gegenüberliegend angeordnet, so dass ein Fehler des einen Laserscanners nur sehr bedingt durch den anderen Laserscanner erkannt oder kompensiert werden kann. Außerdem erfordert die Anordnung lange Kommunikationswege, da die Laserscanner durch die Schienen voneinander getrennt werden.
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In der
EP 2 394 882 A1 überprüft ein Scannersystem mit zwei Sensoren, ob die geschlossene Schranke an einem Bahnübergang korrekt erkannt wird, um daraus auf die Funktionsfähigkeit der Scanner zu schließen. Die beiden Sensoren überwachen unterschiedliche Sichtbereiche, so dass sie sich nicht gegenseitig prüfen können. Da die Schranke keine spezifizierten Eigenschaften hat, ist sie als Testziel zur Funktionsprüfung der einzelnen Sensoren nur bedingt geeignet.
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Die
EP 1 980 871 A1 beschreibt ein Prüfverfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Überwachungssensors. Dabei ist für einen Laserscanner neben dessen eigentlichem Scanfeld ein zweites Scanfeld vorgesehen, an dessen Ende ein Testziel steht. Der Laserscanner prüft sich anhand der Erwartungshaltung, dass das Testziel exakt nur bei Abtastung des zweiten Scanfeldes erkannt wird. Dieser Laserscanner arbeitet allein, und eine Anwendung an einem Bahnübergang wird in der
EP 1 980 871 A1 nicht angesprochen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Absicherung eines Bahnübergangs mit Hilfe von Laserscannern weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitssystem zur Überwachung eines Gefahrenbereichs an einem beschrankten Bahnübergang nach Anspruch 1 gelöst. Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, trotz der Verwendung von für sich nicht fehlersicheren Komponenten, also einfachen und nicht sicheren Laserscannern, ein sicheres System für die Überwachung eines Bahnübergangs im geforderten Sicherheitsniveau zu erreichen. Dabei bedeutet sicher oder fehlersicher stets, dass einschlägige Normen erfüllt werden müssen, beispielsweise die Norm EN62061 und insbesondere deren Sicherheitsniveau SIL 3, das sich durch festgelegte, in diesem Fall sehr strenge Anforderungen an Fehler- und Ausfallwahrscheinlichkeiten definiert. Die nicht fehlersicheren Komponenten erfüllen also für sich keine derartige Norm. Um den Anforderungen gerecht zu werden, sind erfindungsgemäß zwei unabhängig arbeitende Laserscanner vorgesehen, um bei untereinander gleicher Perspektive und insbesondere bei Überwachung identischer Schutzfelder eine Fehlfunktion eines der Laserscanner zu kompensieren. Durch diese Redundanz der Laserscanner und deren gemeinsame Überwachungsbereiche sowie durch Verwendung einer beispielsweise in SIL3/PLe zertifizierten Sicherheitssteuerung für deren Auswertung wird eine sichere Erkennung eingeschlossener Fahrzeuge an dem Bahnübergang ermöglicht.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass Standardgeräte eingesetzt werden können, um dennoch eine sichere Überwachung des Bahnübergangs zu gewährleisten. Durch die Verwendung von Laserscannern sind im Gegensatz zu Radarsensoren zusätzliche Referenztastungen nicht erforderlich. Der Einsatz von Sensorsystemen in sicherheitstechnischer Anwendung erfordert eine Zertifizierung der zuständigen Behörden. Die Sicherheitssteuerung ist für solche sicherheitstechnischen Anwendungen bereits zertifiziert. Durch den Einsatz standardisierter und gleichfalls betriebsbewährter Komponenten kann die Aufbau- und Inbetriebnahmezeit minimiert werden, und die Handhabung des Systems ist einfach. Die überwachten Schutzbereiche der Laserscanner sind frei konfigurierbar und damit an jeden Bahnübergang anpassbar. Es besteht die Möglichkeit der schnellen Selbstüberwachung in kurzen Intervallen von beispielsweise nur einer halben bis hin zu wenigen Sekunden, und das System hat eine kurze Ansprechzeit.
