EP2812225A1 - Verfahren zum erzeugen von handlungsempfehlungen für den führer eines schienenfahrzeugs oder steuersignalen für das schienenfahrzeug mittels eines fahrerassistenzsystems und fahrassistenzsystem - Google Patents

Verfahren zum erzeugen von handlungsempfehlungen für den führer eines schienenfahrzeugs oder steuersignalen für das schienenfahrzeug mittels eines fahrerassistenzsystems und fahrassistenzsystem

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Publication number
EP2812225A1
EP2812225A1 EP13720308.9A EP13720308A EP2812225A1 EP 2812225 A1 EP2812225 A1 EP 2812225A1 EP 13720308 A EP13720308 A EP 13720308A EP 2812225 A1 EP2812225 A1 EP 2812225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail vehicle
air pressure
driver
assistance system
driver assistance
Prior art date
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Granted
Application number
EP13720308.9A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2812225B1 (de
Inventor
Roland Porsch
Patrick Schmidt
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2812225A1 publication Critical patent/EP2812225A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2812225B1 publication Critical patent/EP2812225B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B61L15/0058—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, to operate a warning signal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/10—Operations, e.g. scheduling or time tables
    • B61L27/16—Trackside optimisation of vehicle or vehicle train operation

Definitions

  • the invention relates to a method for generating recommendations for action for the driver of a rail vehicle or control signals for the rail vehicle by means of a driver assistance system in which driving data are calculated taking into account at least one journey information and on the basis of the driving data
  • a recommendation for action is generated and displayed in an action recommendation display device or
  • a control signal is generated, which acts on a vehicle control device.
  • driver assistance systems in semi-automatic operation with rail vehicles, which are based on model calculations. These model calculations determine, based on a stored route profile and the desired schedule, how to accelerate the rail vehicle and brake in front of curves, switches, or stops to optimally meet schedule requirements with minimal energy requirements. It has been shown in practice that driver assistance systems can reduce the energy requirement for the same driving time by an average of 20% compared to vehicles controlled only by the driver.
  • the invention has for its object to provide a method for generating recommendations for the leader of a
  • Rail vehicle or provide control signals for the rail vehicle, by which an energy requirement can be further reduced, especially in high-speed cruises.
  • At least one air pressure parameter is taken into account as the travel information.
  • at least one aerodynamic component of the driving resistance of the Rail vehicle in the calculation of the driving data for a recommended action or a control signal are taken into account by a related to a current air pressure characteristic is included in a model calculation on which the determination of the driving data is based.
  • the aerodynamic component is regarded as a constant in the model calculations, it is possible to achieve increased energy savings, in particular in the case of high-speed drives and large height differences along a route.
  • a “high-speed drive” is to be understood as meaning, in particular, a journey in which a speed of more than 200 km / h, preferably more than 250 km / h, is reached.
  • Driving information is understood to mean, in particular, an indication of the travel of a rail vehicle along a Characterized route at least at a time or during a period of time or at least one position along the route or in a section marked.
  • a trip can be an input parameter of a model calculation to determine the driving data or it can be used to derive such an input parameter, for example by the input parameter is assigned to the trip.
  • a travel indication that is already taken into account in conventional driver assistance methods may be a characteristic of the rail vehicle, such as a composition, a mass, a passenger occupancy, a maximum available power, etc., or a property of the route, such as a specific curve, slope or slope profile, the presence or proximity of a switch or a tunnel, a distance to a breakpoint, a signal state, a timetable, etc.
  • a barometric pressure characteristic as a trip indication, an advantageous refinement of existing model calculations can be achieved.
  • the driving data can be calculated by a computing unit which is preferably arranged on board the rail vehicle Alternatively or additionally, the driving data can be calculated by means of a computing unit which is arranged in a fixed computing station
  • air pressure parameter should be understood to mean, in particular, a physical quantity by means of which a correspondence to an air pressure value can be established.
  • the air pressure characteristic may be the air pressure itself or a characteristic variable proportional to the air pressure, such as an electrical parameter detected by a sensor unit.
  • a one-time detection or determination of air pressure parameters before a journey of the rail vehicle can produce an air pressure profile of the route to be covered, which is included in the calculation of travel curves for the entire route.
  • the air pressure parameter be detected several times during a journey.
