EP3160819B1 - Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer fahrzeugumgebung eines schienenfahrzeugs sowie schienenfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer fahrzeugumgebung eines schienenfahrzeugs sowie schienenfahrzeug Download PDF

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EP3160819B1
EP3160819B1 EP15713736.5A EP15713736A EP3160819B1 EP 3160819 B1 EP3160819 B1 EP 3160819B1 EP 15713736 A EP15713736 A EP 15713736A EP 3160819 B1 EP3160819 B1 EP 3160819B1
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EP
European Patent Office
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track
rail vehicle
vehicle
profile
position determination
Prior art date
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EP3160819A1 (de
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Christian TELKE
Matthias Harter
Gero Zechel
Michael Beitelschmidt
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/045—Rail wear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
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    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/047—Track or rail movements

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting a vehicle environment of a rail vehicle and a rail vehicle.
  • a vehicle environment For the safe operation of rail vehicles, it may be necessary to record a vehicle environment. Such detection can take place in particular in the course of creating a so-called clearance profile. In particular, it can be determined whether a vehicle environment allows the operation of rail vehicles with certain geometric dimensions.
  • the properties of a track for the rail vehicles may be necessary to determine the properties of a track for the rail vehicles, in particular the properties of rails of the track, e.g. monitor a functional condition of the track.
  • a track layer can in particular by a middle of the track, e.g. in the form of a center line between the rails of a track, but also through the center line of a rail of the track.
  • the track position can be a reference line e.g. for detecting a clear space relative to the track position. For example, dimensions of a tunnel passage relative to the track position, in particular a height and / or a width of the tunnel, can be recorded.
  • the GB 2403861 A discloses a system for monitoring and measuring positions of objects along a monitoring route.
  • the system is mounted on a vehicle that runs along the route to be monitored.
  • the system includes a scanner and a data analyzer.
  • the scanner is fixed in place on the rail vehicle and is designed as a so-called 3D scanner, a laser beam being rotated continuously through 360 °.
  • the EP 1544572 A2 discloses a device for contactless detection of distances to objects next to a track system.
  • the device comprises a reference position measuring unit, which has a first laser line generator and a first area camera, which are aligned in the direction of a first rail.
  • the reference position measuring unit is equipped with a second laser line generator and a second area camera, which are aligned in the direction of the second rail. This reference position measuring unit is also fixed to the rail vehicle.
  • the DE 19801311 A1 discloses a track maintenance machine. This can use a measuring device for detecting a rail cross-section, which has laser heads, for example.
  • the DE 4238034 C1 discloses a method for inspecting, contactless scanning of the immediate vicinity of a track with regard to certain measurement criteria.
  • a radially rotating measurement beam is emitted perpendicular to it and the reflecting signals of this measurement beam are received, processed and stored in the area of the transmitter and / or signals emitted by the environment.
  • the location and the position of the transmitter / receiver unit with respect to an earth-fixed coordinate system or reference point are additionally measured synchronously by means of a navigation system arranged on the measuring vehicle and the same data is determined therefrom.
  • the WO 2014/007496 A1 discloses a system for monitoring a train wherein dynamic properties of a train traveling along rails and data for monitoring train equipment are synchronized with a predetermined movement distance. Further disclosed is a repeated accumulation and processing of data with a monitoring device, which comprises a laser generator installed on the train, a camera for generating 3D coordinates and a vibration measuring device.
  • An exemplary imaging system includes a high-speed camera and an evaluation unit that is configured to analyze images from the camera and to detect geometric variations in the structure.
  • the WO 2005/108676 A1 discloses an optical inspection equipment which is mounted on an underside of a rail vehicle body and is supported by the chassis.
  • the equipment is supported by a variable length damping that includes linear actuators so that the equipment can be moved horizontally or vertically and subject to rolling motion.
  • the technical problem arises of creating an apparatus and a method for detecting a vehicle environment of a rail vehicle and a rail vehicle which enable reliable and accurate detection of the vehicle environment.
  • a device for detecting a vehicle environment of a rail vehicle is proposed.
  • the device is used in particular for optical and contactless detection.
  • the device can be used to generate a clearance profile.
  • detection also includes the term determination.
  • the device comprises at least one first image capturing device.
  • the first image capture device generates image data.
  • the image capture device can be arranged on a rail vehicle, in particular on a front, for example on a front of the rail vehicle.
  • the first Image capture device can have a capture area. Objects that are in the detection area can be imaged by the first image capturing device.
  • the first image capturing device can be arranged relative to the rail vehicle, in particular attached to it, in such a way that the capturing area of the image capturing device can spatially capture an area in front of the rail vehicle.
  • an area above the rail vehicle or to the side of the rail vehicle can also be detected.
  • a central acquisition direction or acquisition axis of the acquisition region of the first image acquisition device can be oriented parallel to a longitudinal axis of the rail vehicle.
  • the first image capture device is designed as a 3D image capture device.
  • a 3D image acquisition device enables an acquisition of an environment in three dimensions. 3D information of a vehicle environment can thus be determined at a later point in time from the generated 3D image data.
  • a distance of an object to be imaged in the acquisition area can also be acquired from the image acquisition device.
  • the design of the first image capture device as a 3D image capture device results in a number of advantages.
  • a vehicle environment can be detected optically reliably and as completely as possible by a detection device. Due to the three-dimensionality, e.g. a clearance profile can be created.
  • the image data generated can be evaluated, for example, using known image processing methods.
  • objects in the vehicle environment can be detected.
  • properties, in particular geometric properties, and / or the position and / or orientation of the objects relative to the rail vehicle or, as will be explained in more detail below can be determined relative to a global reference coordinate system and / or relative to a track position.
  • the first image capture device can also be arranged on the rail vehicle in such a way that a track section, in particular a track section spatially in front of the rail vehicle, is arranged in the detection area of the first image capture device.
  • a track section in particular a track section spatially in front of the rail vehicle
  • rails of the track can also be detected in the generated images.
  • a track position in particular a position of a track center or a center line of the track or a rail, can also be determined on the basis of or as a function of the image data generated, that is to say image-based. This enables the detection of the vehicle surroundings, in particular a position and / or orientation of objects in the vehicle surroundings, relative to the track position.
  • 3D image capture device result from a rapid acquisition of image data, an easy-to-implement combinability with output signals from other sensors, a high level of robustness against interference, e.g. due to environmental influences such as dirt, especially leaves, dust or rain. Further advantages are good detectability of color information and simple object detection as well as inexpensive provision of the 3D image acquisition device. A complete point cloud can also be generated per scanning step of the detection area.
  • the proposed device can advantageously be attached to any street, subway or full train.
  • the detection can take place during a journey or while the rail vehicle is in operation.
  • an environment around a track can be detected when operating any rail vehicle.
  • the device further comprises at least one track position determination device.
  • the track position determination device here designates a device for determining or detecting the track position that is different from the first image capture device.
  • the track position determination device serves to determine a position of the track, in particular one or both rails of the track, relative to the vehicle coordinate system.
  • a track position can e.g. denote a position and / or orientation of a track center or a center line of the track.
  • the track position determination device can also be fastened to the rail vehicle, in particular to a body of the rail vehicle, furthermore in particular to an underside of the rail vehicle.
  • image data generated by an image capture device and / or the profile data generated by the laser scanning device can advantageously be assigned to a specific position relative to the track position, for example relative to a track coordinate system.
  • the track position determination device comprises at least one profile detection device for detecting a profile of at least one rail of the track. Furthermore, the track position determination device comprises at least one positioning device, the at least one profile detection device being movable by the positioning device, in particular relative to the rail vehicle.
  • the profile detection device is a device that differs from the laser scan device explained above, in particular a device that is structurally separate from it.
  • a profile can in particular be a two-dimensional profile.
  • the profile can e.g. represent an outer contour of the rail.
  • the profile is preferably a transverse profile of the rail, the transverse profile being detected in a plane which is arranged perpendicular to a longitudinal axis of the rail.
  • the profile detection device can in particular be an optical profile detection device. The profile detection device can thus enable contactless detection of the profile.
  • the positioning device can in particular include a stationary part and a part of the positioning device that is movable relative to the stationary part, e.g. a sled.
  • the profile detection device can be attached to or on the positioning device, in particular on or on the movable part.
  • the profile detection device can be detachably or permanently attached to the positioning device.
  • a position and / or orientation of the profile detection device can be changed or unchangeable relative to the positioning device.
  • the positioning device in particular the stationary part, can be fastened to the rail vehicle, in particular to a car body of the rail vehicle, furthermore in particular to an underside of the rail vehicle.
  • the positioning device in particular the stationary part, can have at least one fastening means.
  • the positioning device can in this case preferably be fastened to the rail vehicle in such a way that the at least one profile detection device can be moved along a trajectory with a desired, in particular rectilinear, movement, which is oriented parallel to a vehicle transverse axis of the rail vehicle.
  • the at least one profile detection device can be movable by the positioning device along a predetermined, in particular rectilinear, trajectory.
  • the profile detection device can be moved along a number of, in particular rectilinear, trajectories by the positioning device or a number of positioning devices.
  • an orientation of the Profile detection device can be changed by the positioning device or at least one further positioning device.
  • the positioning device can comprise at least one means for generating drive energy.
  • the means can be, for example, an electric motor, in particular a stepper motor or a direct current motor or a synchronous motor or an asynchronous motor.
  • the positioning device can comprise at least one means for guiding the movement.
  • the device can comprise at least one guide means for guiding the movement of the profile detection device along a, in particular rectilinear, trajectory.
  • the guide means can be, for example, a bearing device or can comprise such a device.
  • the guide means can in particular enable a linear guide.
  • the bearing device can enable a sliding guide, a roller guide, a rail guide, a shaft guide.
  • the positioning device can also comprise a means for transmitting drive energy.
  • the positioning device can comprise at least one cable, drive energy being able to be transmitted from the means for generating drive energy to the movable part via the cable.
  • the positioning device can e.g. be designed as a linear unit, the term linear unit encompassing the stationary part, the movable part and the means for generating and / or transmitting drive energy.
  • the profile detection device can have a detection area, in particular a two-dimensional detection area, wherein a profile of objects located in the detection area is detected by the profile detection device.
  • Profile data can thus be generated which represent or code the profile of an object.
  • the positioning device and / or the profile detection device can be arranged or fastened relative to the rail vehicle in such a way that the detection area covers at least a partial area below the rail vehicle.
  • a central detection direction or detection axis of the detection area can be oriented parallel to a vertical axis of the rail vehicle. Objects can therefore be detected below the rail vehicle, in particular the at least one rail, by the profile detection device.
  • the movable part can be arranged in the vertical direction below the stationary part.
  • the vertical direction can be oriented parallel to a vertical vehicle axis.
  • the vertical direction can be oriented from bottom to top if it is oriented from a vehicle floor to a vehicle roof. In this case, the vertical direction can also be oriented against a direction of the gravitational force.
  • a slide of the movable part is arranged in the vertical direction below a means for guiding the movement.
  • the means for guiding the movement can be attached to the rail vehicle, in particular on the underside.
  • the profile detection device can be attached directly or indirectly. In this way, a distance between the profile detection device and a rail of the track can advantageously be reduced, which is particularly advantageous in vehicles with high floors.
  • a carriage of the movable part is arranged in the longitudinal direction in front of or behind the stationary part, in particular in front of or behind a means for guiding the movement. This can advantageously ensure a desired distance between the profile detection device and a rail of the track, which is particularly advantageous in vehicles with low-lying floors.
  • the longitudinal direction can be oriented parallel to a vehicle longitudinal axis.
  • the longitudinal direction can be oriented from the rear to the front if it is oriented from a vehicle rear to a vehicle front.
  • the vehicle transverse axis explained above can be oriented perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle and perpendicular to the vertical axis of the vehicle.
  • a position and / or orientation of a coordinate system of the profile detection device relative to a coordinate system of the positioning device can be known or can be determined.
  • a position and / or orientation of a coordinate system of the positioning device relative to the vehicle coordinate system can also be known or determinable.
  • profile data for at least one rail of the track can be generated by the profile detection device of the track position determination device.
  • a position and / or Orientation of the track relative to the profile detection device and thus also to the positioning device can be determined. This in turn enables the position and / or orientation of the track to be determined relative to the vehicle coordinate system.
  • the profile data generated by the profile detection device of the track position determination device not only enable a determination of the track position. Rather, depending on the profile data, at least one property of the track can also be determined.
  • a property of the track can e.g. be a property of one rail of the track or both rails of the track. The device can thus also be used for rail measurement.
  • a property of the track can be wear of the track, e.g. can be determined by comparing an actual profile of the track with a target profile of the track.
  • Another property can be a track gauge.
  • Another feature can be a track elevation, e.g. can denote a relative height difference between a first and a further rail surface of the track.
  • Another characteristic can be an arc radius of the track or a vertical curvature.
  • Another property can be a gradient of the track, through which e.g. an incline or descent of the track can be represented.
  • the property can also be a rail profile, in particular a rail cross profile.
  • the at least one property can thus be a geometric property of the track or a further property that can be determined as a function of at least one geometric property.
  • the proposed device also includes a device for determining at least one property of a track, which can be attached to any rail vehicle, in particular to its underside, and which enables the property to be detected during a standstill or while the rail vehicle is traveling.
  • the mobility of the profile detection device by means of the at least one positioning device advantageously enables a position and / or orientation of the profile detection device, in particular by the positioning device, to be changed even during or after a change in the relative position of the rail vehicle to the track, such that the Track, in particular a rail, are further in the detection area of the profile detection device. If the rail vehicle travels, for example, through a curve and the relative position between the profile detection device and a track of the rail changes as a result, a position of the profile detection device can be changed or tracked such that the rail is still in the detection area, in particular does not leave it , This can be achieved in particular by the previously explained movement parallel to a vehicle transverse axis.
  • undesired changes in the property can be detected, for example by comparing the determined property with a desired target property.
  • the track position determination device can comprise at least one image acquisition device of the track position determination device.
  • the image acquisition device of the track position determination device can also be attached to the positioning device, in particular to a movable part of the positioning device.
  • the at least one image capturing device of the track position determination device can also be movable by the positioning device, for example along a, in particular rectilinear, trajectory.
  • the image capture device of the track position determination device can be attached to the positioning device in a detachable or non-detachable manner.
  • a position and / or orientation of the image capturing device of the track position determining device can be changeable or unchangeable relative to the positioning device.
  • the image detection device of the track position determination device can also have a detection area. Objects that are in the detection area can be imaged by the image detection device of the track position determination device. Thus, images or image data of these objects can be generated.