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Die Sicherheitssteuerung weist bevorzugt einen zweikanaligen sicheren Ausgang zur Ausgabe eines Sicherheitssignals an eine übergeordnete Bahnübergangssteuerung auf, um den Bahnübergang abzusichern und freizugeben. Dadurch wird die sichere Einbindung in die am Bahnübergang vorhandene Steuerungsstruktur ermöglicht. Der sichere Ausgang weist beispielsweise zweikanalige Relaiskontakte mit sicherheitsgerichteter Funktionsprüfung (EDM, External Device Monitoring) oder OSSDs (Output Signal Switching Device) auf.
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Die Sicherheitssteuerung ist bevorzugt eine modulare Sicherheitssteuerung mit einem Steuerungsmodul und mindestens einem Anschlussmodul, welches mindestens einen Eingang für den Anschluss der Laserscanner und/oder mindestens einen Ausgang für den Anschluss an eine übergeordnete Bahnübergangssteuerung aufweist, wobei das Steuerungsmodul dafür ausgebildet ist, ein Steuerungsprogramm auszuführen, welches an den Ausgängen ein Steuerungssignal in Abhängigkeit von Eingangssignalen an den Eingängen erzeugt. Derartige modulare Sicherheitssteuerungen lassen sich auf einfache Weise erweitern, um zusätzliche Sensoren oder Aktoren einzubinden, beispielsweise weitere Laserscanner zur Erweiterung des Sichtbereichs oder zusätzliche Signalgeber.
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Ein erstes Anschlussmodul ist bevorzugt an die Steuerungseinheit und die weiteren Anschlussmodule sind an jeweils nur ein vorgeordnetes Anschlussmodul angeschlossen, so dass die Steuerungseinheit mit den Anschlussmodulen eine Modulreihe bildet. So entsteht eine übersichtliche, auf einfache Weise erweiterbare Sicherheitssteuerung. Die Anschlussmodule sind bevorzugt in jeweils einem Gehäuse mit untereinander identischer Außengeometrie untergebracht, wobei jedes Anschlussmodul eine Verbindung für ein vorgeordnetes Modul und eine Verbindung für ein nachgeordnetes Modul der Modulreihe aufweist. Der modulare Ansatz wird so konsequent auch für die äußere Form der Module fortgesetzt, um Erweiterungen und Veränderungen auf einfache Weise zu ermöglichen. Auch das Steuerungsmodul ist bevorzugt in einem Gehäuse mit identischer Außengeometrie wie das Gehäuse eines Anschlussmoduls untergebracht, damit sich das Steuerungsmodul nahtlos in die Modulreihe integriert.
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Die Sicherheitssteuerung ist bevorzugt dafür ausgebildet, das Sicherheitssystem zyklisch zu testen. Dadurch werden Fehler in dem Sicherheitssystem rechtzeitig aufgedeckt. Es sind eine Reihe von Tests denkbar. Beispielsweise sind die Laserscanner über Schaltausgänge mit der Sicherheitssteuerung verbunden, und beim Test wird ein Wechsel der Schaltzustände angefordert und überprüft. Dadurch ist die fehlerfreie Kommunikation der Detektionsergebnisse an die Sicherheitssteuerung sichergestellt. Ein weiterer möglicher Test prüft allgemein auf Leitungsunterbrechungen und Querschlüsse.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein externes Testziel vorgesehen, um die Detektionsfähigkeit der Laserscanner anhand des Testziels zu überprüfen. Das stellt also die Funktionsfähigkeit der Laserscanner selbst sicher. Das Testziel ist vorzugsweise auf der den Laserscannern gegenüberliegenden Seite des Bahnübergangs angeordnet. So wird die Detektionsfähigkeit über eine Distanz geprüft, die größer ist als die Distanzen zu Objekten in den überwachten Schutzfeldern. Dieser Test der Detektionsfähigkeit kann in kurzen Zyklen und ohne Unterbrechung der eigentlichen Überwachungsfunktion durch die Laserscanner selbst oder durch die Sicherheitssteuerung ausgelöst werden.