  • the air pressure characteristic can be detected continuously while driving.
  • the "ride" is expediently carried out along a route connecting a predetermined starting point and a predetermined destination, which route is to be covered in accordance with a schedule to be complied with.
  • the air pressure parameter be recorded and, depending on the detection value, a factor stored in a database be included in the calculation of the driving data.
  • the factor associated with the detected air pressure parameter is preferably included as an input parameter of a model calculation for determining the driving data, wherein it represents an aerodynamic component of the rolling resistance of the rail vehicle. It is selected here in the database, which is stored in the memory unit and in which factors are assigned to values of the air pressure characteristic. The deposited factors will be advantageous in the development of the
  • Rail vehicle based on its aerodynamic properties and calculated for different values of the air pressure characteristic. If a computer unit for calculating the driving data is arranged on board the rail vehicle, the database is preferably also stored on board the rail vehicle.
  • the air pressure characteristic can be detected for example by means of air pressure sensors, which are arranged at different locations along the route. These may be components of weather stations located near the track. However, detection of the air pressure parameter at any position along the route can be achieved if the air pressure parameter is detected by a sensor unit on board the rail vehicle. This sensor unit can a
  • the air pressure characteristic can be detected by means of the detection of a height parameter.
  • a correspondence of the height parameter to an air pressure parameter can hereby be prepared by the barometric height formula.
  • the altitude parameter itself can serve as a barometric pressure parameter by being directly included as the input parameter of a model calculation for determining the driving data or being directly assigned to such an input parameter, or it is possible to calculate a separate air pressure parameter from the altitude parameter in addition to the altitude parameter.
  • the height parameter is derived on the basis of an orientation information.
  • This can be detected by means of a locating unit, which is arranged in particular on board the rail vehicle, and / or it can be determined based on stored route data.
  • the invention further relates to a driver assistance system for generating recommendations for action for the driver of a rail vehicle or control signals for the rail vehicle, having a computing unit which is provided for calculating driving data taking into account at least one journey specification, and an action recommendation.
  • Display device for displaying an action recommendation generated on the basis of the driving data and / or a vehicle control device, on which a control signal generated on the basis of the driving data acts.
  • the arithmetic unit be provided to take into account at least one air pressure parameter as the travel information.
  • Figure 1 a rail vehicle with a driver assistance system
  • Figure 2 a height profile of a track traveled by the rail vehicle
  • FIG. 3 shows a database in which values of an air pressure parameter are assigned calculation factors for a model calculation of the driver assistance system.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 10 in a schematic side view.
  • This is designed as a train train, which is designed in particular for high-speed operation. It has a multiplicity of wagons 12 coupled to one another.
  • the wagons 12.1 and 12.5 are each equipped with a driver's cab 14, which in each case has an operating unit 16 for a driver.
  • the operating unit 16 By means of the operating unit 16, this can enter driving commands for controlling the rail vehicle 10.
  • the operating unit 16 is in operative connection with a vehicle control device 18.
  • the operating unit 16 has a recommendation for action.
  • Display device 20 which serves to indicate a recommended course of action for the driver.
  • This action recommendation is generated on the basis of driving data FD, which are determined in a computing unit 22 taking account of travel information.
  • a recommended action may in particular be a recommended driving speed, traction level, braking level, etc., wherein the information content of the calculated driving data FD is related to these driving parameters.
  • the computing unit 22 is provided to calculate the driving data FD based on at least one model calculation M.
  • This model calculation M determines, at least taking into account a route profile S and a desired timetable FP as journey information, how to accelerate the rail vehicle 10 and brake it in front of curves, switches or stopping points in order to optimally comply with the timetable requirements with minimal energy consumption.
  • the route data of the route profile S or the schedule FP can be stored, in particular during the upgrade of the rail vehicle 10 before departure at the starting point in a data-logically connected to the computing unit 22 storage unit 24.
  • the acceleration a or information based on this quantity is then part of the driving data FD, which are transmitted to the action recommendation display device 20.
  • control of the rail vehicle 10 can be taken over while driving by the vehicle control device 18.
  • Vehicle control device 18 made. In this mode, a control signal which is generated on the basis of travel data FD determined in the arithmetic unit 22 can be applied to the
  • Vehicle control device 18 act. This allows the
  • Driving operation of the rail vehicle 10 may be optimized in the automatic control mode with respect to the driving information by generating control signals based on a determined, with respect to the travel information optimized driving curve and given to the vehicle control device 18.
