DE9400805U1 - Device for pinpoint high-precision location of a track-guided vehicle - Google Patents
Device for pinpoint high-precision location of a track-guided vehicleInfo
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Abstract
Description
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Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Einrichtung zur punktförmigen hochgenauen Ortung eines spurgeführten FahrzeugsDevice for point-based, high-precision location of a track-guided vehicle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Im schienengebundenen Bahnbetrieb bestimmen die Züge ihren jeweiligen Fahrort innerhalb eines Gleisabschnittes regelmäßig durch Zählen der seit Eindringen in den Abschnitt ausgeführten Radumdrehungen eines vorzugsweise nicht angetriebenen Fahrzeugrades. Hierzu weisen das oder die für die Fahrortbestimmung verwendeten Räder eine oder mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Anomalien auf, die von einem Radimpulsgeber beim Vorbeibewegen an einem Aufnahmekopf detektiert werden. Der Radimpulsgeber führt die detektierten Radimpulse einem Wegzähler zu, der sie entsprechend dem Raddurchmesser und der Teilung des steuernden Fahrzeugrades in eine entsprechende Wegangabe umsetzt. Die Angaben über den jeweiligen Fahrort eines Zuges benötigt dieser zum rechtzeitigen Abbremsen auf vorgegebene Zielgeschwindigkeiten an vorgegebenen Zielpunkten.In rail-bound railway operations, trains regularly determine their respective travel location within a track section by counting the number of wheel revolutions of a preferably non-driven vehicle wheel that has been carried out since entering the section. To do this, the wheel or wheels used to determine the travel location have one or more anomalies distributed around the circumference, which are detected by a wheel pulse generator as they move past a recording head. The wheel pulse generator feeds the detected wheel pulses to a distance counter, which converts them into a corresponding distance indication based on the wheel diameter and the pitch of the controlling vehicle wheel. The train needs the information about its respective travel location in order to brake in good time to specified target speeds at specified target points.
Obgleich die Radimpulse vorzugsweise an einem nicht angetriebenen Fahrzeugrad abgegriffen werden, kommt es durch Schlupf und Gleiten regelmäßig zu mehr oder weniger großen Abweichungen zwischen tatsächlichem Fahrort eines Fahrzeugs und dem vom Fahrzeug selbst ermittelten Fahrort. Aus diesem Grunde wird das fahrzeugseitige Wegmeßergebnis mindestens dann, wenn es auf eine exakte Ortungsangabe ankommt, während des Vorrückens des Fahrzeugs an vorgegebenen Fahrorten mit einer Angabe über den tatsächlichen Fahr-Although the wheel impulses are preferably picked up from a non-driven vehicle wheel, slippage and sliding regularly result in more or less significant deviations between the actual travel location of a vehicle and the travel location determined by the vehicle itself. For this reason, the vehicle-side distance measurement result is supplemented with information about the actual travel location at specified travel locations, at least when an exact location is required, while the vehicle is advancing.
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ort synchronisiert. Dies geschieht z. B. bei mit Linienzugbeeinflussung ausgerüsteten Strecken und Fahrzeugen jeweils beim Passieren von Linienleiterkreuzungen, welche die Strecken in vorgegebene Streckenabschnitte unterteilen (ETR 20 (1971)7/8, Seiten 326-336).location. This happens, for example, on routes and vehicles equipped with line train control when passing line conductor crossings, which divide the routes into predefined sections (ETR 20 (1971)7/8, pages 326-336).