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Das Testziel ist vorzugsweise eine flache Tafel und weist eine Größe auf, welche dem geforderten Detektionsvermögen der Laserscanner entspricht. Beispielsweise ist das Testziel schwarz und so groß wie das minimale zu entdeckende Objekt, so dass man sicher sein kann, dass hellere und größere Objekte erst recht erfasst würden. Alternativ ist das Testziel zylindrisch und weist eine Oberfläche und Größe auf, welche dem geforderten Detektionsvermögen der Laserscanner entsprechen. Die zylindrische Form macht eine Ausrichtung des Testziels entbehrlich, wobei das Testziel so aufgestellt wird, dass zu dem Laserscanner eine Mantelkontur gerichtet ist.
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Die Sicherheitssteuerung ist bevorzugt mindestens mittelbar mit einem Positionsmelder für einen herannahenden Zug verbunden, um die Überwachung des Bahnübergangs rechtzeitig stumm zu schalten, ehe der Zug in dem Gefahrenbereich erkannt wird. Dabei bedeutet mindestens mittelbar, dass der Positionsmelder entweder direkt an die Sicherheitssteuerung oder auch indirekt, beispielsweise über eine Bahnübergangssteuerung angeschlossen ist. Der Positionsmelder befindet sich vorzugsweise am Schienenkörper ein Stück von dem Bahnübergang entfernt. Dadurch wird es möglich, die Überwachungsfunktion abzuschalten, ehe der Zug eine Fehlsperrung auslösen kann. Alternativ wird die Gefahrmeldung bereits von einer übergeordneten Bahnübergangssteuerung unterdrückt.
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Die Sicherheitssteuerung ist bevorzugt für eine Auto-Reset-Funktion ausgebildet, welche die Ausgänge der Sicherheitssteuerung automatisch freigibt, sobald für eine Mindestzeit kein unzulässiger Objekteingriff mehr erkannt wird. In der Sicherheitstechnik wird manchmal nach einer Objekterkennung das System erst durch eine autorisierte Person freigegeben. Das ist für einen Bahnübergang nicht angemessen. Aufgrund der automatischen Freigabe behindert das Sicherheitssystem den reibungslosen Ablauf an dem Bahnübergang nicht. Die Mindestzeit, in der keine Objekte erkannt werden, bis ein Auto-Reset durchgeführt wird, beträgt beispielsweise eine halbe bis mehrere Sekunden.
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Die Laserscanner sind bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse montiert. Dieses Gehäuse ist beispielsweise als Standsäule ausgebildet. Die Laserscanner stehen beispielsweise übereinander mit parallel zueinander ausgerichteten Überwachungsebenen in einem Abstand, der gering genug ist, dass beide Laserscanner praktisch identische Sicht auf potentielle Verkehrsteilnehmer an dem Bahnübergang haben. Die Sicherheitssteuerung kann optional ebenfalls in dem Gehäuse untergebracht sein. Üblicherweise wird sie aber in einem Schaltschrank mit der Bahnübergangssteuerung platziert. Weiterhin ist denkbar, dass eine thermostatgeregelte Heizung in dem Gehäuse vorgesehen ist, um die Funktionsfähigkeit der Laserscanner und der Sicherheitssteuerung auch bei tiefen Temperaturen zu erhalten. Die Heizung kann alternativ auch in die Laserscannern selbst integriert sein.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in:
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1 eine Draufsicht auf einen durch ein Sicherheitssystem mit Laserscannern abgesicherten beschrankten Bahnübergang;
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2 eine sehr vereinfachte schematische Darstellung einer Sicherheitssteuerung;
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3 eine schematische Schnittansicht durch einen Laserscanner; und
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4 eine Blockdarstellung eines Sicherheitssystems mit zwei Laserscannern, einer Sicherheitssteuerung und einer übergeordneten Steuerung.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen Bahnübergang 10. Dort kreuzt ein Übergang, in der Regel einer Straße 12, eine oder mehrere, im dargestellten Beispiel zwei Schienen 14. Bevor ein Zug den Bahnübergang 10 passiert, werden nach einer Vorwarnphase Schranken zu beiden Seiten der Schienen 14 geschlossen, damit nicht zugleich Fahrzeuge von der Straße 12 auf den Bahnübergang 10 gelangen. Da es prinzipiell möglich ist, dass sich ein Fahrzeug auf dem Bahnübergang 10 befindet, während sich die Schranken 16 schließen, müssen solche eingeschlossenen Fahrzeuge erkannt werden, um Unfälle zu vermeiden. Idealerweise werden die Fahrzeuge schon während der Vorwarnphase erkannt.