  • FIG. 2 shows in the form of a two-dimensional diagram a route profile of a route to be traveled by the rail vehicle 10 from a starting point A to a destination B.
  • the horizontal axis corresponds to the distance x to the starting point A and the vertical axis corresponds to the height H.
  • the height profile there are strong changes in height H along the route and thus for the driving dynamics relevant changes in air pressure.
  • the arithmetic unit 22 is provided to determine the driving data FD taking into account a journey information in the form of a parameter related to the current air pressure, also called the air pressure parameter L.
  • the air pressure characteristic L is detected by means of a sensor unit 26 which is arranged on board the rail vehicle 10 (see FIG. 1).
  • the sensor unit 26 has a pressure sensor which records a parameter for the pressure of the air surrounding the rail vehicle 10 and, if necessary, an arithmetic unit which derives the air pressure characteristic L from the detection value by taking into account the current vehicle speed v.
  • the air pressure characteristic L can be detected continuously during the entire journey, whereby the driving data FD can always be adapted to the continuously changing air pressure.
  • the detected air pressure parameter L is greatly influenced by a travel of the rail vehicle 10 in a tunnel. It is therefore advantageous to take account of the stay of the rail vehicle 10 in a tunnel when detecting the air pressure parameter L. This can be done, in particular, on the basis of the route data of the route profile S, which are stored in the storage unit 24 when the rail vehicle 10 is upgraded at the starting point A. After detection of the air pressure parameter L, this is included in the determination of the driving data FD by the arithmetic unit 22. This is done by means of a database 28 shown in FIG. 3, which is stored in the memory unit 24.
  • a factor Fi can be assigned to a detection value of the air pressure parameter L in a specific interval [Li A , Li E ] which represents an aerodynamic component of the driving resistance in a model calculation M '.
  • This model calculation M ' which is based on a Travel resistance formula is programmed, takes into account the factor Fi corresponding to the air pressure characteristic L in the determination of the driving data FD.
  • the database 28 is created in the manufacture of the rail vehicle 10 on the basis of the aerodynamic properties of the rail vehicle 10 and is permanently stored in the storage unit 24.
  • the air pressure characteristic variable L can be detected by the detection of a height parameter H, wherein a link between the two parameters L and H can be established by means of the barometric altitude formula.
  • the height parameter H can be determined in particular from locating information of a locating unit 30 arranged on board the rail vehicle 10.
  • the locating unit 30 may be designed to receive GPS signals.
  • the height parameter H can be derived from the known route data of the route profile S.
  • the arithmetic unit 22 and the sensor unit 26 are arranged on board the rail vehicle 10.
  • the computing unit 22 it is conceivable for the computing unit 22 to be arranged remotely from the vehicle in a fixed computing station, the determined travel data FD being transmitted to the rail vehicle 10 and / or for the sensor unit 26 to be designed as a stationary, continuous unit, e.g. is designed as part of a weather station.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs (10) oder Steuersignalen für das Schienenfahrzeug (10) mittels eines Fahrerassistenzsystems, bei dem unter Berücksichtigung zumindest einer Fahrtangabe Fahrdaten (FD) errechnet werden und auf der Basis der Fahrdaten (FD) - eine Handlungsempfehlung erzeugt und in einer Handlungsempfehlungs-Anzeigeeinrichtung (20) angezeigt wird oder - ein Steuersignal erzeugt wird, welches auf eine Fahrzeugsteuereinrichtung (18) einwirkt. Um ein derartiges Verfahren in Bezug auf einen Energiebedarf des Schienenfahrzeugs zu optimieren, wird vorgeschlagen, dass als Fahrtangabe zumindest eine Luftdruckkenngröße (L) berücksichtigt wird.

Description

Verfahren zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs oder Steuersignalen für das
Schienenfahrzeug mittels eines Fahrerassistenzsystems und FahrassiStenzSystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs oder Steuersignalen für das Schienenfahrzeug mittels eines Fahrerassistenzsystems, bei dem unter Berücksichtigung zumindest einer Fahrtangabe Fahrdaten errechnet werden und auf der Basis der Fahrdaten
- eine Handlungsempfehlung erzeugt und in einer Handlungsemp- fehlungs-Anzeigeeinrichtung angezeigt wird oder
- ein Steuersignal erzeugt wird, welches auf eine Fahrzeug- Steuereinrichtung einwirkt.
