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Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung eines Gleisbettbereichs entlang eines Bahnsteigs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Überwachung von flächenförmigen Bereichen werden häufig Laserscanner eingesetzt. Ein von einem Laser erzeugter Lichtstrahl wird über eine Lichtablenkeinheit in einen Schutzbereich gelenkt und dort von einem gegebenenfalls vorhandenen Objekt reflektiert oder remittiert. Das reflektierte bzw. remittierte Licht gelangt wieder zurück zu der Laserscaneinheit und wird dort von einem Empfänger detektiert. Die Lichtablenkeinheit ist in der Regel schwenkbar bzw. drehbar ausgestaltet, so dass der von dem Laser erzeugte Lichtstrahl ein durch die Drehbewegung erzeugtes Schutzfeld überstreicht. Wird ein vom Empfänger empfangenes reflektiertes Lichtsignal aus dem Schutzbereich empfangen, so kann aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit auf die Winkellage des Objektes im Schutzbereich geschlossen werden. Wird zusätzlich zum Beispiel die Laufzeit von zum Beispiel pulsförmigem Laserlicht überwacht, kann aus der Laufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit auch auf die Entfernung des Objektes vom Laserscanner geschlossen werden. Auf diese Weise lassen sich zweidimensionale Schutzfelder vollständig überwachen.
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Befindet sich im Schutzfeld ein unzulässiges Objekt, so kann von der Empfängereinheit ein entsprechendes Warn- oder Steuersignal ausgegeben werden.
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Derartige Laserscanner werden in gattungsgemäßen Systemen zur Überwachung eines Gleisbettbereichs eingesetzt, wie in der
DE 101 04 837 A1 offenbart. Zur Überwachung des Gleisbettbereichs entlang eines Bahnsteigs ist eine Reihe erster Laserscanner unterhalb der Bahnsteigkante angeordnet, deren Schutzfelder sich horizontal über das Gleisbett erstrecken. In diesem bekannten System ist zusätzlich eine Reihe zweiter Laserscanner oberhalb des Bahnsteigs angeordnet, deren Schutzfelder senkrecht nach unten entlang der Bahnsteigkante gerichtet sind. Durch Auswertung beider Schutzfeldreihen kann darauf geschlossen werden, ob vom Bahnsteig aus unzulässige Objekte, zum Beispiel Personen, in den Gleisbettbereich gelangt sind, und es kann ein entsprechendes Alarmsignal abgegeben werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System zur Absicherung des Gleisbettbereichs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße System zur Überwachung eines Gleisbettbereichs entlang eines Bahnsteigs umfasst eine Reihe erster Laserscanner, eine Reihe zweiter Laserscanner, wobei die erste Reihe unterhalb der Bahnsteigkante angeordnet ist und erste Schutzfelder der ersten Laserscanner in etwa horizontal ausgerichtet sind und sich über das Gleisbett erstrecken. Erfindungsgemäß ist die Reihe zweiter Laserscanner ebenfalls unterhalb der Bahnsteigkante angeordnet und zweite Schutzfelder der zweiten Laserscanner sind ebenfalls in etwa horizontal und parallel zu den ersten Schutzfeldern ausgerichtet und erstrecken sich ebenfalls über das Gleisbett. Die ersten Schutzfelder weisen einen geringen vertikalen Abstand zum Gleisbett auf, und die zweiten Schutzfelder der zweiten Laserscanner sind mit einem größeren vertikalen Abstand oberhalb der ersten Schutzfelder angeordnet und haben einen geringen Abstand zum Bahnsteigniveau, sind also knapp unterhalb des Bahnsteigniveaus gelegen.
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Der besondere Vorteil dieses Systems besteht darin, dass der komplette Gleisbereich in zwei Ebenen über die ganze Länge des Bahnsteigs überwacht wird. Damit lässt sich nicht nur die Anwesenheit von Objekten erkennen, sondern es kann auch eine Klassifizierung erfolgen. Beispielsweise könnte es sinnvoll sein, erst dann einen Not-Halt eines einfahrenden Zuges zu veranlassen, wenn das Objekt als ein unzulässiges (beispielsweise als Person) erkannt wird, weil an einer Stelle beide der übereinander angeordneten Schutzfelder verletzt sind. Das würde für Objekte gelten, die so groß sind, dass beide Schutzfelder verletzt werden, z.B. durch stehende Personen.