  • the positioning device and / or the image detection device of the track position determination device can be arranged relative to the rail vehicle, in particular attached to it, in such a way that the detection area of the image detection device of the track position determination device can detect an area below the rail vehicle.
  • a central detection direction or detection axis of the detection area of the image detection device of the track position determination device can also be oriented parallel to a vertical axis of the rail vehicle.
  • the Image capture device of the track position determination device objects below the rail vehicle, in particular thus the at least one rail are captured.
  • the profile detection device and the image detection device of the track position determination device can preferably be arranged relative to one another such that the detection areas overlap at least partially.
  • a relative position and / or orientation of the image detection device of the track position determination device to the profile detection device and thus also a relative position and / or orientation of their detection areas relative to one another can be known or determinable.
  • a coordinate system of the image detection device of the track position determination device and a coordinate system of the profile detection device can be registered with respect to one another.
  • a relative position and / or orientation of a coordinate system of the image acquisition device of the track position determination device relative to the coordinate system of the positioning device can be known or can be determined.
  • a position and / or orientation of a coordinate system of the image acquisition device of the track position determination device relative to the coordinate system of the positioning device can be known or determined.
  • the position and / or orientation of the coordinate systems of the image detection device of the track position determination device relative to the profile detection device can also be known or determinable.
  • the profile detection device may be disturbed by ambient conditions, for example by leaves on the rail.
  • the at least one property can be determined as a function of images generated by the image capture device of the track position determination device.
  • edges of the rail can be detected in images generated by the image capture device of the track position determination device. Also can be in profile data by the Profile detection device are generated, these edges of the rail are detected. Furthermore, a position of these edges can be determined relative to the coordinate system of the positioning device. If these relative positions deviate from each other by more than a predetermined amount, then for example only the position determined from the profile data or only the position determined from image data can be used to determine the track position and / or the at least one property of the track.
  • a merged property in particular position, can also be determined.
  • a merged property can be determined, for example, by averaging or by weighted averaging.
  • a fused position can also be determined by suitable estimation methods, for example by a Kalman filter method. Of course, other methods of fusion are also conceivable. This advantageously increases accuracy when determining the at least one property of the track.
  • the track position determination device can comprise at least one position determination device of the track position determination device for determining an absolute position and / or orientation of the rail vehicle.
  • This position determination device can correspond to the position determination device explained above.
  • the position determination device of the track position determination device can also be different from the previously described position determination device, for example a structurally separate component. In this case, however, the position determination device of the track position determination device has the same functionality as the position determination device explained above.
  • the rail vehicle and thus also the profile data or image data generated by the profile detection device and / or the image detection device of the track position determination device can be located in the global reference coordinate system.
  • a relative position and / or orientation of the coordinate system of the positioning device relative to the vehicle coordinate system can be known or can be determined.
  • the track position determination device can comprise a further position determination device for determining the position and / or orientation of the positioning device, in particular also the profile detection device and / or the image detection device, relative to the vehicle coordinate system.
  • the profile data generated by the profile detection device and / or the image data generated by the image detection device of the track position determination device e.g. can be assigned to a specific position in the global reference coordinate system after the rail vehicle has traveled. This simplifies the subsequent evaluation and assignment of this profile data or image data, e.g. to a certain section of the route.
  • the track position determination device can comprise at least one further position determination device of the track position determination device for determining a position and / or orientation of the positioning device and / or profile detection device and / or the image detection device of the track position determination device relative to the rail vehicle.
  • the further position determination device of the track position determination device enables the relative position and / or orientation of the positioning device and / or the profile detection device and / or the image detection device of the track position determination device to be determined relative to the rail vehicle, in particular relative to a vehicle coordinate system of the rail vehicle.
  • the track position determination device can comprise at least one distance detection device for detecting a distance of the profile detection device and / or the positioning device and / or the image detection device of the track position determination device from a reference point or a reference section of the rail vehicle.
  • the at least one distance detection device can e.g. be designed as an optical distance sensor.
  • the positioning device comprises a cable pull for driving the movable part
  • the distance detection device can also be designed as a cable travel sensor device.
  • a relative position and / or orientation of the profile detection device and / or image detection device of the track position determination device relative to a coordinate system of the positioning device is preferably known or determinable.
  • the at least one further position determination device of the track position determination device can be used to determine a position and / or orientation of the positioning device relative to the rail vehicle.
  • the track position determination device can have at least one storage device, wherein the profile data generated by the profile detection device and / or the image data generated by the image detection device of the track position determination device and, if appropriate, information on a spatial position and / or orientation of this data can be stored in one of the coordinate systems described above.
  • the profile detection device is preferably designed as a two-dimensional profile detection device.
  • no three-dimensional profile can be generated by the profile detection device. So it is e.g. possible to generate three-dimensional profile data from two-dimensional profile data that were generated at different, in particular successive times.
  • the profile detection device can be arranged on the rail vehicle such that the two-dimensional profile is arranged in a plane perpendicular to a vehicle longitudinal axis.
  • the two-dimensional profile detection device is preferably designed as a laser scanner.
  • the laser scanner is a device which differs from the laser scanner device explained above, in particular a device which is structurally separate from it. This results in a particularly simple and reliable detection of the profile in an advantageous manner.
  • the track position determination device can comprise at least one lighting device.
  • the lighting device can also be movable by the positioning device.
  • the lighting device can be attached to the positioning device, e.g. be detachably or permanently attached.
  • a position and / or orientation of the lighting device can also be changeable or unchangeable relative to the positioning device.
  • the lighting device can, for example, be arranged on the positioning device, in particular on the movable part of the positioning device, in such a way that the lighting device illuminates at least a part of the previously described detection areas of the profile detection device or the image detection device of the track position determination device. This advantageously results in an improved optical detection of the profile of the at least one rail.
  • the track position determination device can comprise at least one means for beam guidance and / or beam shaping.
  • the means for beam guidance and / or beam shaping serves in particular for guiding and / or shaping a light beam emitted and / or to be received by the profile detection device, in particular a laser beam emitted and / or to be received.
  • An emitted light beam can also be referred to as an emitted light beam and a light beam to be received can also be referred to as an imitating light beam.
  • the means for beam guidance and / or beam shaping can be attached to the positioning device, in particular to the moving part of the positioning device, e.g. removable or non-removable.
  • a position and / or orientation of the means for beam guidance and / or beam shaping relative to the positioning device and thus also a beam direction can preferably be changed.
  • an installation space of the track position determination device can be minimized, since the profile detection device does not necessarily have to be arranged on the positioning device in such a way that the detection area is already aligned in this position and / or orientation of the profile detection device such that the at least one rail of the track is detectable.
  • the means for beam guidance and / or beam shaping can change a spatial position and / or orientation of the detection area, which means e.g. a height of the track position determination device in the vertical direction below the rail vehicle can be reduced.
  • the position (s) or the orientation (s) of the profile detection device and / or the image detection device of the track position determination device and / or the means for beam guidance / beam shaping and / or the at least one lighting device can be changed relative to the positioning device, a change can be made manually, for example, by manual operation by operating personnel, or actuator-based.
  • the position and / or orientation relative to the positioning device is manually set before the track position determination device is operated, in particular before the rail vehicle is in operation, the position and / or orientation remaining unchanged during operation. This concerns in particular the setting of a position and / or orientation of the profile detection device, the image detection device of the track position determination device and the lighting device.
  • the position and / or orientation can also be changed during operation of the track position determination device, in particular while the rail vehicle is in operation, in particular can be changed with the aid of an actuator.
  • This relates in particular to the position and / or orientation of the means for beam guidance and / or beam shaping.
  • the proposed device preferably comprises at least two of the described track position determination devices.
  • the track position determination devices can be arranged relative to one another in such a way that detection areas of the profile detection devices of the track position determination devices do not overlap.
  • the track position determination devices can be arranged on a rail vehicle such that a first rail of a track for the rail vehicle can be detected by the profile detection device of a first track position determination device and a further rail of the track can be detected by the profile detection device of a further track position determination device.
  • the track position determination devices can be arranged on the rail vehicle with a, in particular variable, distance from one another, the distance being measured along a vehicle transverse direction.
  • the track position determination devices can be arranged at a distance from one another along a straight line parallel to the transverse direction of the vehicle. In particular, this enables a track position to be recorded independently of the track width.
  • the movement of the profile detection devices of both track position determination devices can be guided by a common guide means or by guide means that differ from one another.
  • the device comprises at least one further image capture device, the at least one further image capture device being designed as a 2D image capture device.
  • the 2D image acquisition device enables two-dimensional imaging of a vehicle environment, in particular, therefore, acquisition without distance or depth information.
  • the further image capturing device can also be arranged on a rail vehicle, in particular on a front, for example on a front of the rail vehicle.
  • the further image capture device can also have a capture area.
  • the further image capture device can be arranged relative to the rail vehicle, in particular attached to it, in such a way that the capture area of the image capture device can spatially capture an area in front of the rail vehicle.
  • an area above the rail vehicle and / or to the side of the rail vehicle can also be detected.
  • a central acquisition direction or acquisition axis of the acquisition region of the further image acquisition device can be oriented parallel to a longitudinal axis of the rail vehicle.
  • the device preferably comprises a plurality of further image acquisition devices designed as 2D image acquisition devices. These can be arranged with predetermined positions and / or orientations relative to one another and / or relative to the first image capturing device.
  • the detection areas of the first image detection device and the at least one further image detection device can preferably overlap at least partially. Alternatively, the detection areas cannot overlap.
  • the provision of at least one 2D image capturing device advantageously results in redundant capturing of image data and direct, fast and reliable imaging of a scene.
  • the device comprises at least one laser scanning device.
  • the laser scanning device can be used to detect a profile of a vehicle environment, in particular a profile of objects in the vehicle environment.
  • a profile can be a two- or three-dimensional profile.
  • the profile can e.g. represent an outer contour of an object.
  • the laser scanning device can in particular enable contactless detection of the profile.
  • the laser scanning device can also be arranged on the rail vehicle, in particular on a front, for example on a front of the rail vehicle.
  • the laser scanning device can also have a detection area.
  • the laser scanning device can be arranged relative to the rail vehicle, in particular attached to it, in such a way that the detection area of the laser scanning device can cover a region spatially in front of the rail vehicle.
  • an area above the rail vehicle and / or to the side of the rail vehicle can also be detected.
  • a central detection direction or detection axis of the Detection area of the laser scanning device to be oriented parallel to a longitudinal axis of the rail vehicle.
  • the laser scanning device can be arranged with a predetermined position and / or orientation relative to the first image capturing device.
  • the detection areas of the first image detection device and / or the at least one further image detection device and the laser scanning device can preferably overlap at least partially. Alternatively, the detection areas cannot overlap.
  • At least one laser scanning device advantageously results in a high level of robustness of the detection in relation to solar radiation, in particular direct solar radiation. There is also redundancy in the optical detection. Furthermore, sections with little ambient light, e.g. in tunnels, reliable detection can be guaranteed. Another vehicle that approaches the rail vehicle, for example, can also be easily detected by the laser scanning device.
  • the laser scanning device is designed as a rotating laser scanning device.
  • a laser beam is rotated about a reference axis, in particular continuously, to detect the surroundings.
  • a complete rotation can have a rotation angle of 360 °.
  • the reference axis of the rotation laser scanning device can be oriented parallel to the longitudinal axis of the rail vehicle.
  • the laser beam can be oriented perpendicular to the reference axis or enclose an angle of less than 90 ° but greater than 0 ° with the reference axis.
  • the provision of at least one rotary laser scanning device advantageously results in a high level of robustness of the detection against solar radiation, in particular direct solar radiation. There is also redundancy in the optical detection. Furthermore, sections with little ambient light, e.g. in tunnels, reliable detection can be guaranteed. Furthermore, three-dimensional detection is advantageously ensured.
  • the device comprises at least one position determination device for determining an absolute position and / or orientation of the rail vehicle.
  • the absolute position can be a position in denote a global reference coordinate system.
  • the absolute orientation can refer to an orientation in the global reference coordinate system.
  • the position determination device can be designed, for example, as an inertial sensor (INS).
  • INS inertial sensor
  • the position determination device can also be designed as a GNNS sensor. In the sense of this invention, a position can thus designate a position and / or orientation.
  • the rail vehicle can have a vehicle coordinate system.
  • the proposed position determination device can be used to determine a relative position and / or orientation of this vehicle coordinate system relative to the global reference coordinate system.
  • the rail vehicle and thus also the profile data or image data generated by the first image capturing device, a further image capturing device and / or the laser scanning device can be located in the global reference coordinate system.
  • the image data generated by an image acquisition device and / or the profile data generated by the laser scanning device e.g. can be assigned to a specific position in the global reference coordinate system after the rail vehicle has traveled. This simplifies the subsequent evaluation and assignment of this profile data or image data, e.g. to a certain section of the route.
  • a rail vehicle comprising at least one device for detecting a vehicle environment according to one of the previously described embodiments.
  • the device in particular the first image acquisition device, the at least one further image acquisition device, the laser scanning device and / or the at least one track position determination device is / are attached to the rail vehicle.
  • the first image capturing device, the at least one further image capturing device and / or the laser scanning device can be attached in a front region, in particular on a front side, of the rail vehicle.
  • the first image capturing device, the at least one further image capturing device and / or the laser scanning device are attached in a rear region, in particular on a rear side, of the rail vehicle.
  • the at least one track position determination device can be attached to an underside, in particular to an underside of a car body of the rail vehicle.
  • a stationary part of the positioning device can be fastened to the rail vehicle, in which case a movable part can be moved relative to the stationary part and thus relative to the rail vehicle.
  • the at least one track position determination device can be attached to the rail vehicle in such a way that the profile detection device can be moved parallel to a vehicle transverse axis, in particular along a straight trajectory parallel to the vehicle transverse axis.
  • a position of the first image capturing device, the at least one further image capturing device, the laser scanning device and / or the at least one track position determining device relative to a vehicle coordinate system can be previously known or determinable.
  • the situation can also be fixed or changeable.
  • the rail vehicle can comprise two track position determination devices.
  • a first track position determination device can be arranged on the rail vehicle such that a profile of the first rail can be detected by the profile detection device of the first track position determination device and / or at least one property of a first rail of a track can be determined by the first track position determination device.
  • the further track position determination device can be arranged on the rail vehicle in such a way that a profile of the further rail can be detected by the profile detection device of the further track position determination device and / or at least one property of another rail of the track can be determined by the further track position determination device.
  • a position and / or orientation of the middle of the track can be determined in a simple manner, in particular if a relative position and / or orientation of both positioning devices or both profile detection devices and / or image detection devices with respect to one another, for example in the vehicle coordinate system, is known or can be determined are.