Es ist bekannt, im teilautomatischen Betrieb mit Schienenfahrzeugen Fahrerassistenzsysteme einzusetzen, die auf Modellrechnungen beruhen. Diese Modellrechnungen ermitteln auf der Grundlage eines gespeicherten Streckenprofils und des gewünschten Fahrplanes, wie das Schienenfahrzeug zu beschleunigen und vor Kurven, Weichen oder Haltepunkten zu bremsen ist, um bei minimalem Energiebedarf die Fahrplananforderungen optimal einzuhalten. Dabei hat sich in der Praxis gezeigt, dass Fahrerassistenzsysteme gegenüber nur vom Fahrzeugführer gesteuerten Fahrzeugen den Energiebedarf bei gleicher Fahrzeit um durchschnittlich 20 % reduzieren können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines
Schienenfahrzeugs oder Steuersignalen für das Schienenfahrzeug vorzuschlagen, durch welches ein Energiebedarf insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten weiter reduziert werden kann .
Hierzu wird vorgeschlagen, dass als Fahrtangabe zumindest eine Luftdruckkenngröße berücksichtigt wird. Dadurch kann zumindest ein aerodynamischer Anteil an dem Fahrwiderstand des Schienenfahrzeugs in der Berechnung der Fahrdaten für eine Handlungsempfehlung bzw. ein Steuersignal berücksichtigt werden, indem eine auf einen aktuellen Luftdruck bezogene Kenngröße in eine Modellrechnung einbezogen wird, auf welcher die Ermittlung der Fahrdaten beruht. Es können - im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrassistenzverfahren, bei welchen der aerodynamische Anteil in den Modellrechnungen als Konstante betrachtet wird - insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten und großen Höhenunterschieden entlang einer Strecke erhöhte Energieeinsparungen erreicht werden. Unter einer „Hochgeschwindigkeitsfahrt" soll insbesondere eine Fahrt verstanden werden, bei welcher eine Geschwindigkeit über 200 km/h, vorzugsweise über 250 km/h erreicht wird. Unter einer „Fahrtangabe" soll insbesondere eine Angabe verstanden werden, welche die Fahrt eines Schienenfahrzeugs entlang einer Fahrstrecke zumindest zu einem Zeitpunkt oder während einer Zeitspanne bzw. an zumindest einer Position entlang der Fahrstrecke oder in einem Streckenabschnitt charak- terisiert. Eine Fahrtangabe kann ein Eingangsparameter einer Modellrechnung zur Ermittlung der Fahrdaten sein oder sie kann zur Herleitung eines solchen Eingangsparameters dienen, beispielsweise indem der Eingangsparameter der Fahrtangabe zugeordnet wird. Eine Fahrtangabe, die bei herkömmlichen Fahrassistenzverfahren bereits berücksichtigt wird, kann eine Eigenschaft des Schienenfahrzeugs, wie z.B. eine Zusammenstellung, eine Masse, eine Fahrgastbelegung, eine maximal zur Verfügung stehende Leistung usw. oder eine Eigenschaft der Strecke sein, wie ein bestimmtes Kurven-, Steigungs- oder Ge- fälleprofil, das Vorhandensein oder das Annähern einer Weiche oder eines Tunnels, eine Entfernung zu einem Haltepunkt, ein Signalzustand, ein Fahrplan usw. Mit der erfindungsgemäßen Berücksichtigung einer Luftdruckkenngröße als Fahrtangabe kann eine vorteilhafte Verfeinerung bereits bestehender Mo- dellrechnungen erreicht werden.