Bei nicht mit derartigen Einrichtungen ausgerüsteten Strecken und Fahrzeugen gelingt die Anpassung eines fahrzeugseitigen Ortungsergebnisses an eine absolute OrtsangabeFor routes and vehicles not equipped with such devices, it is possible to adapt a vehicle-side location result to an absolute location
z. B. dadurch, daß an vorbestimmten Punkten der Strecke vorzugsweise passive Gleiskoppelspulen, punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtungen oder Antwortgeräte, wie sie für die Güterwagennummernmeldung entwickelt wurden, angebracht und vom vorüberlaufenden Fahrzeug erkannt werden (DE-OS 22 23 413). Es ist auch bereits bekannt, zur Fahrortbestimmung von Schienenfahrzeugen zusätzlich zu den Linienleiterkreuzungen noch Streckenmarken anzuordnen, die eine absolute Ortsangabe an die vorüberlaufenden Fahrzeuge übermitteln (DE-AS 20 42 090) .e.g. by installing passive track coupling coils, point-type train control devices or response devices such as those developed for freight car number reporting at predetermined points on the route and allowing them to be recognized by the passing vehicle (DE-OS 22 23 413). It is also already known to arrange route markers in addition to the line conductor crossings to determine the travel location of rail vehicles, which transmit an absolute location to the passing vehicles (DE-AS 20 42 090).
Alle diese Einrichtungen dienen dazu, unvermeidbare Fehlmessungen der Wegmeßeinrichtungen infolge von Schlupf und Gleiten zu korrigieren. Dort wo es auf eine hochgenaue Ortung zum Zwecke einer punktgenauen Zielbremsung im Dezimeter- oder Zentimeterbereich ankommt, genügen diese bekannten Maßnahmen für die Korrektur von Ortungsergebnissen noch nicht. Allein dadurch, daß vom Erkennen der für die Ortungskorrektur verwendeten Ortsmarken bis zum Bereitstellen eines entsprechenden Ortungsergebnisses durch das Fahrzeug eine gewisse Zeit vergeht, ist das dann bereitgestellte Ortungsergebnis nicht mehr aktuell, sondern bereits veraltet. Hinzu kommt, daß die Ortsmarken nicht streng punktförmig erkannt werden, sondern daß es einen Ansprechbereich gibt, der von Fall zu Fall verschieden seinAll of these devices are used to correct unavoidable incorrect measurements of the distance measuring devices as a result of slipping and sliding. Where highly precise positioning is required for the purpose of precise target braking in the decimetre or centimetre range, these known measures are not yet sufficient for correcting positioning results. The fact that a certain amount of time passes between the recognition of the location markers used for the positioning correction and the provision of a corresponding positioning result by the vehicle means that the positioning result provided is no longer current, but rather already out of date. In addition, the location markers are not recognized strictly as points, but there is a response range that can vary from case to case.
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und in der Größenordnung von ± 20 cm variieren kann. Hierdurch wird das Ortungsergebnis wieder ungenau.and can vary in the order of ± 20 cm. This makes the location result inaccurate again.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 anzugeben, deren Ortungsergebnisse weitgehend unabhängig sind von den fahrzeuginternen Verzugszeiten zwischen dem Erkennen einer Ortsmarke und dem Bereitstellen einer Ortungsangabe und dem zufällig vorhandenen Übertragungsverhältnissen zwischen den Fahrzeugen und den Ortsmarken.The object of the invention is to provide a device according to the preamble of claim 1, the location results of which are largely independent of the delay times within the vehicle between the recognition of a location marker and the provision of a location information and the randomly existing transmission conditions between the vehicles and the location markers.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Durch die hochgenaue Ortung der Ortsmarken und die Korrektur der Ortungsangaben nach Maßgabe des während der Verzugszeit zurückgelegten Fahrweges kann der Fahrzeugsteuerung für die Zielbremsung ein außerordentlich exakter Fahrort vorgegeben werden , der unabhängig ist von der für die Fahrorterkennung erforderlichen Verarbeitungszeit eines Fahrzeuggerätes.The invention solves this problem by the characterizing features of claim 1. Due to the highly precise location of the location markers and the correction of the location information according to the distance traveled during the delay time, the vehicle control system can be given an extremely precise location for the target braking, which is independent of the processing time of a vehicle device required for the location detection.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments and further developments of the device according to the invention are specified in the subclaims.