  • the position and / or orientation of the middle of the track can then, as already explained above, be relative to a vehicle coordinate system or relative to a global reference coordinate system can be determined and stored.
  • a method for detecting a vehicle environment of a rail vehicle is also proposed, the vehicle environment being imaged by at least one first image capture device. This can mean that corresponding image data are generated.
  • the first image capture device is designed as a 3D image capture device.
  • the proposed method can in particular be carried out by a device according to one of the previously described embodiments.
  • a position and / or orientation of the generated image data and / or profile data can be determined relative to a vehicle coordinate system or relative to a global reference coordinate system.
  • the profile data and possibly the associated information regarding the position and / or orientation can be stored in one of the coordinate systems mentioned above, e.g. in a storage device of the proposed device.
  • a track position of a track for the rail vehicle is determined.
  • a profile detection device detects a profile of at least one rail of the track.
  • at least one property of the track can also be determined.
  • the at least one profile detection device can be moved by a positioning device before and / or during and / or after the detection of the profile.
  • the profile detection device can be moved by the positioning device relative to the rail vehicle, in particular parallel to a vehicle transverse axis of the rail vehicle.
  • the profile detection device can be moved along a predetermined, in particular rectilinear, trajectory.
  • a position and / or orientation of the generated profile data can be determined relative to a coordinate system of the positioning device or relative to a vehicle coordinate system or relative to a global reference coordinate system.
  • the profile data and where appropriate, the associated information regarding the position and / or orientation is stored in one of the coordinate systems mentioned above.
  • the profile data can be evaluated in such a way that at least one of the properties of the track explained at the beginning is determined.
  • the property can also be checked by comparing the property determined according to the invention with a predetermined target property.
  • the specific property or a deviation, in particular an undesirable deviation can be displayed to a vehicle driver and / or maintenance personnel, for example, via a display device.
  • the device can have at least one communication device, for example a wireless or wired communication device.
  • This can e.g. serve to transfer the profile data, information on the position and / or orientation and / or further information.
  • the device already includes an evaluation device which is designed to determine the at least one property. In this case, the specific property and possibly an undesired deviation can also be transmitted via the communication device.
  • FIG. 1 A schematic front view of a rail vehicle 4 with two track position determination devices 1a, 1b is shown, only the positioning devices 11 and in particular their stationary parts 11a and movable parts 11b being shown for the sake of clarity.
  • the track position determination devices 1a, 1b are arranged along a vehicle transverse direction yf on opposite sides of the body 14 of the rail vehicle 4.
  • the formation of the track position determination devices 1a, 1b is detailed in Fig. 3 shown and described in the corresponding description.
  • the track position determination devices 1a, 1b are part of a device 19 for detecting a vehicle environment of the rail vehicle 4.
  • Wheels 17 of the rail vehicle 4, which run on rails 3, are also shown.
  • the wheels 17 can here on a bogie 18 (see Fig. 2 ) of the rail vehicle 4. If the rail vehicle 4 is turning, at least the relative position between a car body 14 of the rail vehicle 4 and the tracks 3 changes.
  • the laser scanners 2 and the camera 6 of the respective devices 1 can be moved by the positioning devices 11 such that the rails 3 remain in the detection areas 5, 7 or are moved into them again.
  • a first track position determination device 1a is used to detect a first rail 3a and a further track position determination device 1b is used to detect a further rail 3b.
  • the detection of the profiles of both the first rail 3a and the further rail 3b further enables the detection of a position and / or orientation of a track center, in particular a center line between the tracks 3.
  • This track center or center line can be used as a reference point or reference line for a clearance measurement by further systems, in particular by further detection devices of the device 19 for detecting a vehicle environment of the rail vehicle 4.
  • a center line of a rail 3a, 3b of the track 3 can also serve as a reference line.
  • the position and orientation of the middle of the track can also be determined in relation to the global reference coordinate system in accordance with the preceding statements and, if necessary, stored.
  • the device 19 for capturing a vehicle environment of the rail vehicle 4 is also shown.
  • the device 19 comprises a 3D image capturing device which is designed as a stereo camera system, the stereo camera system comprising a first 2D camera of the stereo camera system 20a and a further 2D camera 20b of the stereo camera system ,
  • a detection area 21 of the 3D image detection device is shown schematically. It can be seen that the detection area 21 comprises at least a part of the vehicle environment that is spatially in front of and to the side of the rail vehicle 4.
  • the device 19 further comprises a rotary laser scanning device 22.
  • a laser beam 23 generated by this rotary laser scanning device 22 (see Fig. 2 ) for scanning the vehicle environment rotates around an axis that is parallel to a vehicle longitudinal direction xf (see Fig. 2 ) is oriented.
  • a direction of the laser beam 23 can also contain components in the vehicle longitudinal direction xf.
  • a detection area (not shown) of the rotary laser scanning device 22 likewise comprises at least a part of the vehicle environment that is located in front of and to the side of the rail vehicle 4.
  • the device 19 further comprises a first 2D camera 24 and a further 2D camera 25, with detection regions 26, 27 of these 2D cameras 24, 25 being shown schematically.
  • the detection areas 26, 27 of the 2D cameras 24, 25 each comprise at least a part of the vehicle environment that is located on the side of the rail vehicle 4, the detection areas 26, 27 comprising different side areas of the rail vehicle 4.
  • the 2D cameras 20a, 20b of the stereo camera system, the rotation laser scanning device 22 and the 2D cameras 24, 25 are arranged on a vehicle front of the rail vehicle 4.
  • the 2D cameras 20a, 20b of the stereo camera system, the rotation laser scanning device 22 and the 2D cameras 24, 25 are arranged in the roof area of the rail vehicle 4.
  • vehicle transverse direction yf and a vehicle vertical direction zf which form a vehicle coordinate system.
  • an inertial unit 16 for global referencing of a vehicle coordinate system and thus also the position and orientation of the 2D cameras 20a, 20b of the stereo camera system, the rotation laser scanning device 22 and the 2D cameras 24, 25 of the profile data and image data generated by them.
  • a schematic side view of a rail vehicle 4 with a device 19 according to the invention is shown. It is shown here that wheels 17 are arranged on a bogie 18. The wheels 17 run on rails 3.
  • a track position determination device 1 with a positioning device 11, which has a stationary part 11a and a movable part 11b, is arranged on an underside 15 of a car body 14 of the rail vehicle 4.
  • the Track position determination device 1 can here like that in Fig. 3 described track position determination device 1 may be formed.
  • a vehicle longitudinal direction xf and a vehicle vertical direction zf are also shown.
  • a device 19 for detecting the vehicle environment around the rail vehicle 4 only one rotation laser scanning device 22 and one exemplary laser beam 23 emitted by the rotation laser scanning device being shown.
  • the device 19 enables the determination of a track center and the determination of a clearance profile. This makes it possible to determine the information about the available clear space relative to the middle of the track.
  • a schematic representation of a track position determination device 1 is shown.
  • the track position determination device 1 comprises a profile detection device designed as a two-dimensional laser scanner 2 for detecting a cross profile of a rail 3 of a track for a rail vehicle 4.
  • a detection area 5 of the laser scanner 2 is shown schematically.
  • a detection area 7 of the camera 6 is also shown schematically.
  • the track position determination device 1 further comprises two lighting devices 8, lighting areas 9 of the light sources also being shown schematically.
  • the track position determination device 1 comprises a distance sensor 10.
  • a mirror 13 for guiding the light beams emitted by the laser scanner 2 and to be received.
  • the mirror 13 is also arranged on the movable part 11b, in particular in the housing 12.
  • the mirror 13 here forms the means for beam guidance and / or beam shaping described above.
  • the mirror 13 can in particular be displaceable, that is to say movable with one or more translational movements, and rotatable, that is to say movable with one or more rotational movements.
  • the device 1 further comprises a positioning device 11.
  • the positioning device 11 comprises a stationary part 11a and a movable part 11b which is movable relative to the stationary part 11a.
  • the movable part 11b can be fixed to the fixed part 11c by means of a movable slide.
  • the movable part 11b comprises or has a housing 12.
  • the movable part 11b may further comprise or form a carrier device.
  • the housing 12 can thus also be referred to as a carrier housing.
  • the laser scanner 2, the camera 6, the lighting devices 8 and the distance sensor 10 are arranged on the movable part 11b, in particular within the housing 12.
  • An arrangement of the distance sensor 10 outside the carrier housing 12 is of course conceivable. In this case, at least a part of the distance sensor 10 can be arranged outside an outer wall of the carrier housing 12.
  • the housing 12 can have corresponding openings, in particular on an underside of the housing 12, in order to enable the detection and / or illumination of a rail 3 from the housing 12, that is to say from an inner volume of the housing 12.
  • the laser scanner 2 and the camera 6 are attached to the positioning device 11 such that the detection areas 5, 7 overlap and each encompass the rail 3.
  • the lighting devices 8 are arranged on the positioning device 11 such that the lighting areas 9 also overlap with the detection areas 5, 7 and thus illuminate the rail 3.
  • a position and / or orientation of the laser scanner 2, the camera 6 and the lighting devices 8 relative to the coordinate system of the positioning device 11 can be adjustable.
  • a desired position and / or orientation can be set in time before the track position determination device 1 is operated, in particular before the rail vehicle 4 is in operation, this position and / or orientation remaining unchanged during the operation of the track position determination device 1.
  • a position and / or orientation of the mirror 13 relative to the coordinate system of the positioning device 11 can also be changed, in particular actuator-based changeable.
  • a change can in particular also take place during operation of the track position determination device 1, in particular while the rail vehicle 4 is in operation, in particular during operation of the laser scanner 2.
  • the stationary part 11a of the positioning device 11 can, for example, comprise parts of a linear drive, in particular a stepper motor for driving the movable part 11b. Furthermore, the positioning device can comprise or form guide means for linearly guiding the movable part 11b relative to the stationary part 11a. A linear drive is thus provided by the positioning device 11.
  • the positioning device 11 in particular the stationary part 11a, is fastened to a car body 14, in particular to an underside of the car body 14, of the rail vehicle 4.
  • a vehicle coordinate system with a vehicle transverse direction yf and a vehicle vertical direction zf being shown.
  • a vehicle longitudinal direction xf (see Fig. 2 ) is in Fig. 1 oriented orthogonally to the plane of the drawing and oriented towards a viewer.
  • the positioning device 11 is designed and arranged on the rail vehicle 4 in such a way that the movable part 11b, in particular the laser scanner 2, can be moved along a rectilinear trajectory, the rectilinear trajectory being oriented parallel to the vehicle transverse direction yf.
  • the vehicle longitudinal direction xf can be oriented parallel to a roll axis of the rail vehicle 4
  • the vehicle transverse direction yf can be oriented parallel to a vehicle pitch axis of the rail vehicle 4
  • the vehicle vertical direction zf can be oriented parallel to a vehicle yaw axis of the rail vehicle 4.
  • the distance sensor 10 detects a distance of the movable part 11b from a reference section of the rail vehicle 4, in particular a section of the car body 14. This allows a position and / or orientation of the positioning device 11, in particular the movable part 11b, and thus a position and orientation of the Laser scanner 2, the camera 6 and the other parts of the track position determination device 1 can be detected relative to the vehicle coordinate system.
  • the distance sensor 10 or a further distance sensor, not shown, can alternatively or cumulatively a distance between the two in Fig. 1 Devices 1a, 1b shown, in particular detect a distance between the movable parts 11b of the positioning device 11 of the two devices 1a, 1b.
  • the track position determination device 1 comprises a position determination device of the rail vehicle 4 designed as an inertial unit 16. This corresponds to that in FIG 1 and 2 shown inertial unit 16 of the device 19. This enables a position and / or orientation of the rail vehicle 4 to be determined in a global reference coordinate system, not shown. This in turn enables the position of the laser scanner 2, the camera 6 and the other parts of the track position determination device 1 and in particular the profile data generated by the laser scanner 2 and the image data generated by the camera 6 to be determined relative to the global reference coordinate system.
  • the carrier housing 12 can be moved in translation by a linear unit, which is not shown completely, in order to track the housing 11 and thus the laser scanner 2 and the camera 6 with the rail profile moving relative to the car body 14.
  • the carrier housing 12 can be part of the linear unit or attached to a part, in particular the movable part 11b, of the linear unit.
  • a position and / or orientation of the detection area 5 can be changed by the mirror 13.
  • different distances between the body 14, the housing 12 and the upper edge of the rail 3, for example in the case of different rail vehicles 4, can advantageously be taken into account.
  • the laser scanner 2 is oriented in such a way that the rail 3 lies directly, that is to say without a mirror 13, in the detection area 5 of the laser scanner 2.
  • the images or image data generated by the image detection device of the track position determination device 1, which is designed as a camera 6, can be processed here using known image processing algorithms.
  • an orientation of the movable part 11b of the positioning device 11 relative to the rail 3 can be determined in an image-based manner, that is to say by evaluating the image data.
  • An error detection or function of the laser scanner 2 can also be recognized by evaluating the image data.
  • the device 19 and in particular also the track position determination device 1 can be attached to a car body of any street, subway or full train.
  • the track position determination device 1 enables the determination or detection of a track width, a radius, a vertical curvature and a gradient of the rail or the track. Furthermore, a rail profile and its quality can also be determined.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung eines Schienenfahrzeugs sowie ein Schienenfahrzeug.
  • Für einen sicheren Betrieb von Schienenfahrzeugen kann es erforderlich sein, eine Fahrzeugumgebung zu erfassen. Eine solche Erfassung kann insbesondere im Rahmen der Erstellung eines so genannten Lichtraumprofils erfolgen. Insbesondere kann erfasst werden, ob eine Fahrzeugumgebung den Betrieb von Schienenfahrzeugen mit bestimmten geometrischen Abmaßen zulässt.
  • Weiterhin kann es erforderlich sein, Eigenschaften eines Gleises für die Schienenfahrzeuge, insbesondere Eigenschaften von Schienen des Gleises, zu bestimmen, um z.B. einen funktionsfähigen Zustand des Gleises zu überwachen.
  • Auch die Bestimmung einer Gleislage kann wünschenswert sein, um z.B. Positionen von Gegenständen oder Hindernissen entlang des Gleises relativ zu der Gleislage zu verorten. Eine Gleislage kann insbesondere durch eine Gleismitte, z.B. in Form einer Mittellinie zwischen den Schienen eines Gleises, aber auch durch die Mittellinie einer Schiene des Gleises, gegeben sein. Die Gleislage kann hierbei eine Referenzlinie z.B. für eine Erfassung eines lichten Raumes relativ zu der Gleislage sein. Beispielsweise können Dimensionen einer Tunneldurchfahrt relativ zur Gleislage, insbesondere eine Höhe und/oder eine Breite des Tunnels, erfasst werden.