Aus den „Fahrdaten", die zur Erzeugung einer Handlungsempfehlung bzw. eines Steuersignals dienen, können zum Minimieren des Energiebedarfs einzuhaltende Fahreigenschaften hergeleitet werden, wie insbesondere eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, eine Verzögerung, eine Haltezeit usw. Ein Satz von Fahrdaten, der als Informationsgehalt insbesondere eine Soll -Veränderung solcher Fahreigenschaften mit der Zeit und/oder mit der Entfernung zum Startpunkt oder zum Ziel enthält, kann auch als „Fahrkurve" bezeichnet werden. Die Fahrdaten werden von einer Recheneinheit errechnet, die vorzugsweise an Bord des Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Alterna- tiv oder zusätzlich können die Fahrdaten mittels einer Recheneinheit errechnet werden, die schienenfahrzeugfern in einer festen Rechenstation angeordnet ist, wobei die Fahrdaten zum Schienenfahrzeug übertragen werden. Unter einer „Luftdruckkenngröße" soll insbesondere eine physikalische Größe verstanden werden, durch welche eine Entsprechung zu einem Luftdruckwert hergestellt werden kann. Die Luftdruckkenngröße kann der Luftdruck selbst oder eine zum Luftdruck proportionale Kenngröße sein, wie z.B. eine von ei- ner Sensoreinheit erfasste elektrische Kenngröße.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann durch eine einmalige Erfassung oder Ermittlung von Luftdruckkenngrößen vor einer Fahrt des Schienenfahrzeugs ein Luftdruckprofil der zu- rückzulegenden Strecke hergestellt werden, das in die Berechnung von Fahrkurven für die gesamte Strecke einbezogen wird.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsvariante wird - um die Fahrdaten zur Energieoptimierung an einen entlang der Strecke veränderlichen Luftdruck vorteilhaft anzupassen - jedoch vorgeschlagen, dass die Luftdruckkenngröße mehrmals während einer Fahrt erfasst wird. Insbesondere kann die Luftdruckkenngröße während der Fahrt kontinuierlich erfasst werden. Die „Fahrt" erfolgt zweckmäßigerweise entlang einer ei- nen vorgegebenen Startpunkt und ein vorgegebenes Ziel verbindenden Strecke, die gemäß einem einzuhaltenden Fahrplan zurückzulegen ist. Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Luftdruckkenngröße er- fasst wird und abhängig vom Erfassungswert ein in einer Datenbank hinterlegter Faktor in die Berechnung der Fahrdaten einbezogen wird. Durch die Zuordnung eines Faktors zu einem erfassten Wert der Luftdruckkenngröße, wobei der Faktor in einer Speichereinheit dauerhaft hinterlegt ist, kann eine besonders schnelle Ermittlung der Fahrdaten erreicht werden. Der der erfassten Luftdruckkenngröße zugeordnete Faktor wird vorzugsweise als Eingangsparameter einer Modellrechnung zur Ermittlung der Fahrdaten einbezogen, wobei er einen aerodynamischen Anteil an dem Fahrwiderstand des Schienenfahrzeugs darstellt. Er wird hierbei in der Datenbank ausgewählt, die in der Speichereinheit hinterlegt ist und in welcher Faktoren zu Werten der Luftdruckkenngröße zugeordnet sind. Die hinter- legten Faktoren werden vorteilhaft bei der Entwicklung des
Schienenfahrzeugs basierend auf dessen aerodynamischen Eigenschaften und für unterschiedliche Werte der Luftdruckkenngröße berechnet. Ist eine Recheneinheit zum Errechnen der Fahrdaten an Bord des Schienenfahrzeugs angeordnet, ist die Da- tenbank vorzugsweise auch an Bord des Schienenfahrzeugs hinterlegt .
Die Luftdruckkenngröße kann beispielsweise mittels Luftdrucksensoren erfasst werden, die an verschiedenen Stellen entlang der Strecke angeordnet sind. Diese können Bestandteile von in der Nähe der Strecke angeordneten Wetterstationen sein. Eine Erfassung der Luftdruckkenngröße an einer beliebigen Position entlang der Strecke kann jedoch erreicht werden, wenn die Luftdruckkenngröße von einer Sensoreinheit an Bord des Schie- nenfahrzeugs erfasst wird. Diese Sensoreinheit kann einen
Drucksensor und eine mit diesem verbundene Recheneinheit aufweisen, die dazu dient, den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit auf den Erfassungswert zu berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Erfassung mittels einer Drucksensorik kann die Luftdruckkenngröße mittels der Erfassung einer Höhenkenngröße erfasst werden. Eine Entsprechung der Höhenkenngröße zu einer Luftdruckkenngröße kann hierbei mittels der barometrischen Höhenformel hergestellt werden. Die Höhenkenngröße kann selbst als Luftdruckkenngröße dienen, indem sie als Eingangsparameter einer Modellrechnung zur Ermittlung der Fahrdaten direkt einbezogen wird bzw. einem sol- chen Eingangsparameter direkt zugeordnet wird, oder es kann zusätzlich zur Höhenkenngröße eine separate Luftdruckkenngröße aus der Höhenkenngröße errechnet werden.
