EP0739285B1 - Einrichtung zur punkförmigen hochgenauen ortung eines spurgeführten fahrzeugs - Google Patents

Description

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

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 Fahrort 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).

Bei nicht mit derartigen Einrichtungen ausgerüsteten Strecken und Fahrzeugen gelingt die Anpassung eines fahrzeugseitigen Ortungsergebnisses an eine absolute Ortsangabe 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).

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 sein und in der Größenordnung von ± 20 cm variieren kann. Hierdurch wird das Ortungsergebnis wieder ungenau.

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.

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.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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.
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 detektierbare passive Gleiskoppelspulen, punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtungen oder passive Antwortgeräte ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß für die Ortung auf einer Strecke keine zusätzliche Stromversorgung erforderlich ist.
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.
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.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch und ausschnittsweise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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. Zur 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 z. 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 hochgenauen 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.

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.

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.

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.

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.

Claims (6)

1. Einrichtung zur punktförmigen hochgenauen Eigenortung eines spurgeführten Fahrzeugs auf seinem Laufweg unter Verwendung mindestens einer streckenseitigen, von dem vorüberlaufenden Fahrzeug detektierbaren Ortsmarke, insbesondere für die Anwendung im Bahnbetrieb zur punktgenauen Zielbremsung im Bahnhofsbereich, wobei das Fahrzeug die Ortsmarke durch Änderung der Stromaufnahme einer fahrzeugseitigen Koppelspule (FKS) oder durch den Empfang von Antwortsignalen erkennt,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß das Fahrzeug die jeweils übermittelte relative oder absolute Ortsangabe der Ortsmarke (GKS) fahrrichtungsabhängig modifiziert mindestens nach Maßgabe seiner Vorrückgeschwindigkeit (V) und einer für das Fahrzeug geltenden Verzugszeit (tx) vom Passieren der Ortsmarke bis zur Bereitstellung des Ortungsergebnisses (ORT) an eine Fahrzeugsteuerung, daß es mit Hilfe einer Signalaufbereitung die Stromänderung bzw. die Änderung des Empfangspegels seines Lese- oder Empfangsgerätes in ein rechteckförmiges Signal umwandelt, daß es an den Flanken dieses Signals Interrupts für eine Zeitmessung generiert und daß es den Zeitpunkt des Passierens der Ortsmarke auf den halben Wert der durch die Zeitmessung gemessenen Beeinflussungszeit (tB) setzt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß das Fahrzeug für die Korrektur eines Ortungsergebnisses (ORT) neben der Vorrückgeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs auch eine etwaige Beschleunigung des Fahrzeugs berücksichtigt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß das Fahrzeug selbst die Verzugszeit (tx) vom Passieren der Ortsmarke bis zur Bereitstellung des Ortungsergebnisses (ORT) mißt und daß es diese Zeitspanne der Korrektur des Ortungsergebnisses zugrundelegt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Ortsmarke als vom Fahrzeug detektierbare passive Gleiskoppelspule (GKS), passive punktförmige Zugbeeinflussungseinrichtung oder als passives Antwortgerät ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß mehrere, in unterschiedlichem Abstand vor einem Zielpunkt angeordnete Ortsmarken vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Ortsmarke als vom Fahrzeug detektierbare Linienleiterkreuzung ausgeführt ist.

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