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Ein besonderer Vorteil der beiden Ebenen ist auch, dass über verschiedene Parametrierung der Schutzfelder der beiden Ebenen gearbeitet werden kann. Zum Beispiel erkennen die unteren Laserscanner dicht über den Gleisen Objekte oder Körper nur ab einer gewissen Größe, so dass kleine Objekte sich ausblenden lassen, wie z.B. Getränkedosen, Zigarettenschachteln etc.. Über eine zeitliche Auflösung in der Auswertung lassen sich solche Gegenstände, die ja auch die oberen Schuztfelder verletzen, wenn sie ins Gleis geworfen werden, auch in der oberen Ebene ausblenden, wobei dennoch eine länger andauernde Verletzung der oberen Schutzfelder erkannt wird, so dass beispielsweise über die Bahnsteigkante baumelnde Beine sitzender Personen trotzdem erkannt werden.
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Auch lassen sich mit dem erfindungsgemäßen System gefährliche Situationen erkennen, die bisher nicht erkannt werden konnten, z.B. eine an der Bahnsteigkante sitzende Person, die ihre Beine über die Bahnsteigkante hängen lässt.
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Des Weiteren ist es sinnvoll, wenn die Reihe erster und zweiter Laserscanner sich über die Bahnsteiglänge erstreckt und in Fahrtrichtung vor und hinter dem Bahnsteig wenigstens ein weiterer Laserscanner angeordnet ist. Dann können die Laserscanner, die außerhalb der Bahnsteiglänge angeordnet sind, auch zur Erkennung der Einfahrt bzw. Ausfahrt des Zuges genutzt werden.
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Damit die Signale der Schutzfelder verschiedener Laserscanner, zum Beispiel der Laserscanner einer Reihe oder übereinander angeordneter Laserscanner oder der Laserscanner außerhalb des Bahnsteigs, miteinander verknüpft werden können, ist es vorteilhaft, wenn den Laserscannern eine zentrale Auswerteeinheit zugeordnet ist, in der die entsprechende Auswertung erfolgt. So kann zum Beispiel mittels der Laserscannersignale ein Zuganfang, ein Zugende und/oder ein Langkupplungsbereich erkannt werden. Damit lassen sich bei Zugeinfahrt die Laserscanner, deren Schutzfelder vom Zug selber verletzt werden, „stumm“ schalten, so dass keine Alarmmeldung erfolgt und bei Zugausfahrt wieder aktiv schalten. Auch kann bei Stillstand des Zuges ein Langkuppelbereich erkannt werden und dieser Langkuppelbereich daraufhin überwacht werden, dass erkannt wird, wenn bei Stillstand eine Person in den Bereich gelangt.
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Die zentrale, gemeinsame Auswerteeinheit kann auch diejenige sein, die ein Alarmsignal abgibt, wenn ein unzulässiges Objekt von einem der Laserscanner detektiert wird und eine Gefahrensituation besteht, in der eventuell ein Not-Halt eines Zuges veranlasst werden muss.
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In Weiterbildung der Erfindung sind auf der der Bahnsteigkante gegenüberliegenden Seite des Gleisbettraumes Testziele vorhanden, so dass jeder Laserscanner wenigstens ein Testziel erfassen kann. Diese Testziele können durch natürlich vorhandene Flächen, wie Wände, gebildet sein oder es können separat angebrachte Testziele, z.B. Reflektoren sein. Damit kann eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Laserscanner erfolgen. Damit kann das System insgesamt ein über eine zyklische Selbsttestung einen hohen Diagnosedeckungsgrad und ein bestimmtes vorgeschriebenes Sicherheitsniveau erreichen, wie beispielsweise in der
EP 1 980 871 B1 beschrieben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Gleisbettbereichs im Querschnitt;
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2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Systems an einem Bahnsteig in der Draufsicht;
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3 eine Ansicht wie 2 mit einem eingefahrenen Zug;
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4 eine schematische Darstellung eines Laserscanners.
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In der folgenden Beschreibung sind gleiche Komponenten, die öfters vorkommen, wie zum Beispiel Laserscanner einer Reihe oder Schutzfelder dieser Laserscanner, mit einer Bezugsziffer und einem „-x“ gekennzeichnet, wobei „x“ ein Platzhalter für eine durchlaufende Nummern ist.