Vorteilhafterweise wird die Höhenkenngröße anhand einer Or- tungsinformation hergeleitet. Diese kann mittels einer Ortungseinheit erfasst werden, die insbesondere an Bord des Schienenfahrzeugs angeordnet ist, und/oder sie kann anhand von hinterlegten Streckendaten ermittelt werden. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrerassistenzsystem zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs oder von Steuersignalen für das Schienenfahrzeug, mit einer Recheneinheit, die zum Berechnen von Fahrdaten unter Berücksichtigung zumindest einer Fahrtangabe vorgesehen ist, und einer Handlungsempfehlungs-
Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen einer auf der Basis der Fahrdaten erzeugten Handlungsempfehlung und/oder einer Fahrzeugsteuereinrichtung, auf welche ein auf der Basis der Fahrdaten erzeugtes Steuersignal einwirkt.
Um ein solches Fahrerassistenzsystem so auszugestalten, dass ein Energiebedarf insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten weiter reduziert werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, als Fahrtangabe zumin- dest eine Luftdruckkenngröße zu berücksichtigen. Mit einem solchen Fahrerassistenzsystem lassen sich sinngemäß dieselben Vorteile erzielen, wie sie oben bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben worden sind.
Es wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1: ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem, Figur 2 : ein Höhenprofil einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Strecke und
Figur 3 : eine Datenbank, in welcher Werten einer Luftdruckkenngröße Berechnungsfaktoren für eine Modellrechnung des Fahrassistenzsystems zugeordnet sind.
Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 10 in einer schematischen Seitenansicht. Dieses ist als Triebzug ausgebildet, der insbesondere für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb ausgelegt ist. Es weist eine Vielzahl von aneinander gekoppelten Wagen 12. Die Endwagen 12.1 und 12.5 sind jeweils mit einem Führerstand 14 ausgestattet, welcher jeweils eine Bedieneinheit 16 für einen Triebfahrzeugführer aufweist. Mittels der Bedieneinheit 16 kann dieser Fahrbefehle zum Steuern des Schienenfahrzeugs 10 eingeben. Hierzu steht die Bedieneinheit 16 in Wirkverbindung mit einer Fahrzeugssteuereinrichtung 18. Die Bedieneinheit 16 weist eine Handlungsempfehlungs-
Anzeigeeinrichtung 20, die dazu dient, eine Handlungsempfehlung für den Triebfahrzeugführer anzuzeigen. Diese Handlungsempfehlung wird auf der Basis von Fahrdaten FD erzeugt, die in einer Recheneinheit 22 unter Berücksichtigung von Fahrtan- gaben ermittelt werden. Eine Handlungsempfehlung kann insbesondere eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit, Traktionsstufe , Bremsstufe usw. sein, wobei der Informationsgehalt der errechneten Fahrdaten FD auf diese Fahrparameter bezogen ist. Die Recheneinheit 22 ist dazu vorgesehen, die Fahrdaten FD auf zumindest einer Modellrechnung M beruhend zu berechnen. Diese Modellrechnung M ermittelt zumindest unter Berücksichtigung eines Streckenprofils S und eines gewünschten Fahrplanes FP als Fahrtangaben, wie das Schienenfahrzeug 10 zu be- schleunigen und vor Kurven, Weichen oder Haltepunkten zu bremsen ist, um bei minimalem Energiebedarf die Fahrplananforderungen optimal einzuhalten. Eine derartige Modellrechnung M kann z.B. eine bezüglich des Energiebedarfs optimierte Beschleunigung a abhängig von einer aktuellen Position x und Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 10 gemäß a(x) = M(x, v(x) , S (x) , FP) ermitteln, wobei S (x) die Gegebenheiten der Strecke in einem Streckenabschnitt ausgehend von der Position x und FP den Fahrplan darstellen. Die Streckendaten des Streckenprofils S bzw. der Fahrplan FP können insbesondere beim Aufrüsten des Schienenfahrzeugs 10 vor der Abfahrt am Startpunkt in eine mit der Recheneinheit 22 datentechnisch verbundene Speichereinheit 24 gespeichert werden. Die Beschleunigung a bzw. eine auf dieser Größe beruhende Information ist dann Bestandteil der Fahrdaten FD, die zu der Handlungsempfehlungs- Anzeigeeinrichtung 20 übertragen werden.
