EP3523176B1

EP3523176B1 - Verfahren, vorrichtung und bahnfahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug, zur gefahrensituationserkennung im bahnverkehr, insbesondere im schienenverkehr

Info

Publication number: EP3523176B1
Application number: EP17840478.6A
Authority: EP
Inventors: Andreas Schönberger; Andreas Schaefer-Enkeler
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2026-04-29
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: RU2745531C2; RU2019119850A; RU2019119850A3; EP3523176A1; WO2018104460A1; CN110023171A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr, insbesondere im Schienenverkehr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr, insbesondere im Schienenverkehr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11 und ein Bahnfahrzeug zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr, insbesondere ein Schienenfahrzeug zur Gefahrensituationserkennung im Schienenverkehr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 26.
Bahnfahrzeuge sind als Bestandteil einer modernen Verkehrsinfrastruktur spurgebundene Verkehrs- und Transportmittel, die sich beispielsweise rollend auf oder unter von einer oder zwei Leitschienen (Gleisen), schwebend über oder unter einem Magnetfeld oder hängend an Stahlseilen fortbewegen. Von den genannten spurgebundenen Verkehrs- und Transportmittel sind Schienenfahrzeuge, die auf einem Rad-Schiene-System basieren, die entweder einen eigenen Fahrantrieb (Triebwagen) oder von einer Lokomotive gezogen oder geschoben werden und bei denen überwiegend Stahlräder mit einem Spurkranz auf zwei Stahlschienen bzw. Gleisen geführt werden, am weitesten verbreitet.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Bahnfahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr, insbesondere im Schienenverkehr anzugeben, mit dem bzw. der Gefahrensituationen im Bahnverkehr, wenn Bahnfahrzeuge auf Bahnstrecken im Bahnnetz unterwegs sind, respektive Gefahrensituationen im Schienenverkehr, wenn Schienenfahrzeuge auf Schienenstrecken im Schienennetz unterwegs sind, automatisch erkannt werden.
Aus dem Dokument DE 10 2014 206 473 A1 ist ein Verfahren zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr basierend auf einer Bildauswertung bekannt.
Das automatische Erkennen von Gefahrensituationen im Bahnverkehr, insbesondere im Schienenverkehr, was Gegenstand der vorliegenden Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081841 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104460 A1 ) und der dazu prioritätsbegründenden DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224358.6 ) ist, ist im Hinblick auf ein zukünftiges automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren von Bahnfahrzeugen im Bahnverkehr respektive Schienenfahrzeugen im Schienenverkehr ein unabdingbares MUSS.
So ist es für das automatisierte oder unterstütze Fahren von Schienenfahrzeugen notwendig, Gefahrensituationen auf Bahnsteigen, oder im Bereich von Bahnübergängen oder in ähnlichen Bereichen zu erkennen (im Weiteren "Gefahrensituationen auf Bahnsteigen oder ähnlich") und in einer solchen Gefahrensituation entsprechend der betrieblichen Regeln zu verfahren, z.B. durch Ausgeben eines Warntons, akustischen oder optischen Warnzeichens.
Es ist aber nicht nur der Aspekt der Automatischen Gefahrensituationserkennung der für das zukünftige automatisierte (autonome) oder unterstützte Fahren von Bedeutung ist, sondern auch die nachfolgenden Aspekte, die allesamt mehr oder weniger in einem technischen Kontext mit der vorliegenden Patentanmeldung stehen und deshalb aufgeführt und deren Inhalte vor diesem Hintergrund zu berücksichtigen und ggf. sogar zu inkludieren sind.
Es handelt sich um die Aspekte:

1) Das automatische Erkennen von Signalen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2017/174155 A1 ) und der darin offenbarten technischen Lehre.
2) Das automatische Erkennen von Fahrspuren/Gleisen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224335.7 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081890 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104477 A1 ) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
3) Das automatische Erkennen von Hindernissen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224344.6 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081834 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104454 A2 ) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
4) Das alternative Bestimmen von Positionen im Schienenverkehr, wenn eine herkömmliche satellitengestützte Positionsbestimmung versagt oder unzureichend ist, gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224355.1 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081784 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104427 A1 ) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
5) Das Durchführen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081845 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104462 A1 ) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.