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Dazu sind Laserscanner 18a, 18b an dem Bahnübergang 10 derart montiert, dass sie den gesamten relevanten Bereich der Straße 12 zwischen den Schranken 16 erfassen können. Im dargestellten Beispiel sind zwei übereinander angeordnete Laserscanner 18a, 18b an einer Ecke des Bahnübergangs 10 vorgesehen. In dem Sichtfeld der Laserscanner 18a, 18b wird ein Schutzfeld 20 konfiguriert, das die Laserscanner 18a, 18b auf unzulässige Objekte überwachen. Ein solches unzulässiges Objekt ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug, je nach Überwachungsanforderungen auch ein Fahrrad oder ein Fußgänger. Dagegen kann es möglicherweise auch zulässige Objekte in dem Bahnübergang 10 geben, etwa ein Geländer, einen Signalpfosten oder dergleichen, welche den Laserscannern 18a, 18b durch einen einmaligen anfänglichen Einlernvorgang bekannt sind oder welche durch geeignete Schutzfeldgeometrien von den Laserscannern 18a, 18b ignoriert werden. Damit die Laserscanner 18a, 18b den Bahnübergang redundant überwachen können, sind sie an derselben Position montiert und überwachen dasselbe Schutzfeld 20.
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An einer den Laserscannern 18a, 18b gegenüberliegenden Ecke ist außerhalb des Schutzfeldes 20 ein Testziel 22 vorgesehen. Daran können die Laserscanner 18a, 18b auf Detektionsfähigkeit überprüft werden, um beispielsweise Ausfälle von Komponenten, Kabel- und Signalunterbrechungen, Verschmutzungen von optischen Grenzflächen oder unzureichende Sichtbedingungen zu erkennen.
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2 zeigt eine sehr vereinfachte Darstellung einer Sicherheitssteuerung 24, an welche die Laserscanner 18a, 18b zur Auswertung von deren Signalen angeschlossen werden. Die Sicherheitssteuerung 24 ist modular aufgebaut und umfasst ein Steuerungsmodul 26 mit einer sicheren Auswertungs- und Steuerungseinheit 28, also beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen anderen Logikbaustein. Mit dem Steuerungsmodul 26 ist ein Anschlussmodul 30 verbunden, welches Eingänge 32 zum Anschluss von Sensoren, wie den Laserscannern 18a, 18b, und Ausgänge 34 zum Anschluss von Aktoren aufweist, beispielsweise einer übergeordneten Bahnübergangssteuerung, welche den gesamten Ablauf der Erkennung nahender Züge, des Schließens der Schranken und der Signalgebung an Zug und Straßenverkehr steuert.
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Bei Bedarf können zusätzliche Anschlussmodule 30 ergänzt werden, um die Anzahl der Eingänge 32 und der Ausgänge 34 zu variieren. Dabei sind auch Anschlussmodule 30 mit abweichender Anzahl von Eingängen 32 und Ausgängen 34, insbesondere solche Anschlussmodule 30 denkbar, die ausschließlich Eingänge 32 oder ausschließlich Ausgänge 34 aufweisen.