Ferner kann die Steuerung des Schienenfahrzeugs 10 während der Fahrt durch die Fahrzeugssteuereinrichtung 18 übernommen werden. In diesem Modus werden Handlungen, die im Normalbe- trieb durch den Triebfahrzeugführer mittels der Bedieneinheit 16 vorgenommen werden, automatisch von der
Fahrzeugssteuereinrichtung 18 getätigt. In diesem Modus kann ein Steuersignal, welches auf der Basis von in der Recheneinheit 22 ermittelten Fahrdaten FD erzeugt wird, auf die
Fahrzeugssteuereinrichtung 18 einwirken. Dadurch kann der
Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs 10 im automatischen Steuermodus hinsichtlich der Fahrtangaben optimiert sein, indem Steuersignale auf der Basis einer ermittelten, in Bezug auf die Fahrtangaben optimierten Fahrkurve erzeugt und auf die Fahrzeugssteuereinrichtung 18 gegeben werden.
Figur 2 zeigt in der Form eines zweidimensionalen Diagramms ein Streckenprofil einer vom Schienenfahrzeug 10 zurückzulegenden Strecke von einem Startpunkt A bis zu einem Ziel B. Die horizontale Achse entspricht der Entfernung x zum Startpunkt A und die vertikale Achse entspricht der Höhe H. Wie dem Höhenprofil zu entnehmen ist, bestehen starke Veränderun- gen in der Höhe H entlang der Strecke und demnach für die Fahrdynamik relevante Luftdruckänderungen.
Die Recheneinheit 22 ist dazu vorgesehen, die Fahrdaten FD unter Berücksichtigung einer Fahrtangabe in der Form einer auf den aktuellen Luftdruck bezogenen Kenngröße - auch Luftdruckkenngröße L genannt - zu ermitteln.
Gemäß einer ersten Erfassungsvariante wird die Luftdruckkenn- große L mittels einer Sensoreinheit 26 erfasst, die an Bord des Schienenfahrzeugs 10 angeordnet ist (siehe Figur 1) . Die Sensoreinheit 26 weist einen Drucksensor, der eine Kenngröße für den Druck der das Schienenfahrzeug 10 umgebenden Luft erfasst und ggf. eine Recheneinheit auf, die die Luftdruckkenn- große L aus dem Erfassungswert durch Berücksichtigung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v herleitet. Die Luftdruckkenngröße L kann während der ganzen Fahrt kontinuierlich erfasst werden, wodurch die Fahrdaten FD stets an den sich kontinuierlich verändernden Luftdruck angepasst werden können.
Die erfasste Luftdruckkenngröße L wird durch eine Fahrt des Schienenfahrzeugs 10 in einem Tunnel stark beeinflusst. Es ist demnach von Vorteil, den Aufenthalt des Schienenfahrzeugs 10 in einem Tunnel bei der Erfassung der Luftdruckkenngröße L zu berücksichtigen. Dies kann insbesondere anhand der Streckendaten des Streckenprofils S erfolgen, die beim Aufrüsten des Schienenfahrzeugs 10 am Startpunkt A in die Speichereinheit 24 hinterlegt werden. Nach Erfassung der Luftdruckkenngröße L wird diese in die Ermittlung der Fahrdaten FD durch die Recheneinheit 22 einbezogen. Dies erfolgt mittels einer in Figur 3 gezeigten Datenbank 28, die in der Speichereinheit 24 hinterlegt ist. Mit Hilfe dieser Datenbank 28 kann einem Erfassungswert der Luft- druckkenngröße L in einem bestimmten Intervall [LiA, LiE] ein Faktor Fi zugeordnet werden, welcher einen aerodynamischen Anteil am Fahrwiderstand in einer Modellrechnung M' darstellt. Diese Modellrechnung M' , die auf der Basis einer Fahrwiderstandsformel programmiert ist, berücksichtigt den der Luftdruckkenngröße L entsprechenden Faktor Fi bei der Ermittlung der Fahrdaten FD. Zurückkommend auf das obige Beispiel einer empfohlenen, in Bezug auf den Energiebedarf opti- mierten Beschleunigung a an einer Position x kann die Beschleunigungsermittlung schematisch als a(x) = M' (x, v(x), S(x), FP, Fi(x)) ausgedrückt werden, wobei Fi (x) der der Luftdruckkenngröße L (x) an der Position x zugeordnete Faktor ist.