Die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe wird ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Gefahrensituationserkennungsverfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Darüber hinaus wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 11 definierten Gefahrensituationserkennungsvorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 11 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterhin wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 26 definierten Bahnfahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 26 angegebenen Merkmale gelöst.
Die der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 11 und 26 zugrundeliegende Idee besteht darin,
auf Basis von mehreren Bildern eines in Bezug auf seine Ortskoordinaten und durch potentielle Gefahrensituationen im Bahnverkehr bekannten, teilweise entlang einer Bahnstrecke eines Bahnnetzes angeordneten Gefahrenbereichs in einem in den Bildern jeweils markierten Bildbereich, der in Bezug auf den bildlich dargestellten Gefahrenbereich einen Teilbereich zeigt, der als kritisch eingestuft wird, durch Mustervergleich überprüft wird, ob sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich befinden.
Darüber hinaus ist es gemäß der Ansprüche 2 und 12 von Vorteil, wenn

zusätzlich auf der Basis von mehreren, den kritischen Teilbereich repräsentierenden Bildern die Bilder und Teilbereich-Bilder unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstands zum Gefahrenbereich auf eine gleiche Größe umgerechnet werden, ein Aktivitätsindex durch das Erkennen von Bewegungen der Personen und/oder Gegenstände in dem Gefahrenbereich berechnet wird und
der berechnete Aktivitätsindex mit einem gespeicherten Schwellwert verglichen wird.

Das Grundprinzip der Erfindung ist es dabei, Gefahrensituationen in bekannten Gefahrenbereichen des Bahnverkehrs, z.B. auf Bahnsteigen im Bahnhofsbereich, beschrankten oder unbeschrankten Bahnübergängen oder dergleichen, durch iterative Bildanalyse in Kombination mit bekannten Metadaten über die Gefahrenbereiche, wie z.B. Bahnsteige, Bahnübergänge, etc., zu erkennen.
Ziel dabei ist es, einen Beitrag zum vollautomatisierten Fahren ohne zusätzliche Investitionen in die Streckeninfrastruktur zu ermöglichen.
Die automatisierte Erkennung von Gefahrensituationen in Gefahrenbereichen des Bahnverkehrs, z.B. auf Bahnsteigen im Bahnhofsbereich, beschrankten oder unbeschrankten Bahnübergängen oder dergleichen, lässt sich in vorteilhafter Weise zumindest teilweise durch folgende Schritte erreichen:

1. In einem ersten Schritt werden bei der Einfahrt in einen Bahnhofsbereich mit Bahnsteigen oder dem sich Nähern eines Bahnübergangs [dem Bahnfahrzeug/Schienenfahrzeug sind die diesbezüglichen Ortskoordinaten auf Basis von GPS-Daten oder Positionsbestimmungsdaten gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224355.1 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081784 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104427 A1 ) bekannt, die gemäß der darin jeweils offenbarten technischen Lehre ermittelt werden] mit Hilfe von mindestens einem Bildaufzeichnungs-/Bildakquisiti-onsgerät (z.B. ein oder mehrere Geräte wie Videokameras, Lasersensoren, Wärmebildkameras, Radar, andere Bildakquisitionsgeräte, etc.) eine Vielzahl von Bildern vom Bahnfahrzeug aus, z.B. aus Perspektive des Triebwagenführers, erfasst bzw. aufgenommen.

Die mehrfache Ausführung ist vor allem für Redundanzzwecke relevant.

a. In einer Abwandlung oder Weiterbildung, Erweiterung der Erfindung können aber auch Bilder von mehreren Bildaufzeichnungsgeräten bzw. Bildakquisitionsgeräten der gleichen Art (z.B. zwei Videokameras) zur wechselseitigen Validierung und Synthese der Ergebnisse verwendet werden.
b. In einer weiteren Abwandlung oder Weiterbildung, Erweiterung der Erfindung können aber auch Bilder von mehreren Bildaufzeichnungsgeräten bzw. Bildakquisitionsgeräten unterschiedlicher Art (z.B. eine Videokamera und eine Wärmebildkamera) zur wechselseitigen Validierung und Synthese der Ergebnisse verwendet werden.