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In der Steuerungseinheit 28 läuft ein Steuerungsprogramm ab, welches mit einer konfigurierbaren Logik die Signale an den Eingängen 32 zu entsprechenden sicherheitsgerichteten Signalen an den Ausgängen 34 verrechnet oder die Signale sicherheitsgerichtet überprüft. Steuerungsmodul 26 und Anschlussmodule 30 sind jeweils in einheitlichen Gehäusen untergebracht und werden durch Anschlussstücke mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Das Steuerungsmodul 26 bildet somit den Kopf einer Modulreihe.
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Sicherheitssteuerung 24, Eingänge 32, Ausgänge 34 sowie ein nicht dargestellter interner Bus zur Kommunikation zwischen den Modulen 26, 30 sind fehlersicher ausgebildet, also durch Maßnahmen wie zweikanalige Ausführung, durch diversitäre, redundante, selbstprüfende oder sonst sichere Auswertungen und Selbsttests. Entsprechende Sicherheitsanforderungen für die Sicherheitssteuerung sind in der Norm EN 61508 bzw. ISO 13849 (performance level) festgelegt. Die damit mögliche Sicherheitsstufe und die weiteren Sicherheitsanforderungen an eine Anwendung sind ebenfalls in der Norm EN 61508 bzw. der schon einleitend genannten EN 62061 und der EN 50129 definiert. Die Konfiguration und Programmierung der Sicherheitssteuerung 24 erfolgt in der Praxis über eine grafische Benutzeroberfläche, mit deren Hilfe ein Steuerungsprogramm erstellt und anschließend aufgespielt wird. Alternativ wird eine vorbereitete Logik beispielsweise aus einer Auswahlbibliothek in die Sicherheitssteuerung 24 geladen, was auch per Download denkbar ist.
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3 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Laserscanner 18. Laserscanner sind an sich bekannt, so dass die spezifischen Merkmale gemäß 3 rein beispielhaft zu verstehen sind und alternativ auch ein anderer bekannter Laserscanner 18 eingesetzt werden kann. Der von einem Lichtsender 36 ausgesandte Abtaststrahl wird durch eine Sendeoptik 38 kollimiert und über eine erste Ablenkeinheit 40a und eine zweite Ablenkeinheit 40b in den Überwachungsbereich an dem Bahnübergang 10 gelenkt. Befindet sich dort ein Objekt 42, so kehrt remittiertes Licht zu dem Laserscanner zurück und wird über die zweite Ablenkeinheit 40b und eine Empfangsoptik 44 einem Lichtempfänger 46 zugeführt. Eine Auswertungseinheit 48 des Laserscanners wertet das Signal des Lichtempfängers 46 aus und steuert zugleich das Sendeverhalten des Lichtsenders 36. Die Auswertungseinheit 48 ist in der Lage, die Lichtlaufzeit zwischen Aussenden und Empfangen eines Signals und daraus die Entfernung zu dem Objekt 42 zu bestimmen.
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Die beispielsweise als Spiegel ausgebildeten Ablenkeinheiten 40a, 40b sind drehbar gelagert, so dass der Abtaststrahl periodisch über Überwachungsebene geführt wird. Dabei ist die drehbare Einheit mit den Ablenkeinheiten 44, 46 mit einem Encoder versehen, so dass der mit dem Encoder verbundenen Auswertungseinheit 48 die Winkellage stets bekannt ist. Auf diese Weise gewinnt die Auswertungseinheit 48 und damit der Laserscanner 18 anhand der Winkellage und der Abstände zweidimensionale Positionsinformationen über sämtliche Objekte 42 in seiner Überwachungsebene. Somit können beliebige zweidimensionale Schutzfelder innerhalb der Überwachungsebene definiert werden, da über die Positionsinformationen geprüft werden kann, ob sich ein erfasstes Objekt innerhalb eines Schutzfeldes befindet. Dies wird vorliegend ausgenutzt, um das Schutzfeld 20 an den relevanten Bereich des Bahnübergangs anzupassen.