  • Die GB 2403861 A offenbart ein System zur Überwachung und zur Messung von Positionen von Objekten entlang einer überwachenden Strecke. Das System ist an ein Fahrzeug montiert, welches entlang der zu überwachenden Strecke fährt. Das System umfasst einen Scanner und eine Datenanalysiereinrichtung. Allerdings ist der Scanner ortsfest an dem Schienenfahrzeug befestigt und ist als sogenannter 3D-Scanner ausgebildet, wobei ein Laserstrahl kontinuierlich um 360° rotiert wird.
  • Die EP 1544572 A2 offenbart eine Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen von Abständen zu Gegenständen neben einer Gleisanlage. Die Vorrichtung umfasst eine Referenzlagenmesseinheit, die einen ersten Laserliniengenerator und eine erste Flächenkamera aufweist, die in Richtung einer ersten Schiene ausgerichtet sind. Weiterhin ist die Referenzlagenmesseinheit mit einem zweiten Laserliniengenerator sowie einer zweiten Flächenkamera ausgestattet, die in Richtung der zweiten Schiene ausgerichtet sind. Auch diese Referenzlagenmesseinheit ist ortsfest am Schienenfahrzeug befestigt.
  • Die DE 19801311 A1 offenbart eine schienengebundene Instandhaltungsmaschine. Diese kann zum Erfassen eines Schienenquerprofils eine Messvorrichtung verwenden, die beispielsweise Laserköpfe aufweist.
  • Die DE 4238034 C1 offenbart ein Verfahren zum inspektierenden, berührungslosen Abtasten der unmittelbaren Umgebung einer Gleisstrecke hinsichtlich bestimmter Messkriterien. Hierbei wird während einer kontinuierlichen Messfahrt eines Messfahrzeugs längs der Gleisstrecke senkrecht hierzu ein radial umlaufender Messstrahl ausgesendet und die reflektierenden Signale dieses Messstrahls im Bereich des Senders und/oder von der Umgebung emittierte Signale empfangen, verarbeitet und gespeichert. Weiter wird zusätzlich noch mittels eines auf dem Messfahrzeug angeordneten Navigationssystems der Ort und die Lage der Sender-/Empfänger-Einheit bezüglich eines erdfesten Koordinatensystems oder Bezugspunktes synchron gemessen und daraus die gleichen Daten ermittelt.
  • Die WO 2014/007496 A1 offenbart ein System zur Überwachung einer Bahn, wobei dynamische Eigenschaften eines Zugs, der entlang von Schienen fährt, und Daten zum Überwachen von Bahnausrüstung mit einer vorbestimmten Bewegungsdistanz synchronisiert werden. Weiter offenbart wird eine wiederholtes Akkumulieren und Verarbeiten von Daten mit einer Überwachungsvorrichtung, die einen Lasergenerator, der am Zug installiert ist, eine Kamera zur Erzeugung von 3D-Koordinaten und ein Vibrationsmessgerät umfasst.
  • Die US 2012/300060 A1 offenbart Vorrichtungen, Systeme und Methoden zur Abbildung und zum Erfassen von Durchbiegungen in Schienenstrukturen. Ein beispielhaftes Abbildungssystem umfasst eine Hochgeschwindigkeitskamera und eine Auswerteeinheit, die konfiguriert ist, um Abbilder von der Kamera zu analysieren und geometrische Variationen in der Struktur zu detektieren.
  • Die WO 2005/108676 A1 offenbart eine Ausrüstung zur optischen Inspektion, die an einer Unterseite eines Schienenfahrzeugkörpers montiert ist und vom Fahrwerk gestützt wird. Die Ausrüstung wird durch eine Dämpfung mit variabler Länge unterstützt, die Linearaktoren umfasst, sodass die Ausrüstung horizontal oder vertikal bewegt werden und einer Rollbewegung unterliegen kann.
  • Es stellt sich das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Fahrzeugumgebung eines Schienenfahrzeugs sowie ein Schienenfahrzeug zu schaffen, welche eine zuverlässige und genaue Erfassung der Fahrzeugumgebung ermöglichen.
  • Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 6 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung eines Schienenfahrzeugs. Die Vorrichtung dient hierbei insbesondere zur optischen und berührungslosen Erfassung. Insbesondere kann die Vorrichtung zur Erzeugung eines Lichtraumprofils dienen. Der Begriff Erfassung umfasst hierbei auch den Begriff Bestimmung.
  • Die Vorrichtung umfasst mindestens eine erste Bilderfassungseinrichtung. Die erste Bilderfassungseinrichtung erzeugt hierbei Bilddaten.
  • Die Bilderfassungseinrichtung ist hierbei an einem Schienenfahrzeug, insbesondere an einer Front, z.B. an einer Vorderseite des Schienenfahrzeugs, anordenbar. Die erste Bilderfassungseinrichtung kann einen Erfassungsbereich aufweisen. Durch die erste Bilderfassungseinrichtung können Gegenstände, die sich im Erfassungsbereich befinden, abgebildet werden. Hierbei kann die erste Bilderfassungseinrichtung derart relativ zum Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere an diesem befestigt sein, dass der Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung einen Bereich räumlich vor dem Schienenfahrzeug erfassen kann. Zusätzlich kann auch ein Bereich über dem Schienenfahrzeug oder seitlich des Schienenfahrzeugs erfasst werden.
  • Insbesondere kann eine zentrale Erfassungsrichtung oder Erfassungsachse des Erfassungsbereichs der ersten Bilderfassungseinrichtung parallel zu einer Längsachse des Schienenfahrzeugs orientiert sein.
  • Weiter ist die erste Bilderfassungseinrichtung als 3D-Bilderfassungseinrichtung ausgebildet. Eine 3D-Bilderfassungseinrichtung ermöglicht hierbei eine Erfassung einer Umgebung in drei Dimensionen. Somit können aus den erzeugten 3D-Bilddaten zu einem späteren Zeitpunkt 3D-Informationen einer Fahrzeugumgebung bestimmt werden.
  • Insbesondere kann, im Gegensatz zu einer reinen 2D-Bilderfassungseinrichtung, auch eine Entfernung eines abzubildenden Objekts im Erfassungsbereich von der Bilderfassungseinrichtung erfasst werden.
  • Durch die Ausbildung der ersten Bilderfassungseinrichtung als 3D-Bilderfassungseinrichtung ergibt sich eine Reihe von Vorteilen.
  • Zum einen kann eine Fahrzeugumgebung optisch zuverlässig und möglichst vollständig durch eine Erfassungseinrichtung erfasst werden. Aufgrund der Dreidimensionalität kann in einfacher Art und Weise z.B. ein Lichtraumprofil erstellt werden. Hierzu können die erzeugten Bilddaten beispielsweise mittels bekannter Verfahren der Bildverarbeitung ausgewertet werden.
  • So können beispielsweise Objekte in der Fahrzeugumgebung detektiert werden. Weiter können Eigenschaften, insbesondere geometrische Eigenschaften, und/oder die Position und/oder Orientierung der Objekte relativ zum Schienenfahrzeug oder, wie nachfolgend noch näher erläutert, relativ zu einem globalen Referenzkoordinatensystem und/oder relativ zu einer Gleislage bestimmt werden.
  • Auch kann die erste Bilderfassungseinrichtung derart am Schienenfahrzeug angeordnet sein, dass ein Gleisabschnitt, insbesondere ein Gleisabschnitt räumlich vor dem Schienenfahrzeug, im Erfassungsbereich der ersten Bilderfassungseinrichtung angeordnet ist. In diesem Fall können z.B. auch Schienen des Gleises in den erzeugten Abbildern detektiert werden. Auch kann auf Grundlage bzw. in Abhängigkeit der erzeugten Bilddaten, also bildbasiert, eine Gleislage, insbesondere eine Position einer Gleismitte bzw. einer Mittellinie des Gleises oder einer Schiene, bestimmt werden. Dies ermöglicht die Erfassung der Fahrzeugumgebung, insbesondere einer Position und/oder Orientierung von Objekten in der Fahrzeugumgebung, relativ zu der Gleislage.
  • Weitere Vorteile der 3D-Bilderfassungseinrichtung ergeben sich aus einer zeitlich schnellen Erfassung von Bilddaten, einer einfach zu implementierenden Kombinierbarkeit mit Ausgangssignalen weiterer Sensoren, eine hohe Robustheit gegenüber Störungen, z.B. durch Umwelteinflüsse wie Verschmutzungen, insbesondere durch Laub, Staub oder Regen. Weitere Vorteile sind eine gute Erfassbarkeit von Farbinformationen und eine einfache Objektdetektion sowie eine kostengünstige Bereitstellung der 3D-Bilderfassungseinrichtung. Auch kann eine vollständige Punktewolke pro Abtastschritt des Erfassungsbereichs erzeugt werden.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung kann hierbei in vorteilhafter Weise an einer beliebigen Straßen-, U- oder Voll-Bahn angebracht werden. Die Erfassung kann in diesem Fall während einer Fahrt bzw. während eines Betriebs des Schienenfahrzeugs erfolgen. Somit kann beim Betrieb eines beliebigen Schienenfahrzeugs eine Umgebung um ein Gleis herum erfasst werden.
  • Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Gleislagebestimmungseinrichtung. Die Gleislagebestimmungseinrichtung bezeichnet hierbei eine von der ersten Bilderfassungserfassungseinrichtung verschiedene Einrichtung zur Bestimmung oder Erfassung der Gleislage. Die Gleislagebestimmungseinrichtung dient zur Bestimmung einer Lage des Gleises, insbesondere einer oder beider Schienen des Gleises, relativ zu dem Fahrzeugkoordinatensystem. Eine Gleislage kann z.B. eine Position und/oder Orientierung einer Gleismitte bzw. einer Mittellinie des Gleises bezeichnen.
  • Die Gleislagebestimmungseinrichtung kann hierbei ebenfalls am Schienenfahrzeug befestigbar sein, insbesondere an einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs, weiter insbesondere an einer Unterseite des Schienenfahrzeugs.
  • Hierdurch können in vorteilhafter Weise von einer Bilderfassungseinrichtung erzeugten Bilddaten und/oder die von der Laserscan-Einrichtung erzeugten Profildaten, z.B. nach einer Fahrt des Schienenfahrzeugs, einer bestimmten Position relativ zur Gleislage, z.B. relativ zu einem Gleiskoordinatensystem, zugeordnet werden können.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Profilerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Profils mindestens einer Schiene des Gleises. Weiter umfasst die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Positioniereinrichtung, wobei die mindestens eine Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung, insbesondere relativ zum Schienenfahrzeug, bewegbar ist.
  • Die Profilerfassungseinrichtung ist hierbei jedoch eine von der vorhergehend erläuterten Laserscan-Einrichtung verschiedene Einrichtung, insbesondere eine baulich davon getrennt ausgebildete Einrichtung. Ein Profil kann hierbei, wie nachfolgend noch näher erläutert, insbesondere ein zweidimensionales Profil sein. Das Profil kann hierbei z.B. eine äußere Kontur der Schiene repräsentieren. Das Profil ist vorzugsweise ein Querprofil der Schiene, wobei das Querprofil in einer Ebene, die senkrecht zu einer Längsachse der Schiene angeordnet ist, erfasst wird. Die Profilerfassungseinrichtung kann insbesondere eine optische Profilerfassungseinrichtung sein. Somit kann die Profilerfassungseinrichtung eine berührungslose Erfassung des Profils ermöglichen.
  • Die Positioniereinrichtung kann hierbei insbesondere einen ortsfesten Teil und einen relativ zum ortsfesten Teil beweglichen Teil der Positioniereinrichtung, z.B. einen Schlitten, umfassen. Die Profilerfassungseinrichtung kann auf oder an der Positioniereinrichtung, insbesondere auf oder an dem beweglichen Teil, befestigt sein. Hierbei kann die Profilerfassungseinrichtung lösbar oder unlösbar an der Positioniereinrichtung befestigt sein.
  • Weiter kann eine Position und/oder Orientierung der Profilerfassungseinrichtung relativ zur Positioniereinrichtung veränderbar oder unveränderbar sein. Die Positioniereinrichtung, insbesondere der ortsfeste Teil, kann an dem Schienenfahrzeug, insbesondere an einem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs, weiter insbesondere an einer Unterseite des Schienenfahrzeugs, befestigbar sein. Hierzu kann die Positioniereinrichtung, insbesondere der ortsfeste Teil, mindestens ein Befestigungsmittel aufweisen. Die Positioniereinrichtung kann hierbei vorzugsweise derart am Schienenfahrzeug befestigt sein, dass die mindestens eine Profilerfassungseinrichtung mit einer gewünschten, insbesondere geradlinigen, Bewegung entlang einer Trajektorie bewegbar ist, die parallel zu einer Fahrzeugquerachse des Schienenfahrzeugs orientiert ist. Insbesondere kann die mindestens eine Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung entlang einer vorbestimmten, insbesondere geradlinigen, Trajektorie bewegbar sein. Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, dass die Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung oder mehrere Positioniereinrichtungen entlang mehrerer, insbesondere geradliniger, Trajektorien bewegbar ist. Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, dass eine Orientierung der Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung oder mindestens eine weitere Positioniereinrichtung veränderbar ist.
  • Die Positioniereinrichtung kann hierbei mindestens ein Mittel zur Erzeugung von Antriebsenergie umfassen. Das Mittel kann beispielsweise ein Elektromotor, insbesondere ein Schrittmotor oder ein Gleichstrommotor oder ein Synchronmotor oder ein Asynchronmotor, sein. Weiter kann die Positioniereinrichtung mindestens ein Mittel zur Bewegungsführung umfassen. Beispielsweise kann die Vorrichtung mindestens ein Führungsmittel zur Führung der Bewegung der Profilerfassungseinrichtung entlang einer, insbesondere geradlinigen, Trajektorie umfassen. Das Führungsmittel kann beispielsweise eine Lagereinrichtung sein oder eine solche umfassen. Das Führungsmittel kann insbesondere eine Linearführung ermöglichen. Z.B. kann die Lagereinrichtung beispielsweise eine Gleitführung, eine Wälzführung, eine Schienenführung, eine Wellenführung ermöglichen. Weiter kann die Positioniereinrichtung auch ein Mittel zur Übertragung von Antriebsenergie umfassen. Beispielsweise kann die Positioniereinrichtung mindestens einen Seilzug umfassen, wobei über den Seilzug Antriebsenergie von dem Mittel zur Erzeugung von Antriebsenergie auf den beweglichen Teil übertragbar ist.