2. In einem zweiten Schritt wird in dem jeweiligen Bild ein Bildbereich markiert, der einen besonders kritischer (hochkritischer) Bereich (z.B. im Fall des Bahnsteigs der Bereich zwischen Bahnsteigkante und dem durch eine weiße Linie begrenztem Sicherheitsstreifen, ca.2m von der Bahnsteigkante entfernt) des Gefahrenbereichs zeigt.
Variante 1: Diese Bereiche sind aus früheren Initialisierungsfahrten bekannt, für die pro jeweiliger Position des Bahnfahrzeugs/Schienenfahrzeugs im Bahnhofsbereich die jeweils (hochkritischen) besonders kritischen Bereiche der Gefahrenbereiche markiert wurden (macht man zweimal von der gleichen Stelle aus bei der Einfahrt in den Bahnhofsbereich mit dem Bahnsteig ein Bild, so bleibt der kritische Bereich jeweils der gleiche). In diesem Zusammenhang wird auf das automatische Erkennen von Signalen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2017/174155 A1 ) und der darin offenbarten technischen Lehre verwiesen, wo bezüglich der Signalerkennung in vergleichbarer Weise vorgegangen wird.
Variante 2: Es wird zunächst die befahrene Fahrspur/das befahrene Gleis erkannt. Ausgehend von der befahrenen Fahrspur/dem befahrenen Gleis wird die Bahnsteigkante als Rand des Gefahrenbereichs erkannt sowie der Abstand des Fahrzeugs vom Bahnsteig bzw. dem Gefahrenbereich und schließlich der (hochkritische) besonders kritische Bereich relativ zur Bahnsteigkante bzw. zum Rand des Gefahrenbereichs. In diesem Zusammenhang wird auf das Durchführen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081845 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104462 A1 ) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.
3. In einem dritten Schritt wird auf der Basis der gewonnenen Bilder für den hochkritischen Bereich geprüft, ob sich vorzugsweise Personen und/oder bewegbare Gegenstände darin befinden. Dies geschieht durch ein Mustervergleich (Pattern-Matching).
Sofern sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände im hochkritischen Bereich befinden, soll ein akustisches Signal abgegeben werden.
Fall 1: Es wird ein Positiv-Matching angewendet, d.h. Personen und/oder bewegbare Gegenstände werden erkannt.
Fall 2: Es wird ein Negativ-Matching angewendet, d.h. es werden temporäre Veränderungen in der Struktur des Gefahrenbereichs erkannt, so wird z.B. die Unterbrechung des regelmäßigen Bahnsteigmusters (z.B. Steinfliesen, weiße Linie) geprüft.
4. In einem vierten Schritt werden zusätzlich für den (hochkritischen) besonders kritischen Teilbereich des Gefahrenbereichs in kurzen zeitlichen Abständen mehrere Bilder aufgenommen.
Danach werden diese Bilder unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstands zum Bahnsteig bzw. zum Rand des Gefahrenbereichs auf die gleiche Größe umgerechnet. Danach wird ein Aktivitätsindex durch Erkennung der Bewegungen von Personen und/oder bewegbare Gegenstände auf dem Bahnsteig (z.B. spielende oder tobende Kinder) berechnet. Übersteigt dieser Aktivitätsindex einen Schwellwert, so soll entsprechend der betrieblichen Regeln verfahren werden, z.B. durch Ausgeben/Abgeben eines Warntons (z.B. Pfeifton), eines akustischen oder optischen Warnzeichens.
Durch die vorstehend skizzierte iterative Bildanalyse von Gefahrenbereichen im Bahnverkehr/Schienenverkehr, z.B. auf Bahnsteigen im Bahnhofsbereich, beschrankten oder unbeschrankten Bahnübergängen oder dergleichen, in Verbindung mit Metadaten über diese Gefahrenbereiche kann erreicht werden, dass:

Personen und/oder bewegbare Gegenstände im (hochkritischen) besonders kritischen Teilbereich des Gefahrenbereichs erkannt werden und Reaktionen entsprechend der betrieblichen Regeln eingeleitet werden können, z.B. Ausgabe/Abgabe eines Warntons (z.B. Pfeifton), eines akustischen oder optischen Warnzeichens.
Personen und/oder bewegbare Gegenstände mit zu hoher Bewegungsrate (z.B. tobende Kinder) im (hochkritischen) besonders kritischen Teilbereich des Gefahrenbereichs erkannt werden und Reaktionen entsprechend der betrieblichen Regeln eingeleitet werden können, z.B. Abgeben eines Warnpfiffs, Warnsignals etc.
Personen bei ungünstigen Sichtbedingungen zuverlässiger erkannt werden können als durch Triebfahrzeugführer.
Triebfahrzeugführer nicht mehr für das Erkennen von Gefahrensituationen auf Bahnsteigen oder ähnlich benötigt werden, so dass unabhängig von deren Verfügbarkeit gefahren werden kann.