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4 zeigt eine Blockdarstellung eines Sicherheitssystems 100 mit zwei Laserscannern 18a, einer Sicherheitssteuerung 24 und einer übergeordneten Steuerung 50, beispielsweise einer Bahnübergangssteuerung. Die beiden Laserscanner 18a, 18b sind in einem Gehäuse 52 montiert, damit sie auch unter widrigen Außenbedingungen einsatzfähig bleiben. Die Laserscanner 18a, 18b können aber auch schon für sich als Outdoor-Scanner ausgebildet sein, etwa durch besonders robuste Gehäuse oder Frontscheiben. Sofern der mechanische Schutz nicht ausreicht, ist möglich, in den Laserscannern 18a, 18b oder in dem Gehäuse 52 eine Heizung vorzusehen. Abweichend von der Darstellung kann auch die Sicherheitssteuerung 24 in dem Gehäuse 52 untergebracht sein.
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Die Laserscanner 18a, 18b sind übereinander angeordnet und überwachen den Bahnübergang durch Sehschlitze 54, die sich vorzugsweise nur über den relevanten Winkelbereich erstrecken. Aufgrund ihrer in 1 beispielhaft gezeigten Position können die Laserscanner 18a, 18b den Bahnübergang 10 und insbesondere das Schutzfeld 20 ungehindert abtasten. Im Außenbereich muss stets mit kleineren Objekten im Schutzfeld 20 oder mit Wettereinflüssen gerechnet werden, beispielsweise Schnee, Regen, Nebel, herabfallendem Laub oder kleinen Tieren. Derartige Störgrößen werden von den Laserscannern 18a, 18b ausgeblendet. Wichtige Kriterien zur Unterscheidung von Störgrößen gegenüber zu detektierenden unzulässigen Objekten sind die Dauer eines Eingriffs im selben Winkelsegment und die Objektgröße.
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Die Laserscanner 18a, 18b sind mit Eingängen 32 der Sicherheitssteuerung 24 verbunden, beispielsweise durch 24VDC-Schaltsignale, um ihre Detektionsergebnisse weiterzuleiten, und umgekehrt auch mit Ausgängen 34, damit die Sicherheitssteuerung 24 Testbefehle an die Laserscanner 18a, 18b ausgeben kann. Die Anbindung der Laserscanner 18a, 18b über Schaltsignale ist besonders vorteilhaft, weil über „Line-Conditioner“ in der Sicherheitssteuerung 24 ein hohes Maß an EMV-Verträglichkeit hergestellt werden kann.
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In der anderen Richtung ist die Sicherheitssteuerung 24 auf sichere Weise zweikanalig mit der übergeordneten Steuerung 50 verbunden, um gegebenenfalls eine Absicherung durch entsprechende Signalisierung an den herannahenden Zug auslösen zu können.
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Die Überwachung durch das Sicherheitssystem 100 läuft dann wie folgt ab. Wenn sich ein Zug nähert, erkennt dies die Bahnübergangssteuerung 50 und löst die Vorwarnphase und das Schließen der Schranken 16 aus. Optional wird auch die Sicherheitssteuerung 24 in Kenntnis gesetzt, dass ein Zug naht. Die Laserscanner 18a, 18b tasten das Schutzfeld 20 redundant daraufhin ab, ob sich unzulässigerweise zu diesem Zeitpunkt noch Fahrzeuge in dem Schutzfeld 20 befinden. Die Sicherheitssteuerung 24 wertet die Signale der Laserscanner 18a, 18b aus und gibt gegebenenfalls ein sicherheitsgerichtetes Signal an die Bahnübergangssteuerung 50 aus, damit der herannahende Zug rechtzeitig angehalten wird.
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Wenn sich kein Fahrzeug in dem Schutzfeld 20 befindet, erkennt ein nicht dargestellter Positionssensor, sobald der herannahende Zug unmittelbar davorsteht, in das Schutzfeld 20 einzudringen. Die Bahnübergangssteuerung 50 gibt das Signal des Positionssensors optional an die Sicherheitssteuerung 24 weiter, die das Schutzfeld stumm schaltet, damit nicht der Zug selbst die Sicherungsmaßnahmen auslöst. Sobald dann der Zug den Bahnübergang 10 verlassen hat, öffnet die Bahnübergangssteuerung 50 die Schranken 16, und die Sicherheitssteuerung 24 oder die Bahnübergangssteuerung 50 unterdrückt weitere Absicherungen bis zur nächsten Zugdurchfahrt.