  • Die Positioniereinrichtung kann z.B. als Lineareinheit ausgebildet sein, wobei der Begriff Lineareinheit den ortsfesten Teil, den beweglichen Teil sowie das Mittel zur Erzeugung und/oder Übertragung von Antriebsenergie umfasst.
  • Die Profilerfassungseinrichtung kann hierbei einen Erfassungsbereich, insbesondere einen zweidimensionalen Erfassungsbereich, aufweisen, wobei ein Profil von Gegenständen, die sich im Erfassungsbereich befinden, von der Profilerfassungseinrichtung erfasst wird. Somit können Profildaten erzeugt werden, die das Profil eines Gegenstandes repräsentieren oder kodieren. Durch eine Veränderung der Position und/oder Orientierung der Profilerfassungseinrichtung, z.B. relativ zur Positioniereinrichtung, kann auch eine Position und/oder Orientierung des Erfassungsbereichs verändert werden.
  • Hierbei kann die Positioniereinrichtung und/oder die Profilerfassungseinrichtung derart relativ zum Schienenfahrzeug angeordnet bzw. an diesem befestigt werden, dass der Erfassungsbereich zumindest einen Teilbereich unterhalb des Schienenfahrzeugs abdeckt. Insbesondere kann eine zentrale Erfassungsrichtung oder Erfassungsachse des Erfassungsbereichs parallel zu einer Vertikalachse des Schienenfahrzeugs orientiert sein. Somit können durch die Profilerfassungseinrichtung Gegenstände unterhalb des Schienenfahrzeugs, insbesondere also die mindestens eine Schiene, erfasst werden.
  • Der bewegliche Teil kann hierfür in Vertikalrichtung unterhalb des ortsfesten Teils angeordnet sein. Die Vertikalrichtung kann hierbei parallel zu einer Fahrzeughochachse orientiert sein. Die Vertikalrichtung kann von unten nach oben orientiert sein, wenn sie von einem Fahrzeugboden hin zu einem Fahrzeugdach orientiert ist. In diesem Fall kann die Vertikalrichtung auch entgegen einer Richtung der Gravitationskraft orientiert sein.
  • Es ist z.B. vorstellbar, dass ein Schlitten des beweglichen Teils in Vertikalrichtung unterhalb eines Mittels zur Bewegungsführung angeordnet ist. Das Mittel zur Bewegungsführung kann hierbei an dem Schienenfahrzeug, insbesondere an der Unterseite, befestigt sein. An dem Schlitten kann z.B. die Profilerfassungseinrichtung direkt oder indirekt befestigt sein. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Abstand zwischen der Profilerfassungseinrichtung und einer Schiene des Gleises reduziert werden, was insbesondere bei Fahrzeugen mit hochliegenden Böden vorteilhaft ist.
  • Alternativ oder kumulativ ist es z.B. vorstellbar, dass ein Schlitten des beweglichen Teils in Längsrichtung vor oder hinter dem ortsfesten Teil, insbesondere vor oder hinter einem Mittel zur Bewegungsführung angeordnet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein gewünschter Abstand zwischen der Profilerfassungseinrichtung und einer Schiene des Gleises gewährleistet werden, was insbesondere bei Fahrzeugen mit niedrigliegenden Böden vorteilhaft ist.
  • Die Längsrichtung kann hierbei parallel zu einer Fahrzeuglängsachse orientiert sein. Die Längsrichtung kann von hinten nach vorne orientiert sein, wenn diese von einem Fahrzeugheck zu einer Fahrzeugfront orientiert ist. Die vorhergehend erläuterte Fahrzeugquerachse kann senkrecht zur Fahrzeuglängsachse und senkrecht zur Fahrzeughochachse orientiert sein.
  • Weiter kann eine Position und/oder Orientierung eines Koordinatensystems der Profilerfassungseinrichtung relativ zu einem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung bekannt oder bestimmbar sein. Auch kann eine Position und/oder Orientierung eines Koordinatensystems der Positioniereinrichtung relativ zum Fahrzeugkoordinatensystem bekannt oder bestimmbar sein.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass durch die Profilerfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung Profildaten für zumindest eine Schiene des Gleises erzeugt werden können. In Abhängigkeit der Profildaten kann dann eine Position und/oder Orientierung des Gleises relativ zu der Profilerfassungseinrichtung und somit auch zur Positioniereinrichtung bestimmt werden. Dies wiederum ermöglicht die Bestimmung der Position und/oder Orientierung des Gleises relativ zum Fahrzeugkoordinatensystem.
  • Die durch die Profilerfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugten Profildaten ermöglichen hierbei jedoch nicht nur eine Bestimmung der Gleislage. Vielmehr kann in Abhängigkeit der Profildaten auch mindestens eine Eigenschaft des Gleises bestimmt werden. Eine Eigenschaft des Gleises kann z.B. eine Eigenschaft einer Schiene des Gleises oder beider Schienen des Gleises sein. Somit kann die Vorrichtung auch zur Schienenmessung dienen. Eine Eigenschaft des Gleises kann ein Verschleiß des Gleises sein, der z.B. durch einen Vergleich eines Ist-Profils des Gleises mit einem Soll-Profil des Gleises bestimmt werden kann. Eine weitere Eigenschaft kann eine Spurweite des Gleises sein. Eine weitere Eigenschaft kann eine Gleisüberhöhung sein, die z.B. einen relativen Höhenunterschied zwischen einer ersten und einer weiteren Schienenoberfläche des Gleises bezeichnen kann. Eine weitere Eigenschaft kann ein Bogenradius des Gleises bzw. eine Vertikalkrümmung sein. Eine weitere Eigenschaft kann ein Gradient des Gleises sein, durch den z.B. eine Steigung oder ein Gefälle des Gleises repräsentiert werden kann. Auch kann die Eigenschaft ein Schienenprofil, insbesondere ein Schienenquerprofil, sein. Somit kann die mindestens eine Eigenschaft eine geometrische Eigenschaft des Gleises sein oder eine in Abhängigkeit mindestens einer geometrischen Eigenschaft bestimmbare weitere Eigenschaft.
  • Somit umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung auch eine Einrichtung zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Gleises, die an einem beliebigen Schienenfahrzeug, insbesondere an dessen Unterseite, befestigbar ist und die Erfassung der Eigenschaft während eines Stillstandes oder während einer Fahrt des Schienenfahrzeugs ermöglicht.
  • Die Bewegbarkeit der Profilerfassungseinrichtung durch die mindestens eine Positioniereinrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass auch während oder nach einer Veränderung einer relativen Lage des Schienenfahrzeugs zum Gleis eine Position und/oder Orientierung der Profilerfassungseinrichtung, insbesondere durch die Positioniereinrichtung, derart verändert werden kann, dass sich das Gleis, insbesondere eine Schiene, weiter im Erfassungsbereich der Profilerfassungseinrichtung befinden. Fährt das Schienenfahrzeug z.B. durch eine Kurve und verändert sich aufgrund dessen die relative Lage zwischen der Profilerfassungseinrichtung und einem Gleis der Schiene, so kann eine Position der Profilerfassungseinrichtung derart verändert bzw. nachgeführt werden, dass sich die Schiene weiterhin im Erfassungsbereich befindet, insbesondere diesen nicht verlässt. Dies kann insbesondere durch die vorhergehend erläuterte Bewegung parallel zu einer Fahrzeugquerachse erreichte werden.
  • Insbesondere können durch die Bestimmung der mindestens einen Eigenschaft unerwünschte Veränderungen der Eigenschaft detektiert werden, beispielsweise durch einen Abgleich der bestimmten Eigenschaft mit einer gewünschten Soll-Eigenschaft.
  • Somit wird in vorteilhafter Weise in universelles, flexibles Messsystem geschaffen, welches eine kontinuierliche und genaue Erfassung der mindestens einen Eigenschaft des Gleises ermöglicht und welches an beliebigen Schienenfahrzeugen befestigbar ist, wodurch eine verbesserte Überwachung dieser Eigenschaften möglich ist.
  • Weiter kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung umfassen. Auch die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung kann an der Positioniereinrichtung, insbesondere an einem beweglichen Teil der Positioniereinrichtung, befestigt sein. Somit kann auch die mindestens eine Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung, beispielsweise entlang einer, insbesondere geradlinigen, Trajektorie, bewegbar sein. Die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung kann hierbei lösbar oder unlösbar an der Positioniereinrichtung befestigt sein. Auch kann eine Position und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zu der Positioniereinrichtung veränderbar oder unveränderbar sein.
  • Entsprechend der Profilerfassungseinrichtung kann auch die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung einen Erfassungsbereich aufweisen. Durch die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung können Gegenstände, die sich im Erfassungsbereich befinden, abgebildet werden. Somit können also Abbilder oder Bilddaten dieser Gegenstände erzeugt werden. Hierbei kann die Positioniereinrichtung und/oder die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung derart relativ zum Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere an diesem befestigt sein, dass der Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung einen Bereich unterhalb des Schienenfahrzeuges erfassen kann. Insbesondere kann auch eine zentrale Erfassungsrichtung oder Erfassungsachse des Erfassungsbereichs der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung parallel zu einer Vertikalachse des Schienenfahrzeugs orientiert sein. Somit können auch durch die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung Gegenstände unterhalb des Schienenfahrzeugs, insbesondere also die mindestens eine Schiene, erfasst werden.
  • Vorzugsweise können die Profilerfassungseinrichtung und die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung derart relativ zueinander angeordnet sein, dass sich die Erfassungsbereiche zumindest teilweise überlappen.
  • Eine relative Position und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung zur Profilerfassungseinrichtung und somit auch eine relative Position und/oder Orientierung deren Erfassungsbereiche zueinander können hierbei vorbekannt oder bestimmbar sein. Insbesondere können ein Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung und ein Koordinatensystem der Profilerfassungseinrichtung zueinander registriert sein. Z.B. kann eine relative Position und/oder Orientierung eines Koordinatensystems der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zu dem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung bekannt oder bestimmbar sein. In diesem Fall kann eine Position und/oder Orientierung eines Koordinatensystems der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zu dem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung bekannt oder bestimmt sein. In diesem Fall kann auch die Position und/oder Orientierung der Koordinatensysteme der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung zur Profilerfassungseinrichtung bekannt oder bestimmbar sein.
  • Es ergibt sich in vorteilhafter Weise eine redundante optische und somit berührungslose Erfassung der Eigenschaft des Gleises. Z.B. kann eine Erfassung der mindestens einen Eigenschaft, insbesondere des Profils der Schiene, durch die Profilerfassungseinrichtung durch Umgebungsbedingungen, beispielsweise durch Laub auf der Schiene, gestört sein. In diesem Fall kann die mindestens eine Eigenschaft in Abhängigkeit von durch die Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugten Abbildern bestimmt werden.
  • Alternativ oder kumulativ kann durch die Auswertung der von der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugten Abbilder eine Genauigkeit der Bestimmung der Eigenschaft des Gleises, insbesondere eine Genauigkeit der Bestimmung der räumlichen Lage einer Schiene, verbessert werden. Beispielsweise können in Abbildern, die von der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugt werden, Kanten der Schiene detektiert werden. Auch können in Profildaten, die von der Profilerfassungseinrichtung erzeugt werden, diese Kanten der Schiene detektiert werden. Weiter kann jeweils eine Lage dieser Kanten relativ zu dem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung bestimmt werden. Weichen diese relativen Lagen um mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinander ab, so kann beispielsweise nur die aus den Profildaten bestimmte Lage oder nur die aus Bilddaten bestimmte Lage zur Bestimmung der Gleislage und/oder der mindestens einen Eigenschaft des Gleises verwendet werden. Allerdings kann in Abhängigkeit der jeweils bestimmten Eigenschaft, insbesondere der vorhergehend erläuterten relativen Lagen, auch eine fusionierte Eigenschaft, insbesondere Lage, bestimmt werden. Eine fusionierte Eigenschaft kann z.B. durch eine Mittelwertbildung oder durch eine gewichtete Mittelwertbildung bestimmt werden. Auch kann eine fusionierte Lage durch geeignete Schätzverfahren, beispielsweise durch ein Kalman-Filter-Verfahren, bestimmt werden. Selbstverständlich sind aber noch weitere Verfahren zur Fusionierung vorstellbar. Somit erhöht sich in vorteilhafter Weise eine Genauigkeit bei der Bestimmung der mindestens einen Eigenschaft des Gleises.
  • Weiter kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Lagebestimmungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer absoluten Position und/oder Orientierung des Schienenfahrzeugs umfassen. Diese Lagebestimmungseinrichtung kann hierbei der vorhergehend erläuterten Lagebestimmungseinrichtung entsprechen. Selbstverständlich kann die Lagebestimmungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung auch von der vorhergehend erläuterten Lagebestimmungseinrichtung verschieden sein, beispielsweise ein baulich getrennt ausgebildetes Bauteil. In diesem Fall weist jedoch die Lagebestimmungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung die gleiche Funktionalität wie die vorhergehend erläuterte Lagebestimmungseinrichtung auf.
  • Hierdurch kann in vorteilhafter Weise das Schienenfahrzeug und somit auch die von der Profilerfassungseinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugten Profildaten bzw. Bilddaten in dem globalen Referenzkoordinatensystem verortet werden. Hierfür kann eine relative Position und/oder Orientierung des Koordinatensystems der Positioniereinrichtung relativ zum Fahrzeugkoordinatensystem bekannt oder bestimmbar sein. Beispielsweise kann, wie nachfolgend noch näher erläutert, die Gleislagebestimmungseinrichtung eine weitere Lagebestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung der Positioniereinrichtung, insbesondere auch der Profilerfassungseinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung, relativ zum Fahrzeugkoordinatensystem umfassen.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die von der Profilerfassungseinrichtung erzeugten Profildaten und/oder die von der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugten Bilddaten z.B. nach einer Fahrt des Schienenfahrzeugs einer bestimmten Position in dem globalen Referenzkoordinatensystem zugeordnet werden können. Dies vereinfacht eine nachträgliche Auswertung und Zuordnung dieser Profildaten bzw. Bilddaten, z.B. zu einem bestimmten Streckenabschnitt.