Das Ortungsergebnis läßt sich noch weiter verbessern, wenn gemäß Anspruch 2 neben der Vorrückgeschwindigkeit auch eine etwaige Beschleunigung des Fahrzeugs für die Korrektur des Ortungsergebnisses herangezogen wird.The positioning result can be improved even further if, in accordance with claim 2, in addition to the advance speed, any acceleration of the vehicle is also used to correct the positioning result.
Neben der Berücksichtigung einer für die Bildung von Ortungsergebnissen erfahrungsgemäß benötigten Zeitspanne soll nach der Lehre des Anspruches 3 das Fahrzeug die für die Übertragung und Verarbeitung von Ortungskennzeichen erforderliche tatsächliche Zeitspanne selbst feststellen und damit eine optimale Ortungskorrektur ermöglichen. Die Ortsmarken sollen gemäß Anspruch 4 als vom Fahrzeug de-In addition to taking into account the time period required for the formation of positioning results, according to the teaching of claim 3, the vehicle should determine the actual time period required for the transmission and processing of positioning marks and thus enable optimal positioning correction. According to claim 4, the location marks should be determined by the vehicle as
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tektierbare passive Gleiskoppelspulen, punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtungen oder passive Antwortgeräte ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß für die Ortung auf einer Strecke keine zusätzliche Stromversorgung erforderlieh ist.detectable passive track coupling coils, point-type train control devices or passive response devices. This has the advantage that no additional power supply is required for locating on a route.
Erstreckt sich ein Bremsvorgang auf eine längere Wegstrecke oder sollen Fahrzeuge auf unterschiedliche Zielpunkte gebremst werden, so kann es nach der Lehre des Anspruches 5 von Vorteil sein, entlang der Strecke mehrere Ortsmarken im Abstand anzuordnen.If a braking process extends over a longer distance or if vehicles are to be braked to different target points, it can be advantageous according to the teaching of claim 5 to arrange several location markers at a distance along the route.
Anstelle passiver Elemente können für die Übermittlung von Ortsmarken in an sich bekannter Weise nach der Lehre des Anspruches 6 auch Linienleiter vorgesehen sein, deren Leitungen in vorgegebenen Abständen gekreuzt sind.Instead of passive elements, line conductors can also be provided for the transmission of location markers in a manner known per se according to the teaching of claim 6, the lines of which are crossed at predetermined intervals.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch und ausschnittsweise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an embodiment shown schematically and in detail in the drawing.
Die Zeichnung zeigt die beiden Funktionsgruppen ATP (automatic train protection) und ATO (automatic train operation) eines Fahrzeuggerätes; die ATP dient der Sicherung des Fahrbetriebs, die ATO der automatischen Steuerung des Fahrzeugs. Im unteren Teil der Darstellung sind ein vorzugsweise nicht angetriebenes Fahrzeugrad R eines zu steuernden Fahrzeugs und ein die Bewegung des Fahrzeugrades detektierender Radimpulsgeber RG dargestellt. Der Radimpulsgeber liefert die von ihm detektierten Radsignale an einen Wegzähler W, der die Radsignale aufsummiert und der ATO entsprechende Wegstreckenangaben s zur Eigenortung des Fahrzeugs auf der Strecke zuführt. Aus der Änderung dieser Streckenangaben ermittelt sich die ATO die augenblickliche Fahrgeschwindigkeit V, die sie zusammen mit den Wegstreckenangaben für die Fahrzeugsteuerung benötigt. ZurThe drawing shows the two functional groups ATP (automatic train protection) and ATO (automatic train operation) of a vehicle device; the ATP is used to secure the driving operation, the ATO for the automatic control of the vehicle. In the lower part of the illustration, a preferably non-driven vehicle wheel R of a vehicle to be controlled and a wheel pulse generator RG that detects the movement of the vehicle wheel are shown. The wheel pulse generator supplies the wheel signals it detects to a distance counter W, which adds up the wheel signals and supplies the ATO with the corresponding distance information s for the vehicle's own location on the route. From the change in this distance information, the ATO determines the current driving speed V, which it needs together with the distance information for the vehicle control.