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Das erfindungsgemäße System 10 umfasst eine erste Reihe erster Laserscanner 12-x, eine zweite Reihe zweiter Laserscanner 14-x und eine Auswerteeinheit 16, mit denen die Laserscanner 12-x und 14-x verbunden sind. Die Laserscanner 12-x und 14-x sind entlang eines Bahnsteigs 18 unterhalb einer überstehenden Bahnsteigkante 20 in einem sogenannten Sicherheitsraum 22 angeordnet. Die Laserscanner 12-x der ersten Reihe sind dabei im unteren Bereich des Sicherheitsraums 22 angeordnet, so dass ihre Schutzfelder 24-x in etwa horizontal ausgerichtet sind und sich knapp oberhalb der Gleise 26 über das Gleisbett 28 erstrecken. Die Laserscanner 14-x der zweiten Reihe sind im oberen Bereich des Sicherheitsraums 22 angeordnet, so dass ihre Schutzfelder 30-x ebenfalls in etwa horizontal und parallel zu den ersten Schutzfeldern 24-x ausgerichtet sind und sich ebenfalls über das Gleisbett 28 erstrecken. Somit weisen die ersten Schutzfelder 24-x einen geringen vertikalen Abstand a1 zu den Gleisen 26 und zum Gleisbett 28 auf, und die zweiten Schutzfelder 30-x der zweiten Laserscanner 14-x sind mit einem größeren vertikalen Abstand a2 oberhalb der ersten Schutzfelder angeordnet und haben einen geringen Abstand a3 zum Bahnsteigniveau, sind also knapp unterhalb des Bahnsteigniveaus gelegen.
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Die Laserscanner
12-x,
14-x sind in bekannter Weise aufgebaut, wie beispielsweise in der genannten
DE 43 40 756 C2 beschrieben und in
4 schematisch dargestellt. In einem solchen Laserscanner
12-x,
14-x ist ein Sender
100 zur Aussendung von Sendelicht
101 vorgesehen, das über einen Umlenkspiegel
102, der sich kontinuierlich dreht, in einen Sichtbereich gesandt wird. Der Sichtbereich hat somit eine fächerförmige Ausdehnung. Befindet sich ein Objekt
104 in einem definierten Schutzfeld innerhalb des Sichtbereichs, wird das vom Objekt
104 reflektierte Licht
106 auf dem gleichen Weg zurückgesandt und von der Umlenkeinheit
102 über eine Empfangsoptik
108 einem Empfänger
110 zugeführt. In der Regel arbeiten derartige Laserscanner mit kurzen Lichtimpulsen von wenigen nsec, so dass über die Winkelstellung der Umlenkeinheit
102 zum Sende- und Empfangszeitpunkt und die Laufzeit des Lichtimpulses auf den Ort des Objektes
104 im Sichtbereich bzw. Schutzfeld zurückgerechnet werden kann.
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Auf diese Weise sind den Laserscannern 12-x bzw. 14-x des erfindungsgemäßen Systems 10 die Schutzfelder 24-x bzw. 30-x zugeordnet.
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Des Weiteren ist den Laserscannern 12-x und 14-x die gemeinsame, zentrale Auswerteeinheit 16 zugeordnet. Der Auswerteeinheit 16 werden die Signale der Laserscanner zugeführt. Diese Signale können verschiedener Art sein. Es kann sich um einfache binäre Signale handeln, die nur angeben, ob in dem jeweiligen Schutzfeld eines Laserscanners sich ein Objekt befindet oder nicht, ob also das Schutzfeld verletzt wurde oder nicht. Die Signale können aber auch zusätzliche Information, wie Größe und Position der im Schutzfeld befindlichen Objekte, enthalten. Die Auswerteeinheit 16 wertet die Information aller Laserscanner aus und kann davon abhängig Steuerbefehle oder Alarmsignale ausgeben. Beispielsweise kann ein Not-Halt Signal an eine Bedienperson über ein Anzeigegerät 32 ausgegeben werden oder direkt eine Zugsignalvorrichtung 34 angesteuert werden.
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An den folgenden Beispielen sollen die Funktionsweise und weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Systems 10 erläutert werden:
Solange kein Zug in den Bahnhof einfährt, erfolgt eine Überwachung des Gleisbetts 28 durch die zwei Reihen Laserscanner daraufhin, dass keine Personen oder sonstige größere Gegenstände sich im Gleisbett 26 aufhalten. Dies ist in 1 an beispielhaften Objekten 36-x dargestellt. Die Anordnung der Laserscanner 12-x und 14-x in zwei Reihen entlang des Bahnsteigs erlaubt eine Erkennung verschiedener Situationen. Durch die Laserscanner 14-x, die direkt unterhalb des Bahnsteigniveaus sitzen, kann erkannt werden, wenn eine Person 36-1 ihre Beine über die Bahnsteigkante 20 hängenlässt. Die unmittelbar oberhalb der Gleise 26 und des Gleisbetts 28 angeordneten Laserscanner 12-x ermöglichen eine Erkennung von auf die Gleise gestürzter Personen 36-3. Beide Laserscanner 12-x und 14-x zusammen ermöglichen die Erkennung von im Gleisbereich stehenden Personen 36-2.