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Um die ständige Funktionsfähigkeit zu sichern, erfolgt eine zyklische Selbsttestung des Sicherheitssystems 100 beispielsweise alle zwei Sekunden durch eine Reihe von Maßnahmen vorzugsweise im Hintergrund parallel zu der eigentlichen Überwachungsaufgabe. Dabei entsteht eine hohe Sicherheit durch Testung sowohl der Detektionsfähigkeit der Laserscanner 18a, 18b als auch der vollständigen Wirkkette bis zu den Signalausgängen zu der übergeordneten Steuerung 50.
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Zum einen prüfen die Laserscanner 18a, 18b, ob das Testziel 22 korrekt erfasst wird. Das Testziel 22 ist für ein worst-case-Szenario ausgelegt, also entsprechend klein, schwach remittierend und weit entfernt. Darüber hinaus wird das Testziel 22 zweckmäßigerweise so gegenüber den Laserscannern 18a, 18b angeordnet, dass der Lichtpfad während des Tests das Schutzfeld 20 queren muss und somit sämtlichen beeinträchtigenden Einflüssen unterworfen ist wie der Abtaststrahl bei der eigentlichen Objekterfassung. Durch eine zylindrische Form des Testziels 22 kann eine besondere Ausrichtung gegenüber den Laserscannern 18a, 18b vermieden werden.
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Weiterhin testet die Sicherheitssteuerung 24 das Reaktionsverhalten der Laserscanner 18a, 18b und ob die Laserscanner 18a, 18b korrekte Antwortsignale auf entsprechende Testbefehle hin geben, beispielsweise durch einen Wechsel an den Schaltausgängen, wobei diese Antwort in einem voreingestellten Zeitfenster zu erfolgen hat. Auch Kabelunterbrechungen und Querschlüsse werden auf diese oder andere Weise erkannt. Scheitert einer der Tests, wird dies wie im Falle eines unzulässigen Objekts in dem Schutzfeld 20 als sicherheitsgerichtetes Signal an die Bahnübergangssteuerung 50 ausgegeben.
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Das Sicherheitssystem 100 arbeitet vorzugsweise in einem Auto-Reset-Modus. Das bedeutet, dass die Ausgänge bei Freiwerden des Schutzfeldes 20 nach Ablauf einer Ansprechzeit von beispielsweise einer halben bis einigen Sekunden wieder eingeschaltet werden. Die Bahnübergangssteuerung 50 kann vorzugsweise die Zustände der Ausgänge sowie die Ergebnisse der Tests und Informationen über detektierte Objekte abfragen.
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So kann unter Verwendung der Sicherheitssteuerung 24 und zweier redundant arbeitender Laserscanner 18a, 18b ein zweikanaliges Sicherheitssystem 100 aufgebaut werden. Die Anpassung an die Gegebenheiten des Bahnübergangs 10 erfolgt einmalig während der Systemparametrierung und wird dann dauerhaft in dem Sicherheitssystem 100 gespeichert. Über den zweikanaligen Aufbau ist die Fehlertoleranz erhöht und die Wahrscheinlichkeit einer Nichterkennung eines kritischen Objekts minimiert. Dabei können die SIL3-Anforderungen der oben genannten Normen erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1849679 A1 [0005]
- US 5787369 [0006]
- DE 102007060303 B4 [0007]
- EP 2394882 A1 [0008]
- EP 1980871 A1 [0009, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN62061 [0011]
- Norm EN 61508 [0033]
- ISO 13849 [0033]
- Norm EN 61508 [0033]
- EN 62061 [0033]
- EN 50129 [0033]