  • Weiter kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine weitere Lagebestimmungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Positioniereinrichtung und/oder Profilerfassungseinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zu dem Schienenfahrzeug umfassen. Die weitere Lagebestimmungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung ermöglicht eine Bestimmung der relativen Position und/oder Orientierung der Positioniereinrichtung und/oder der Profilerfassungseinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zum Schienenfahrzeug, insbesondere relativ zu einem Fahrzeugkoordinatensystem des Schienenfahrzeugs. Beispielsweise kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Abstands der Profilerfassungseinrichtung und/oder der Positioniereinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung von einem Referenzpunkt oder einem Referenzabschnitt des Schienenfahrzeugs umfassen. Die mindestens eine Abstandserfassungseinrichtung kann z.B. als optischer Abstandssensor ausgebildet sein. Im Falle, dass die Positioniereinrichtung einen Seilzug zum Antrieb des beweglichen Teils umfasst, kann die Abstandserfassungseinrichtung auch als Seilzugwegaufnehmereinrichtung ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist eine relative Position und/oder Orientierung der Profilerfassungseinrichtung und/oder Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zu einem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung bekannt oder bestimmbar. In diesem Fall kann die mindestens eine weitere Lagebestimmungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Positioniereinrichtung relativ zum Schienenfahrzeug dienen. Insgesamt ist es somit möglich, von der Profilerfassungseinrichtung erzeugte Profildaten und/oder von der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugte Bilddaten einer bestimmten Position und/oder Orientierung im Fahrzeugkoordinatensystem und somit gegebenenfalls in einem globalen Referenzkoordinatensystem zuzuordnen.
  • Selbstverständlich kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Speichereinrichtung aufweisen, wobei die von der Profilerfassungseinrichtung erzeugten Profildaten und/oder die von der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung erzeugten Bilddaten und gegebenenfalls Informationen zu einer räumlichen Position und/oder Orientierung dieser Daten in einem der vorhergehend beschriebenen Koordinatensysteme speicherbar sind.
  • Bevorzugt ist die Profilerfassungseinrichtung als zweidimensionale Profilerfassungseinrichtung ausgebildet. Somit ist insbesondere kein dreidimensionales Profil durch die Profilerfassungseinrichtung erzeugbar. So ist es z.B. möglich, aus zweidimensionale Profildaten, die zu verschiedenen, insbesondere aufeinander folgenden Zeitpunkten, erzeugt wurden, dreidimensionale Profildaten zu erzeugen.
  • Insbesondere kann die Profilerfassungseinrichtung derart am Schienenfahrzeug angeordnet sein, dass das zweidimensionale Profil in einer Ebene senkrecht zu einer Fahrzeuglängsachse angeordnet ist. Bevorzugt ist die zweidimensionale Profilerfassungseinrichtung als Laserscanner ausgebildet. Der Laserscanner ist hierbei jedoch ein von der vorhergehend erläuterten Laserscan-Einrichtung verschiedene Einrichtung, insbesondere eine baulich separat davon ausgebildete Einrichtung. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders einfache und zuverlässige Erfassung des Profils.
  • Weiter kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens eine Beleuchtungseinrichtung umfassen. Hierbei kann die Beleuchtungseinrichtung ebenfalls durch die Positioniereinrichtung bewegbar sein. Insbesondere kann die Beleuchtungseinrichtung an der Positioniereinrichtung befestigt sein, z.B. lösbar oder unlösbar befestigt sein. Auch kann eine Position und/oder Orientierung der Beleuchtungseinrichtung relativ zur Positioniereinrichtung veränderbar oder unveränderbar sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann hierbei beispielsweise derart an der Positioniereinrichtung, insbesondere an dem beweglichen Teil der Positioniereinrichtung, angeordnet sein, dass die Beleuchtungseinrichtung zumindest einen Teil der vorhergehend erläuterten Erfassungsbereiche der Profilerfassungseinrichtung bzw. der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung ausleuchtet. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte optische Erfassung des Profils der mindestens einen Schiene.
  • Weiter kann die Gleislagebestimmungseinrichtung mindestens ein Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung umfassen. Das Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung dient hierbei insbesondere zur Führung und/oder Formung eines von der Profilerfassungseinrichtung ausgestrahlten und/oder zu empfangenden Lichtstrahles, insbesondere eines ausgestrahlten und/oder zu empfangenden Laserstrahls. Ein ausgestrahlter Lichtstrahl kann auch als emmitierter Lichtstrahl und ein zu empfangender Lichtstrahl kann auch als immitierender Lichtstrahl bezeichnet werden.
  • Das Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung kann hierbei an der Positioniereinrichtung, insbesondere an dem beweglichen Teil der Positioniereinrichtung, befestigt sein, z.B. lösbar oder unlösbar.
  • Bevorzugt ist eine Position und/oder Orientierung des Mittels zur Strahlführung und/oder Strahlformung relativ zur Positioniereinrichtung und somit auch eine Strahlrichtung veränderbar. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass durch das Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung die räumliche Position und/oder Orientierung des Erfassungsbereichs der Profilerfassungseinrichtung verändert werden kann. Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Bauraum der Gleislagebestimmungseinrichtung minimiert werden kann, da die Profilerfassungseinrichtung nicht zwingend derart an der Positioniereinrichtung anzuordnen ist, dass der Erfassungsbereich in dieser Position und/oder Orientierung der Profilerfassungseinrichtung bereits derart ausgerichtet ist, dass die mindestens eine Schiene des Gleises erfassbar ist. Vielmehr kann durch das Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung eine räumliche Position und/oder Orientierung des Erfassungsbereichs verändert werden, wodurch z.B. eine Höhe der Gleislagebestimmungseinrichtung in Vertikalrichtung unterhalb des Schienenfahrzeugs verringert werden kann.
  • Ist/sind die Lage(n) oder die Orientierung(en) der Profilerfassungseinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung und/oder des Mittels zur Strahlführung/Strahlformung und/oder der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung relativ zur Positioniereinrichtung veränderbar, so kann eine Veränderung manuell, beispielsweise durch manuelle Betätigung durch Bedienpersonal, oder aktorgestützt erfolgen. So ist es z.B. vorstellbar, dass die Position und/oder Orientierung relativ zur Positioniereinrichtung vor Betrieb der Gleislagebestimmungseinrichtung, insbesondere vor einem Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs, manuell eingestellt wird, wobei die Position und/oder Orientierung während des Betriebes unverändert bleibt. Dies betrifft insbesondere die Einstellung einer Position und/oder Orientierung der Profilerfassungseinrichtung, der Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung. Alternativ oder kumulativ kann die Position und/oder Orientierung auch während des Betriebs der Gleislagebestimmungseinrichtung, insbesondere während eines Fahrbetriebs des Schienenfahrzeugs, verändert werden, insbesondere aktorgestützt verändert werden. Dies betrifft insbesondere die Position und/oder Orientierung des Mittels zur Strahlführung und/oder Strahlformung.
  • Bevorzugt umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung mindestens zwei der beschriebenen Gleislagebestimmungseinrichtungen. Die Gleislagebestimmungseinrichtungen können hierbei derart relativ zueinander angeordnet sein, dass sich Erfassungsbereiche der Profilerfassungseinrichtungen der Gleislagebestimmungseinrichtungen nicht überschneiden.
  • Insbesondere können die Gleislagebestimmungseinrichtungen derart an einem Schienenfahrzeug angeordnet sein, dass eine erste Schiene eines Gleises für das Schienenfahrzeug durch die Profilerfassungseinrichtung einer ersten Gleislagebestimmungseinrichtung und eine weitere Schiene des Gleises durch die Profilerfassungseinrichtung einer weiteren Gleislagebestimmungseinrichtung erfassbar ist.
  • Weiter insbesondere können die Gleislagebestimmungseinrichtungen mit einem, insbesondere veränderbaren, Abstand zueinander am Schienenfahrzeug angeordnet sein, wobei der Abstand entlang einer Fahrzeugquerrichtung gemessen wird. Z.B. können die Gleislagebestimmungseinrichtungen entlang einer Geraden parallel zur Fahrzeugquerrichtung beabstandet zueinander angeordnet sein. Dies ermöglicht insbesondere eine spurweitenunabhängige Erfassung einer Gleislage.
  • Z.B. kann eine Führung der Bewegung der Profilerfassungseinrichtungen beider Gleislagebestimmungseinrichtungen durch ein gemeinsames Führungsmittel oder durch voneinander verschiedene Führungsmittel erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung, wobei die mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung als 2D-Bilderfassungseinrichtung ausgebildet ist. Im Gegensatz zu einer 3D-Bilderfassungseinrichtung ermöglicht die 2D-Bilderfassungseinrichtung eine zweidimensionale Abbildung einer Fahrzeugumgebung, insbesondere also eine Erfassung ohne Entfernungs- oder Tiefeninformationen.
  • Auch die weitere Bilderfassungseinrichtung kann hierbei an einem Schienenfahrzeug, insbesondere an einer Front, z.B. an einer Vorderseite des Schienenfahrzeugs, anordenbar sein. Auch die weitere Bilderfassungseinrichtung kann einen Erfassungsbereich aufweisen.
  • Weiter kann die weitere Bilderfassungseinrichtung derart relativ zum Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere an diesem befestigt sein, dass der Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung einen Bereich räumlich vor dem Schienenfahrzeug erfassen kann. Zusätzlich kann auch ein Bereich über dem Schienenfahrzeug und/oder seitlich des Schienenfahrzeugs erfasst werden. Insbesondere kann eine zentrale Erfassungsrichtung oder Erfassungsachse des Erfassungsbereichs der weiteren Bilderfassungseinrichtung parallel zu einer Längsachse des Schienenfahrzeugs orientiert sein.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mehrere als 2D-Bilderfassungseinrichtungen ausgebildete weitere Bilderfassungseinrichtungen. Diese können mit vorbestimmten Positionen und/oder Orientierungen relativ zueinander und/oder relativ zu der ersten Bilderfassungseinrichtung angeordnet sein.
  • Vorzugweise können sich die Erfassungsbereiche der ersten Bilderfassungseinrichtung und der mindestens einen weiteren Bilderfassungseinrichtung zumindest teilweise überschneiden. Alternativ können sich die Erfassungsbereiche aber auch nicht überschneiden.
  • Durch das Vorsehen mindestens einer 2D-Bilderfassungseinrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine redundante Erfassung von Bilddaten und eine direkte, zeitlich schnell und zuverlässige Abbildung einer Szene.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Laserscan-Einrichtung. Die Laserscan-Einrichtung kann zur Erfassung eines Profils einer Fahrzeugumgebung, insbesondere eines Profils von Objekten in der Fahrzeugumgebung, dienen. Ein Profil kann hierbei ein zwei- oder dreidimensionales Profil sein. Das Profil kann hierbei z.B. eine äußere Kontur eines Objektes repräsentieren. Die Laserscan-Einrichtung kann insbesondere eine berührungslose Erfassung des Profils ermöglichen.
  • Auch die Laserscan-Einrichtung kann hierbei an dem Schienenfahrzeug, insbesondere an einer Front, z.B. an einer Vorderseite des Schienenfahrzeugs, anordenbar sein. Auch die Laserscan-Einrichtung kann einen Erfassungsbereich aufweisen. Weiter kann die Laserscan-Einrichtung derart relativ zum Schienenfahrzeug angeordnet sein, insbesondere an diesem befestigt sein, dass der Erfassungsbereich der Laserscan-Einrichtung einen Bereich räumlich vor dem Schienenfahrzeug erfassen kann. Zusätzlich kann auch ein Bereich über dem Schienenfahrzeug und/oder seitlich des Schienenfahrzeugs erfasst werden. Insbesondere kann eine zentrale Erfassungsrichtung oder Erfassungsachse des Erfassungsbereichs der Laserscan-Einrichtung parallel zu einer Längsachse des Schienenfahrzeugs orientiert sein.
  • Die Laserscan-Einrichtung kann mit einer vorbestimmten Position und/oder Orientierung relativ zu der ersten Bilderfassungseinrichtung angeordnet sein. Vorzugweise können sich die Erfassungsbereiche der ersten Bilderfassungseinrichtung und/oder der mindestens einen weiteren Bilderfassungseinrichtung und der Laserscan-Einrichtung zumindest teilweise überschneiden. Alternativ können sich die Erfassungsbereiche aber auch nicht überschneiden.
  • Durch das Vorsehen mindestens einer Laserscan-Einrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Robustheit der Erfassung gegenüber Sonneneinstrahlung, insbesondere direkter Sonneneinstrahlung. Ebenfalls ergibt sich eine Redundanz bei der optischen Erfassung. Weiter kann auch in umgebungslichtarmen Abschnitten, z.B. in Tunneln, eine zuverlässige Erfassung gewährleistet werden. Auch kann ein weiteres Fahrzeug, welches sich dem Schienenfahrzeug beispielsweise nähert, einfach durch die Laserscan-Einrichtung erfasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die die Laserscan-Einrichtung als Rotationslaserscan-Einrichtung ausgebildet ist. Bei einer Rotationslaserscan-Einrichtung wird ein Laserstrahl zur Erfassung der Umgebung, insbesondere kontinuierlich, um eine Bezugsachse rotiert. Eine vollständige Rotation kann hierbei einen Rotationswinkel von 360° aufweisen. Z.B. kann die Bezugsachse der Rotationslaserscan-Einrichtung parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugs orientiert sein. Der Laserstrahl kann hierbei senkrecht zur Bezugsachse orientiert sein oder einen Winkel kleiner als 90°, aber größer als 0° mit der Bezugsachse einschließen.
  • Durch das Vorsehen mindestens einer Rotationslaserscan-Einrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Robustheit der Erfassung gegenüber Sonneneinstrahlung, insbesondere direkter Sonneneinstrahlung. Ebenfalls ergibt sich eine Redundanz bei der optischen Erfassung. Weiter kann auch in umgebungslichtarmen Abschnitten, z.B. in Tunneln, eine zuverlässige Erfassung gewährleistet werden. Weiter wird in vorteilhafter Weise eine dreidimensionale Erfassung gewährleistet.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Lagebestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer absoluten Position und/oder Orientierung des Schienenfahrzeugs. Die absolute Position kann hierbei eine Position in einem globalen Referenzkoordinatensystem bezeichnen. Die absolute Orientierung kann hierbei eine Orientierung in dem globalen Referenzkoordinatensystem bezeichnen. Die Positionsbestimmungseinrichtung kann beispielsweise als Inertialsensor (INS) ausgebildet sein. Auch kann die Lagebestimmungseinrichtung als GNNS-Sensor ausgebildet sein. Im Sinne dieser Erfindung kann eine Lage also eine Position und/oder Orientierung bezeichnen.