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Wie in 2 dargestellt, sind die Laserscanner 12-x und 14-x entlang des Bahnsteigs angeordnet. In diesem Beispiel sind das jeweils sechs Laserscanner 12-1 bis 12-6 der ersten Reihe und sechs Laserscanner 14-1 bis 14-6 der zweiten Reihe. Da die Laserscanner in der Draufsicht übereinanderliegen, ist jeweils nur ein Symbol in der 2 dargestellt. In dieser Darstellung sind die Ausdehnungen der entsprechend programmierten Schutzfelder 24-x und 30-x der einzelnen Laserscanner zu erkennen, die nebeneinander das gesamte Gleisbett auf der Länge des Bahnsteigs 18 erfassen.
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Zusätzlich zu den beiden Reihen der Laserscanner sind vor und hinter dem Bahnsteig (bei Untergrundbahnen im Bereich eines Tunnelmundes) wenigstens ein weiterer Laserscanner 13 bzw. 15 angeordnet. In diesem Beispiel gibt es einen Laserscanner 13 auf der einen Seite des Bahnsteigs 18, das kann z.B. die Seite sein, auf der der Zug einfährt, und einen Laserscanner 15 auf der ausfahrenden Seite. Fährt ein Zug jetzt in den Bahnhof ein, so wird dies durch den Laserscanner 13 erkannt. Daraufhin werden die Laserscanner am Bahnsteig, also 12-1 und 14-1 und folgende, „stumm“ geschaltet, so dass der Zug einfahren kann.
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In 3 ist der in Fahrtrichtung 38 eingefahrene Zug 40 dargestellt, der in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Zugteilen 40-1 und 40-2 besteht. In Fahrtrichtung hinter dem Zug können die Laserscanner 13, 12-1 und 14-1 wieder „scharf“ gestellt werden, d.h. die Auswerteeinheit 16 wertet die Signale dieser Laserscanner zur Objekterkennung entsprechend aus.
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Die Laserscanner 12-2 und 14-2, 12-3 und 14-3 sowie 12-5 und 14-5 und 12-6 und 14-6 bleiben bei Stillstand des Zuges „stumm“ geschaltet. Die Laserscanner 12-4 und 14-4 hingegen, in deren Schutzfeld 24-4 bzw. 30-4 sich eine Langkupplung 40-3 zwischen den Zugteilen 40-1 und 40-2 befindet, bleiben in der Weise aktiv, als dass sie jetzt ein Schutzfeld überwachen, dessen Ausdehnungen an den Kupplungsbereich angepasst ist. Die Schutzfeldumschaltung wird von der Auswerteeinheit initiiert, denn diese kann aufgrund der Informationen aller Laserscanner berechnen, wo der Kupplungsbereich liegt. Die Kupplung 40-3 selbst darf natürlich nicht eine Verletzung des Schutzfeldes darstellen. Auf diese Weise kann im Stillstand des Zuges auch der Kupplungsbereich überwacht werden. Insbesondere reicht es, wenn ein Bereich zwischen Bahnsteig und nächstliegendem Gleis 26 in der ersten Ebene überwacht wird, da damit schon die gefährlichen Situationen (eine Person ist in den Langkuppelbereich gefallen) erkannt werden.
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Wenn der Zug schließlich aus dem Bahnhof in Richtung 38 ausfährt, erkennt nach Ausfahrt des Zuges der Laserscanner 15 die Ausfahrt, so dass auch der letzte Laserscanner wieder aktiv geschaltet werden kann und der „normale“ Überwachungsmodus des Gleisbettbereichs erfolgen kann.
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Um die Verfügbarkeit der Laserscanner sicherzustellen und ein von Sicherheitsnormen gefordertes Sicherheitslevel zu erreichen, sind auf der dem Bahnsteig
18 gegenüberliegenden Seite des Gleisbettbereichs Testflächen oder Testziele
42-x angeordnet, so dass jeder Laserscanner
12-x,
14-x bei freiem Bahnhof zumindest eines der Testziele
42-x im Sichtbereich hat. Dann kann das System, bestehend aus Laserscannern und Auswerteeinheit, nach dem in der
EP 1 980 871 B1 beschrieben Verfahren getestet werden und ein entsprechendes Sicherheitslevel erreichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4340756 C2 [0004, 0023]
- DE 19953009 C2 [0004]
- WO 96/34252 [0004]
- DE 10104837 A1 [0005]
- EP 1980871 B1 [0015, 0032]