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Synchronisation der von der Wegmeßeinrichtung W aus den Radimpulsen bestimmten Fahrortangaben mit dem tatsächlichen Fahrort sind an vorgegebenen Streckenpunkten, die dem Fahrzeug bekannt sind oder bekannt gegeben werden, Ortsmarken &zgr;. B. in Form von Gleiskoppelspulen GKS oder andere punktförmig wirkende Übertragungseinrichtungen zur Kennzeichnung des jeweiligen Fahrortes angeordnet. Das Fahrzeug ist mit einer fahrzeugseitigen Koppelspule FKS ausgerüstet, die beim Vorüberlaufen an der ortsfesten Gleiskoppelspule GKS mit dieser koppelt und dabei vorübergehend seine Stromaufnahme I markant verändert. Der dabei z. B. auftretende Strompegeleinbruch wird auf dem Fahrzeug in ein entsprechendes Rechtecksignal einer Spannung U umgesetzt, wobei von den Flanken dieses Signal Interrupts INT gebildet werden zur Bestimmung der Beeinflussungszeit tB des Fahrzeuggerätes durch die Gleiskoppelspule. Nach dem zweiten Interrupt kann die ATO im Nachhinein durch Mittelwertbildung den Zeitpunkt bestimmen, an dem sich die Gleiskoppelspule und die fahrzeugseitige Koppelspule genau gegenüber standen. Diese Zeitbestimmung ist unabhängig von den jeweiligen Beeinflussungsverhältnissen, welche die zeitliche Dauer der Beeinflussung bestimmen und im wesentlichen vom räumlichen Abstand der fahrzeugseitigen und der streckenseitigen Beeinflussungseinrichtungen abhängig sind. Ein entsprechendes Synchronisiersignal SYN veranlaßt in der ATO eine Zeitmessung für die Bestimmung der Verzugszeit tx zwischen dem Passieren der Ortsmarke und der Bereitstellung der Ortungsinformation ORT durch die ATO. Diese Verzugszeit ist im wesentlichen durch die Übertragungszeit der für die Fahrzeugsteuerung benötigten Daten an die ATO sowie dem Einphasen dieser Daten und das Verarbeiten dieser Daten in der ATO bestimmt. Die ATO bestimmt nun aus der aktuellen Geschwindigkeit Vx des Fahrzeugs und der gemessenen Verzugszeit tx eine Wegstrecke sx, die das Fahrzeug vom hoch-To synchronize the travel location information determined by the distance measuring device W from the wheel pulses with the actual travel location, location markers are arranged at specified points on the route that are known to the vehicle or are announced. These can be in the form of track coupling coils GKS or other point-like transmission devices to mark the respective travel location. The vehicle is equipped with a coupling coil FKS on the vehicle side, which couples to the fixed track coupling coil GKS when it passes it and temporarily significantly changes its current consumption I. The current level drop that occurs, for example, is converted on the vehicle into a corresponding square-wave signal of a voltage U, with interrupts INT being formed from the edges of this signal to determine the influence time tB of the vehicle device by the track coupling coil. After the second interrupt, the ATO can subsequently determine the point in time at which the track coupling coil and the vehicle-side coupling coil were exactly opposite each other by averaging. This time determination is independent of the respective influence conditions, which determine the duration of the influence and are essentially dependent on the spatial distance between the vehicle-side and track-side influence devices. A corresponding synchronization signal SYN causes a time measurement in the ATO to determine the delay time tx between passing the location marker and the provision of the location information ORT by the ATO. This delay time is essentially determined by the transmission time of the data required for vehicle control to the ATO as well as the phasing in of this data and the processing of this data in the ATO. The ATO now uses the current speed Vx of the vehicle and the measured delay time tx to determine a distance sx that the vehicle has to travel from the high-
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genauen Erkennen der Ortsmarke bis zum Bereitstellen des Ortungsergebnisses ORT vorgerückt ist. Um diese Wegstrecke sx ist die von der Wegmeßeinrichtung W zur Verfügung gestellte Ortsangabe s zu korrigieren, um zu einem absoluten Ortungsergebnis ORT* zu gelangen, das eine hochgenaue Zielbremsung im Bereich von einigen Zentimetern zuläßt.precise recognition of the location marker until the location result LOCATION is provided. To calculate this distance sx, the location information s provided by the distance measuring device W must be corrected in order to arrive at an absolute location result LOCATION* that allows highly accurate target braking in the range of a few centimeters.