  • Das Schienenfahrzeug kann ein Fahrzeugkoordinatensystem aufweisen. Durch die vorgeschlagene Positionsbestimmungseinrichtung kann eine relative Position und/oder Orientierung dieses Fahrzeugkoordinatensystems relativ zu dem globalen Referenzkoordinatensystem bestimmbar sein. Hierdurch können in vorteilhafter Weise das Schienenfahrzeug und somit auch die von der ersten Bilderfassungseinrichtung, einer weiteren Bilderfassungseinrichtung und/oder der Laserscan-Einrichtung erzeugten Profildaten bzw. Bilddaten in dem globalen Referenzkoordinatensystem verortet werden.
  • Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die von einer Bilderfassungseinrichtung erzeugten Bilddaten und/oder die von der Laserscan-Einrichtung erzeugten Profildaten z.B. nach einer Fahrt des Schienenfahrzeugs einer bestimmten Position in dem globalen Referenzkoordinatensystem zugeordnet werden können. Dies vereinfacht eine nachträgliche Auswertung und Zuordnung dieser Profildaten bzw. Bilddaten, z.B. zu einem bestimmten Streckenabschnitt.
  • Weiter vorgeschlagen wird ein Schienenfahrzeug, wobei das Schienenfahrzeug mindestens eine Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Die Vorrichtung, insbesondere die erste Bilderfassungseinrichtung, die mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung, die Laserscan-Einrichtung und/oder die mindestens eine Gleislagebestimmungseinrichtung ist/sind an dem Schienenfahrzeug befestigt.
  • Hierbei kann/können die erste Bilderfassungseinrichtung, die mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung und/oder die Laserscan-Einrichtung in einem Frontbereich, insbesondere an einer Vorderseite, des Schienenfahrzeugs befestigt. Alternativ kann/können die erste Bilderfassungseinrichtung, die mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung und/oder die Laserscan-Einrichtung in einem Heckbereich, insbesondere an einer Hinterseite, des Schienenfahrzeugs befestigt sein.
  • Die mindestens eine Gleislagebestimmungseinrichtung kann an einer Unterseite, insbesondere an einer Unterseite eines Wagenkastens des Schienenfahrzeugs befestigt sein. Hierbei kann ein ortsfester Teil der Positioniereinrichtung an dem Schienenfahrzeug befestigt sein, wobei ein beweglicher Teil in diesem Fall gegenüber dem ortsfesten Teil und somit gegenüber dem Schienenfahrzeug bewegbar ist. Insbesondere kann die mindestens eine Gleislagebestimmungseinrichtung derart an dem Schienenfahrzeug befestigt sein, dass die Profilerfassungseinrichtung parallel zu einer Fahrzeugquerachse, insbesondere entlang einer geradlinigen Trajektorie parallel zur Fahrzeugquerachse, bewegbar ist.
  • Eine Lage der ersten Bilderfassungseinrichtung, der mindestens einen weiteren Bilderfassungseinrichtung, der Laserscan-Einrichtung und/oder der mindestens einen Gleislagebestimmungseinrichtung relativ zu einem Fahrzeugkoordinatensystem kann hierbei vorbekannt oder bestimmbar sein. Auch kann die Lage fest oder veränderlich sein.
  • Weiter kann das Schienenfahrzeug zwei Gleislagebestimmungseinrichtungen umfassen. Hierbei kann eine erste Gleislagebestimmungseinrichtung derart an dem Schienenfahrzeug angeordnet sein, dass durch die Profilerfassungseinrichtung der ersten Gleislagebestimmungseinrichtung ein Profil der ersten Schiene erfassbar ist und/oder mindestens eine Eigenschaft einer ersten Schiene eines Gleises durch die erste Gleislagebestimmungseinrichtung bestimmbar ist. Entsprechend kann die weitere Gleislagebestimmungseinrichtung derart an dem Schienenfahrzeug angeordnet sein, dass durch die Profilerfassungseinrichtung der weiteren Gleislagebestimmungseinrichtung ein Profil der weiteren Schiene erfassbar ist und/oder mindestens eine Eigenschaft einer weiteren Schiene des Gleises durch die weitere Gleislagebestimmungseinrichtung bestimmbar ist.
  • Auf Grundlage der Profile beider Schienen kann in einfacher Art und Weise eine Position und/oder Orientierung der Gleismitte bestimmt werden, insbesondere wenn eine relative Position und/oder Orientierung beider Positioniereinrichtungen bzw. beider Profilerfassungseinrichtungen und/oder Bilderfassungseinrichtungen zueinander, beispielsweise im Fahrzeugkoordinatensystem bekannt oder bestimmbar sind. Die Position und/oder Orientierung der Gleismitte kann dann, wie vorhergehend bereits erläutert, relativ zu einem Fahrzeugkoordinatensystem oder relativ zu einem globalen Referenzkoordinatensystem bestimmt und gespeichert werden.
  • Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung eines Schienenfahrzeugs, wobei die Fahrzeugumgebung durch mindestens eine erste Bilderfassungseinrichtung abgebildet wird. Dies kann bedeuten, dass entsprechende Bilddaten erzeugt werden.
  • Weiter ist die erste Bilderfassungseinrichtung als 3D-Bilderfassungseinrichtung ausgebildet.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ist hierbei insbesondere durch eine Vorrichtung gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen durchführbar.
  • Weiter kann eine Position und/oder Orientierung der erzeugten Bilddaten und/oder Profildaten relativ zu einem Fahrzeugkoordinatensystem oder relativ zu einem globalen Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. Weiter können die Profildaten und gegebenenfalls die zugehörigen Informationen bezüglich der Position und/oder Orientierung in einem der vorhergehend genannten Koordinatensysteme gespeichert werden, z.B. in einer Speichereinrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung.
  • Weiter wird zusätzlich eine Gleislage eines Gleises für das Schienenfahrzeug bestimmt.
  • Dies kann insbesondere durch die vorhergehend beschriebene mindestens eine Gleislagebestimmungseinrichtung erfolgen. Hierbei erfasst eine Profilerfassungseinrichtung ein Profil mindestens einer Schiene des Gleises. In diesem Fall kann auch mindestens eine Eigenschaft des Gleises bestimmt werden. Z.B. kann die mindestens eine Profilerfassungseinrichtung vor und/oder während und/oder nach der Erfassung des Profils durch eine Positioniereinrichtung bewegt werden. Insbesondere kann die Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung relativ zum Schienenfahrzeug, insbesondere parallel zu einer Fahrzeugquerachse des Schienenfahrzeugs, bewegt werden. Hierbei kann die Profilerfassungseinrichtung entlang einer vorbestimmten, insbesondere geradlinigen, Trajektorie bewegt werden. Weiter kann eine Position und/oder Orientierung der erzeugten Profildaten relativ zu einem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung oder relativ zu einem Fahrzeugkoordinatensystem oder relativ zu einem globalen Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. Weiter können die Profildaten und gegebenenfalls die zugehörigen Informationen bezüglich der Position und/oder Orientierung in einem der vorhergehend genannten Koordinatensysteme gespeichert werden.
  • Weiter können die Profildaten derart ausgewertet werden, dass mindestens eine der eingangs erläuterten Eigenschaften des Gleises bestimmt wird. Auch kann eine Prüfung der Eigenschaft durch Abgleich der erfindungsgemäß bestimmten Eigenschaft mit einer vorbestimmten Soll-Eigenschaft erfolgen.
  • Die bestimmte Eigenschaft oder eine Abweichung, insbesondere eine unerwünschte Abweichung, kann beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung einem Fahrzeugführer und/oder Wartungspersonal angezeigt werden.
  • Z.B. kann die Vorrichtung mindestens eine Kommunikationseinrichtung, beispielsweise eine drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationseinrichtung, aufweisen. Diese kann z.B. zum Übertragen der Profildaten, von Informationen zur Position und/oder Orientierung und/oder weiterer Informationen dienen. Weiter ist vorstellbar, dass die Vorrichtung bereits eine Auswerteeinrichtung umfasst, die zur Bestimmung der mindestens einen Eigenschaft ausgebildet ist. In diesem Fall kann auch die bestimmte Eigenschaft und gegebenenfalls eine unerwünschte Abweichung über die Kommunikationseinrichtung übertragen werden.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Vorderansicht eines Schienenfahrzeugs,
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs, und
    Fig. 3
    eine schematische Detailansicht einer Gleislagebestimmungseinrichtung.
  • Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
  • In Fig. 1 ist eine schematische Vorderansicht eines Schienenfahrzeugs 4 mit zwei Gleislagebestimmungseinrichtungen 1a, 1b dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber nur die Positioniereinrichtungen 11 und insbesondere deren ortsfeste Teile 11a und beweglichen Teile 11b dargestellt sind. Die Gleislagebestimmungseinrichtungen 1a, 1b sind hierbei entlang einer Fahrzeugquerrichtung yf auf gegenüberliegenden Seiten des Wagenkastens 14 des Schienenfahrzeugs 4 angeordnet. Die Ausbildung der Gleislagebestimmungseinrichtungen 1a, 1b ist detailliert in Fig. 3 dargestellt und in der entsprechenden Beschreibung beschrieben. Die Gleislagebestimmungseinrichtungen 1a, 1b sind hierbei Teil einer Vorrichtung 19 zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung des Schienenfahrzeugs 4.
  • Weiter dargestellt sind Räder 17 des Schienenfahrzeugs 4, die auf Schienen 3 laufen. Die Räder 17 können hierbei an einem Drehgestell 18 (siehe Fig. 2) des Schienenfahrzeugs 4 befestigt sein. Fährt das Schienenfahrzeug 4 eine Kurve, so verändert sich zumindest die relative Lage zwischen einem Wagenkasten 14 des Schienenfahrzeugs 4 und den Gleisen 3. Um zu verhindern, dass durch diese Veränderung der relativen Lage die Gleise 3 aus den Erfassungsbereichen 5 der Laserscanner 6 und den Erfassungsbereichen 7 der Kameras 6 der Gleislagebestimmungseinrichtungen 1a, 1b herausbewegen, können die Laserscanner 2 und die Kamera 6 der jeweiligen Vorrichtungen 1 durch die Positioniereinrichtungen 11 derart bewegt werden, dass die Schienen 3 in den Erfassungsbereichen 5, 7 verbleiben oder erneut in diese hineinbewegt werden.
  • Hierbei dient eine erste Gleislagebestimmungseinrichtung 1a zur Erfassung einer ersten Schiene 3a und eine weitere Gleislagebestimmungseinrichtung 1b zur Erfassung einer weiteren Schiene 3b.
  • Die Erfassung der Profile sowohl der ersten Schiene 3a als auch der weiteren Schiene 3b ermöglicht weiterhin die Erfassung einer Position und/oder Orientierung einer Gleismitte, insbesondere einer Mittellinie zwischen den Gleisen 3. Diese Gleismitte bzw. Mittellinie kann als Referenzpunkt bzw. Referenzlinie für eine Lichtraummessung durch weitere Systeme, insbesondere durch weitere Erfassungseinrichtungen der Vorrichtung 19 zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung des Schienenfahrzeugs 4, dienen. Auch kann aber eine Mittellinie einer Schiene 3a, 3b des Gleises 3 als Referenzlinie dienen. Selbstverständlich kann die Position und Orientierung der Gleismitte entsprechend den vorhergehenden Ausführungen ebenfalls relativ zu dem globalen Referenzkoordinatensystem bestimmt und gegebenenfalls gespeichert werden.
  • Weiter dargestellt ist die Vorrichtung 19 zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung des Schienenfahrzeugs 4. Die Vorrichtung 19 umfasst eine 3D-Bilderfassungseinrichtung, die als Stereokamerasystem ausgebildet ist, wobei das Stereokamerasystem eine erste 2D-Kamera des Stereokamerasystems 20a und eine weitere 2D-Kamera 20b des Stereokamerasystems umfasst. Schematisch ist ein Erfassungsbereich 21 der 3D-Bilderfassungseinrichtung dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Erfassungsbereich 21 zumindest einen Teil der Fahrzeugumgebung, der sich räumlich vor dem und seitlich des Schienenfahrzeugs 4 befindet, umfasst.
  • Weiter umfasst die Vorrichtung 19 eine Rotationslaserscan-Einrichtung 22. Ein von dieser Rotationslaserscan-Einrichtung 22 erzeugter Laserstrahl 23 (siehe Fig. 2) zur Abtastung der Fahrzeugumgebung rotiert hierbei um eine Achse, die parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung xf (siehe Fig. 2) orientiert ist. Eine Richtung des Laserstrahls 23 kann auch Anteile in Fahrzeuglängsrichtung xf enthalten. Ein nicht dargestellter Erfassungsbereich der Rotationslaserscan-Einrichtung 22 umfasst ebenfalls zumindest einen Teil der Fahrzeugumgebung, der sich räumlich vor dem und seitlich des Schienenfahrzeugs 4 befindet.
  • Weiter umfasst die Vorrichtung 19 eine erste 2D-Kamera 24 und eine weitere 2D-Kamera 25, wobei schematisch Erfassungsbereiche 26, 27 dieser 2D-Kameras 24, 25 dargestellt sind. Die Erfassungsbereiche 26, 27 der 2D-Kameras 24, 25 umfassen jeweils zumindest einen Teil der Fahrzeugumgebung, der sich seitlich des Schienenfahrzeugs 4 befindet, wobei die Erfassungsbereiche 26, 27 verschiedene Seitenbereiche des Schienenfahrzeugs 4 umfassen.
  • Es ist dargestellt, dass die 2D-Kameras 20a, 20b des Stereokamerasystems, die Rotationslaserscan-Einrichtung 22 und die 2D-Kameras 24, 25 an einer Fahrzeugfront des Schienenfahrzeugs 4 angeordnet sind. Insbesondere sind die 2D-Kameras 20a, 20b des Stereokamerasystems, die Rotationslaserscan-Einrichtung 22 und die 2D-Kameras 24, 25 im Dachbereich des Schienenfahrzeugs 4 angeordnet.
  • Weiter dargestellt ist die Fahrzeugquerrichtung yf und eine Fahrzeugvertikalrichtung zf, die ein Fahrzeugkoordinatensystem ausbilden.
  • Weiter dargestellt ist eine Inertialeinheit 16 zur globalen Referenzierung eines Fahrzeugkoordinatensystems und somit auch der Position und Orientierung der 2D-Kameras 20a, 20b des Stereokamerasystems, der Rotationslaserscan-Einrichtung 22 und der 2D-Kameras 24, 25 der von diesen erzeugten Profildaten und Bilddaten.