Die Datenbank 28 wird bei der Herstellung des Schienenfahrzeugs 10 auf der Basis der aerodynamischen Eigenschaften des Schienenfahrzeugs 10 erstellt und ist dauerhaft in der Speichereinheit 24 hinterlegt.
Gemäß einer zweiten Erfassungsvariante kann die Luftdruckkenngröße L durch die Erfassung einer Höhenkenngröße H er- fasst werden, wobei eine Verknüpfung zwischen beiden Kenngrößen L und H mittels der barometrischen Höhenformel hergestellt werden kann. Die Höhenkenngröße H kann insbesondere aus Ortungsinformationen einer an Bord des Schienenfahrzeugs 10 angeordneten Ortungseinheit 30 ermittelt werden. Bei- spielsweise kann die Ortungseinheit 30 zum Empfangen von GPS- Signalen ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Höhenkenngröße H aus den bekannten Streckendaten des Streckenprofils S hergeleitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Recheneinheit 22 und die Sensoreinheit 26 an Bord des Schienenfahrzeugs 10 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass die Recheneinheit 22 fahrzeugfern in einer festen Rechenstation angeordnet ist, wobei die ermittelten Fahrdaten FD zum Schie- nenfahrzeug 10 übertragen werden und/oder dass die Sensoreinheit 26 als stationäre, entlang der Strecke stehende Einheit, z.B. als Teil einer Wetterstation ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs (10) oder Steuersignalen für das Schienenfahrzeug (10) mittels eines Fahrerassistenzsystems, bei dem unter Berücksichtigung zumindest einer Fahrtangabe Fahrdaten (FD) errechnet werden und auf der Basis der Fahrdaten (FD)
- eine Handlungsempfehlung erzeugt und in einer Handlungsemp- fehlungs-Anzeigeeinrichtung (20) angezeigt wird oder
- ein Steuersignal erzeugt wird, welches auf eine Fahrzeugsteuereinrichtung (18) einwirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Fahrtangabe zumindest eine Luftdruckkenngröße (L) berück- sichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftdruckkenngröße (L) mehrmals während einer Fahrt er- fasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftdruckkenngröße (L) erfasst wird und abhängig vom Er- fassungswert ein in einer Datenbank (28) hinterlegter Faktor (F) in die Berechnung der Fahrdaten (FD) einbezogen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftdruckkenngröße (L) von einer Sensoreinheit (26) an Bord des Schienenfahrzeugs (10) erfasst wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftdruckkenngröße (L) mittels der Erfassung einer Höhenkenngröße (H) erfasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Höhenkenngröße (H) anhand einer Ortungsinformation hergeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ortungsinformation mittels einer Ortungseinheit (30) er- fasst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ortungsinformation anhand von hinterlegten Streckendaten ermittelt wird.
9. Fahrerassistenzsystem zum Erzeugen von Handlungsempfehlungen für den Führer eines Schienenfahrzeugs (10) oder von Steuersignalen für das Schienenfahrzeug (10) , mit einer Recheneinheit (22), die zum Berechnen von Fahrdaten (FD) unter Berücksichtigung zumindest einer Fahrtangabe vorgesehen ist, und einer Handlungsempfehlungs-Anzeigeeinrichtung (20) zum Anzeigen einer auf der Basis der Fahrdaten (FD) erzeugten Handlungsempfehlung und/oder einer Fahrzeugsteuereinrichtung (18) , auf welche ein auf der Basis der Fahrdaten (FD) erzeug- tes Steuersignal einwirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinheit (22) dazu vorgesehen ist, als Fahrtangabe zumindest eine Luftdruckkenngröße (L) zu berücksichtigen.
10. Schienenfahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem nach An spruch 9
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