In die Bestimmung des Wegstrecken-Korrekturwertes sx fließen entweder die jeweils aktuellen Geschwindigkeitswerte des Fahrzeugs ein oder aber es wird die Geschwindigkeit beim Passieren der Ortsmarke verwendet, wobei die jeweiligen Werte dieser Geschwindigkeit nach Maßgabe der aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs gegebenenfalls zu modifizieren sind.In determining the distance correction value sx, either the current speed values of the vehicle are taken into account or the speed when passing the location marker is used, whereby the respective values of this speed may need to be modified depending on the current acceleration of the vehicle.
Anstelle einer einzigen können auch mehrere im Abstand angeordnete Ortsmarken zur mehrmaligen Synchronisierung der fahrzeugseitig ermittelten relativen Ortungsergebnisse mit den absoluten Positionsangaben der Ortsmarken vorgesehen sein. Als Ortsmarken können neben Gleiskoppelspulen auch punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtungen oder Antwortgeräte verwendet sein, wie sie für die Zugnummernmeldung und die Güterwagennummernmeldung entwickelt wurden.Instead of a single location marker, several location markers arranged at a distance can be provided for repeated synchronization of the relative positioning results determined on the vehicle side with the absolute position information of the location markers. In addition to track coupling coils, point-shaped train control devices or response devices, such as those developed for train number reporting and freight car number reporting, can also be used as location markers.
Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich insbesondere für eine hochgenaue Zielbremsung von Fahrzeugen im Bahnhofsbereich und zwar insbesondere dort, wo die Fahrgastströme z. B. durch Absperrgitter oder Türen auf bestimmte Stellen des Bahnhofs kanalisiert werden und die Notwendigkeit besteht, daß die Fahrzeuge mit ihren Türen zentimetergenau in diesen Ein- und Aussteigebereichen zu positionieren sind.The device according to the invention is particularly suitable for highly precise target braking of vehicles in the station area, particularly where the passenger flows are channeled to certain places in the station, e.g. by barriers or doors, and it is necessary for the vehicles with their doors to be positioned with centimeter precision in these boarding and alighting areas.
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Die Erfindung ist mit Vorteil auch dort anwendbar, wo der jeweilige Fahrort eines Fahrzeugs in einem Streckenabschnitt
nicht über einen Wegzähler für Radsignale sondern über beliebige andere fehlerbehaftete Wegmeßeinrichtung bestimmt
wird oder wo es ausschießlich auf eine hochgenaue
Ortung beim Vorbeifahren an einer Ortsmarke ankommt.The invention can also be used with advantage where the current position of a vehicle in a section of track is not determined by a wheel signal counter but by any other faulty distance measuring device or where only a highly accurate
Location arrives when driving past a placemark.
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug für die Korrektur eines Ortungsergebnisses (ORT) neben der Vorrückgeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs auch eine etwaige Beschleunigung des Fahrzeugs berücksichtigt. 2. Device according to claim 1,
characterized in that the vehicle takes into account not only the advance speed (Vx) of the vehicle but also any acceleration of the vehicle for the correction of a location result (ORT).
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