  • In Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs 4 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 19 dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass Räder 17 an einem Drehgestell 18 angeordnet sind. Die Räder 17 laufen auf Schienen 3. An einer Unterseite 15 eines Wagenkastens 14 des Schienenfahrzeugs 4 ist eine Gleislagebestimmungseinrichtung 1 mit einer Positioniereinrichtung 11, die einen ortsfesten Teil 11a und einen beweglichen Teil 11b aufweist, angeordnet. Die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 kann hierbei wie die in Fig. 3 beschriebene Gleislagebestimmungseinrichtung 1 ausgebildet sein. Weiter dargestellt ist eine Fahrzeuglängsrichtung xf und eine Fahrzeugvertikalrichtung zf.
  • Weiter dargestellt ist eine Vorrichtung 19 zur Erfassung der Fahrzeugumgebung um das Schienenfahrzeug 4 herum, wobei nur eine Rotationslaserscan-Einrichtung 22 und ein exemplarischer von der Rotationslaserscan-Einrichtung emittierter Laserstrahl 23 dargestellt ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 19 ermöglicht die Bestimmung einer Gleismitte sowie die Bestimmung eines Lichtraumprofils. Somit ist die Bestimmung der Informationen zum verfügbaren lichten Raum relativ zu der Gleismitte möglich.
  • In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Gleislagebestimmungseinrichtung 1 dargestellt. Die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 umfasst eine als zweidimensionalen Laserscanner 2 ausgebildete Profilerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Querprofils einer Schiene 3 eines Gleises für ein Schienenfahrzeug 4. Schematisch dargestellt ist ein Erfassungsbereich 5 des Laserscanners 2. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine als Kamera 6 ausgebildete Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung 1. Ebenfalls schematisch dargestellt ist ein Erfassungsbereich 7 der Kamera 6. Die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 umfasst weiter zwei Beleuchtungseinrichtungen 8, wobei schematisch ebenfalls Beleuchtungsbereiche 9 der Lichtquellen dargestellt sind. Weiter umfasst die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 einen Abstandssensor 10.
  • Weiter dargestellt ist ein Spiegel 13 zur Führung der von dem Laserscanner 2 ausgestrahlten und zu empfangenden Lichtstrahlen. Auch der Spiegel 13 ist am beweglichen Teil 11b, insbesondere im Gehäuse 12, angeordnet.
  • Der Spiegel 13 bildet hierbei das vorhergehend beschriebene Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung aus. Der Spiegel 13 kann hierbei insbesondere verschiebbar, also mit einer oder mehreren Translationsbewegungen bewegbar, und verdrehbar, also mit einer oder mehreren Rotationsbewegungen bewegbar, sein.
  • Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, den Laserscanner 2 derart anzuordnen, dass dieser mit seinem Erfassungsbereich 7 nicht hin zur Schiene 3, sondern quer zur Schiene 3 ausgerichtet ist. Hierdurch kann ein Bauraum der Gleislagebestimmungseinrichtung 1, insbesondere eine Höhe entlang einer Vertikalrichtung zf des Schienenfahrzeugs 4, minimiert werden.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst weiter eine Positioniereinrichtung 11. Die Positioniereinrichtung 11 umfasst einen ortsfesten Teil 11a und einen relativ zum ortsfesten Teil 11a bewegbaren beweglichen Teil 11b. Der bewegliche Teil 11b kann über einen beweglichen Schliltten am ortsfesten Teil 11c befestigt sein. Der bewegliche Teil 11b umfasst ein Gehäuse 12 oder weist dieses auf. Der bewegliche Teil 11b kann weiter eine Trägereinrichtung umfassen bzw. ausbilden. Somit kann das Gehäuse 12 auch als Trägergehäuse bezeichnet werden. Am beweglichen Teil 11b, insbesondere innerhalb des Gehäuses 12, ist der Laserscanner 2, die Kamera 6, die Beleuchtungseinrichtungen 8 sowie der Abstandssensor 10 angeordnet. Selbstverständlich ist eine Anordnung des Abstandssensors 10 außerhalb des Trägergehäuses 12 denkbar. Hierbei kann zumindest ein Teil des Abstandssensors 10 außerhalb einer Außenwand des Trägergehäuses 12 angeordnet sein.
  • Das Gehäuse 12 kann hierbei entsprechende Öffnungen, insbesondere an einer Unterseite des Gehäuses 12 aufweisen, um die Erfassung und/oder Beleuchtung einer Schiene 3 aus dem Gehäuse 12 heraus, also aus einem Innenvolumen des Gehäuses 12, zu ermöglichen.
  • Es ist dargestellt, dass der Laserscanner 2 und die Kamera 6 derart an der Positioniereinrichtung 11 befestigt sind, dass sich die Erfassungsbereiche 5, 7 überschneiden und jeweils die Schiene 3 umfassen. Die Beleuchtungseinrichtungen 8 sind hierbei derart an der Positioniereinrichtung 11 angeordnet, dass die Beleuchtungsbereiche 9 sich ebenfalls mit den Erfassungsbereichen 5, 7 überschneiden und somit die Schiene 3 ausleuchten.
  • Nicht dargestellt ist ein Koordinatensystem der Positioniereinrichtung 11, welches z.B. ortsfest relativ zum beweglichen Teil 11b angeordnet sein kann. Eine Position und/oder Orientierung des Laserscanners 2, der Kamera 6 und der Beleuchtungseinrichtungen 8 relativ zu dem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung 11 kann hierbei einstellbar sein. Insbesondere kann eine gewünschte Position und/oder Orientierung zeitlich vor einem Betrieb der Gleislagebestimmungseinrichtung 1, insbesondere vor einem Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs 4, eingestellt werden, wobei während des Betriebes der Gleislagebestimmungseinrichtung 1 diese Position und/oder Orientierung unverändert bleibt.
  • Auch eine Position und/oder Orientierung des Spiegels 13 relativ zu dem Koordinatensystem der Positioniereinrichtung 11 kann hierbei veränderlich, insbesondere aktorgestützt veränderbar, sein. Eine Veränderung kann hierbei insbesondere auch während eines Betriebs der Gleislagebestimmungseinrichtung 1, insbesondere während eines Fahrbetriebs des Schienenfahrzeugs 4, insbesondere während eines Betriebs des Laserscanners 2 erfolgen.
  • Der ortsfeste Teil 11a der Positioniereinrichtung 11 kann beispielsweise Teile eines Linearantriebes umfassen, insbesondere einen Schrittmotor zum Antrieb des beweglichen Teils 11b. Weiter kann die Positioniereinrichtung Führungsmittel zur Linearführung des beweglichen Teils 11b relativ zum ortsfesten Teil 11a umfassen oder ausbilden. Somit wird durch die Positioniereinrichtung 11 ein Linearantrieb bereitgestellt.
  • Es ist dargestellt, dass die Positioniereinrichtung 11, insbesondere der ortsfeste Teil 11a, an einem Wagenkasten 14, insbesondere an einer Unterseite des Wagenkastens 14, des Schienenfahrzeugs 4 befestigt ist.
  • Weiter dargestellt ist ein Fahrzeugkoordinatensystem, wobei eine Fahrzeugquerrichtung yf und eine Fahrzeugvertikalrichtung zf dargestellt ist. Eine Fahrzeuglängsrichtung xf (siehe Fig. 2) ist in Fig. 1 orthogonal zur Zeichenebene orientiert und auf einen Betrachter zu orientiert. Die Positioniereinrichtung 11 ist hierbei derart ausgebildet und an dem Schienenfahrzeug 4 angeordnet, dass der bewegliche Teil 11b, insbesondere der Laserscanner 2, entlang einer geradlinigen Trajektorie bewegbar ist, wobei die geradlinige Trajektorie parallel zur Fahrzeugquerrichtung yf orientiert ist.
  • Hierbei kann die Fahrzeuglängsrichtung xf parallel zu einer Rollachse des Schienenfahrzeugs 4, die Fahrzeugquerrichtung yf parallel zu einer Fahrzeugnickachse des Schienenfahrzeugs 4 und die Fahrzeugvertikalrichtung zf parallel zu einer Fahrzeuggierachse des Schienenfahrzeugs 4 orientiert sein.
  • Der Abstandssensor 10 erfasst einen Abstand des beweglichen Teils 11b von einem Referenzabschnitt des Schienenfahrzeugs 4, insbesondere einem Abschnitt des Wagenkastens 14. Hierdurch kann kontinuierlich eine Position und/oder Orientierung der Positioniereinrichtung 11, insbesondere des beweglichen Teils 11b, und somit eine Position und Orientierung des Laserscanners 2, der Kamera 6 und der weiteren Teile der Gleislagebestimmungseinrichtung 1, relativ zum Fahrzeugkoordinatensystem erfasst werden.
  • Der Abstandssensor 10 oder ein weiterer, nicht dargestellter, Abstandssensor kann alternativ oder kumulativ einen Abstand zwischen den beiden in Fig. 1 dargestellten Vorrichtungen 1a, 1b, insbesondere einen Abstand zwischen den beweglichen Teilen 11b der Positioniereinrichtung 11 der beiden Vorrichtungen 1a, 1b erfassen.
  • Weiter umfasst die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 eine als Inertialeinheit 16 ausgebildete Lagebestimmungseinrichtung des Schienenfahrzeugs 4. Diese entspricht der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Inertialeinheit 16 der Vorrichtung 19. Diese ermöglicht eine Bestimmung einer Position und/oder Orientierung des Schienenfahrzeugs 4 in einem nicht dargestellten globalen Referenzkoordinatensystem. Dies wiederum ermöglicht eine Bestimmung der Lage des Laserscanners 2, der Kamera 6 und der weiteren Teile der Gleislagebestimmungseinrichtung 1 und insbesondere der von dem Laserscanner 2 erzeugten Profildaten und der von der Kamera 6 erzeugten Bilddaten relativ zu dem globalen Referenzkoordinatensystem.
  • Das Trägergehäuse 12 kann durch eine nicht vollständig dargestellte Lineareinheit translatorisch bewegt werden, um das Gehäuse 11 und somit den Laserscanner 2 und die Kamera 6 dem sich relativ zum Wagenkasten 14 bewegenden Schienenprofil nachzuführen. Das Trägergehäuse 12 kann hierbei Teil der Lineareinheit sein oder an einem Teil, insbesondere dem beweglichen Teil 11b, der Lineareinheit befestigt sein. Durch den Spiegel 13 kann eine Position und/oder Orientierung des Erfassungsbereichs 5 verändert werden. Hierdurch können in vorteilhafter Weise verschiedene Abstände zwischen Wagenkasten 14, Gehäuse 12 und Oberkante der Schiene 3, beispielsweise bei verschiedenen Schienenfahrzeugen 4, berücksichtigt werden. Selbstverständlich ist auch eine Ausführungsform vorstellbar, bei der der Laserscanner 2 derart ausgerichtet ist, dass die Schiene 3 unmittelbar, also ohne Spiegel 13, im Erfassungsbereich 5 des Laserscanners 2 liegt.
  • Die von der als Kamera 6 ausgebildeten Bilderfassungseinrichtung der Gleislagebestimmungseinrichtung 1 erzeugten Abbilder bzw. Bilddaten können hierbei mit bekannten Bildverarbeitungsalgorithmen verarbeitet werden. Hierbei kann insbesondere eine Orientierung des beweglichen Teils 11b der Positioniereinrichtung 11 relativ zur Schiene 3 bildbasiert, also durch Auswertung der Bilddaten, bestimmt werden. Durch Auswertung der Bilddaten kann aber auch eine Fehldetektion oder -funktion des Laserscanners 2 erkannt werden.
  • Die Vorrichtung 19 und insbesondere auch die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 kann an einem Wagenkasten einer beliebigen Straßen-, U- oder Voll-Bahn angebracht werden.
  • Insgesamt ermöglicht die Gleislagebestimmungseinrichtung 1 neben der Bestimmung der Gleislage die Bestimmung oder Erfassung einer Spurweite, eines Radius, einer Vertikalkrümmung sowie einer Gradiente der Schiene bzw. des Gleises. Weiterhin kann auch ein Schienenprofil und dessen Qualität bestimmt werden.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung eines Schienenfahrzeugs (4), wobei die Vorrichtung (19) mindestens eine erste Bilderfassungseinrichtung umfasst, wobei die erste Bilderfassungseinrichtung als 3D-Bilderfassungseinrichtung ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung (19) mindestens eine Gleislagebestimmungseinrichtung (1, 1a, 1b) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gleislagebestimmungseinrichtung (1, 1a, 1b) mindestens eine Profilerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Profils mindestens einer Schiene (3, 3a, 3b) des Gleises umfasst, wobei die Gleislagebestimmungseinrichtung (1, 1a, 1b) mindestens eine Positioniereinrichtung (11) umfasst, wobei die mindestens eine Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung (11) mit einer geradlinigen Bewegung entlang einer Trajektorie bewegbar ist, die parallel zu einer Fahrzeugquerachse des Schienenfahrzeugs (4) orientiert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (19) mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung umfasst, wobei die mindestens eine weitere Bilderfassungseinrichtung als 2D-Bilderfassungseinrichtung ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (19) mindestens eine Laserscanner-Einrichtung umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserscan-Einrichtung als Rotationslaserscan-Einrichtung (22) ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (19) mindestens eine Lagebestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer absoluten Position und/oder Orientierung des Schienenfahrzeugs (4) umfasst.
  6. Schienenfahrzeug, umfassend mindestens eine Vorrichtung (19) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung (19) an dem Schienenfahrzeug (4) befestigt ist.
  7. Verfahren zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung eines Schienenfahrzeugs (4), wobei die Fahrzeugumgebung durch mindestens eine erste Bilderfassungseinrichtung abgebildet wird, wobei die erste Bilderfassungseinrichtung als 3D-Bilderfassungseinrichtung ausgebildet ist, wobei zusätzlich durch eine Gleislagebestimmungseinrichtung eine Gleislage eines Gleises für das Schienenfahrzeug (4) bestimmt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gleislagebestimmungseinrichtung (1, 1a, 1b) mindestens eine Profilerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Profils mindestens einer Schiene (3, 3a, 3b) des Gleises umfasst, wobei die Gleislagebestimmungseinrichtung (1, 1a, 1b) mindestens eine Positioniereinrichtung (11) umfasst, wobei die mindestens eine Profilerfassungseinrichtung durch die Positioniereinrichtung (11) mit einer geradlinigen Bewegung entlang einer Trajektorie bewegbar ist, die parallel zu einer Fahrzeugquerachse des Schienenfahrzeugs (4) orientiert ist.
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