Im Zuge einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können in Bezug auf die Gefahrensituationserkennungsvorrichtung nach Anspruch 11 noch folgende zusätzlichen Komponenten - a) bis c) für das Bildaufzeichnungsgerät (z.B. das Bildakquisitionsgerät) - verwendet werden:

a. Eine Korrekturkomponente gemäß Anspruch 21, die Wetter- und Helligkeitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials mit einbezieht. Damit kann beispielsweise bei starkem Nebel, die Auswertung von Videobildern auf die ersten 50 Meter vor dem Bahnfahrzeug bzw. Schienenfahrzeug begrenzt werden und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechend gedrosselt werden.
b. Eine Brennweiteveränderungskomponente gemäß Anspruch 22, die in Abhängigkeit von der Umgebung (z.B. Bahnhof, Stadtgebiet, Land, etc.) den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstützen. Zum Beispiel können dann sowohl Aufnahmesituationen auf freier Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzeitig reagieren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden. Darüber hinaus kann mit der Brennweiteveränderungskomponente in Abhängigkeit vom Abstand zum Gefahrenbereich der richtige Aufnahmewinkel gewählt werden, um so die mehrfache Auswertung des Gefahrenbereichs optimal zu unterstützen.
c. Eine Beleuchtungskomponente gemäß Anspruch 23, beispielsweise ein Scheinwerfer der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, durch welche sich die Qualität des von dem Bildaufzeichnungsgerät bzw. Bildakquisitionsgerät bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.

Darüber hinaus ist es möglich, dass die Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV als eine virtuelle Maschine im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausgebildet ist und funktioniert.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der FIGUREN 1 bis 3. Diese zeigen:

FIGUR 1 eine bahnfahrzeugbasierte Erkennung einer Gefahrensituation, wenn sich ein Bahnfahrzeug einem Bahnsteig als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert,
FIGUR 2 in Anlehnung an das in der FIGUR 1 gezeigte Szenario der bahnfahrzeugbasierten Erkennung einer Gefahrensituation, wenn sich ein Bahnfahrzeug einem beschrankten Bahnübergang als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert,
FIGUR 3 einen prinzipiellen Aufbau einer Gefahrensituationserkennungsvorrichtung für die gemäß der FIGUREN 1 und 2 bahnfahrzeugbasierte Gefahrensituationserkennung am Bahnsteig und am Bahnübergang.

FIGUR 1 zeigt eine bahnfahrzeugbasierte Erkennung einer Gefahrensituation im Bahnverkehr BVK, wenn auf einer abschnittsweise dargestellten Bahnstrecke BST eines Bahnnetzes BNE, z.B. im Umkreis eines Bahnhofs, ein Bahnfahrzeug BFZ sich auf einer Fahrspur FS der Bahnstrecke BST einem Bahnsteig BSG als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die fahrspurbezogene Bahnstrecke BST des Bahnnetzes BNE eine Schienenstrecke SST eines Schienennetzes SNE, auf dem im Schienenverkehr SVK zur Gefahrensituationserkennung ein Schienenfahrzeug SFZ auf einem Gleis GL unterwegs ist und sich dem Bahnsteig BSG nähert. An die Stelle des dargestellten Schienenverkehrs SVK mit dem auf der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE fahrenden Schienenfahrzeugs SFZ ist aufgrund der eingangs geführter Diskussion auch jedes andere x-beliebige kurz- oder langstreckenbasierte Bahnverkehrssystem als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung denk- und vorstellbar. So käme ebenso z.B. ein Magnetschwebebahn-Verkehrssystem (Stw.: Transrapid, Maglev etc.) mit einer entsprechend vergleichbaren Infrastruktur, bestehend aus Bahnnetz, Bahnstrecke und Bahnfahrzeug, in Frage.
In dem in der FIGUR 1 dargestellten Schienenverkehrssystem ist in einem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ mit einem Triebführerstand TFS und integrierter Anzeigeeinrichtung AZE, in dem sich der Arbeitsplatz des Fahrzeugführers FZF befindet, für die schienenfahrzeugbasierte Erkennung einer möglichen Gefahrensituation eine Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV untergebracht. Die Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV beinhaltet hierfür ein Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das z.B. als gewöhnliche Videokamera, Lasersensor, Wärmebildkamera, Radar-Einrichtung, Infrarotkamera etc., ausgebildet ist und wegen Akquirierung von Bildern auch als Bildakquisitionsgerät bezeichnet wird.
Mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG sind, wenn sich das auf dem Gleis GL fahrende Schienenfahrzeug SFZ dem Bahnsteig BSG als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert, von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, z.B. aus der Perspektive des Triebwagenführers FZF in dem Triebführerstand TFS des Triebwagens TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, von einem in Bezug auf seine Ortskoordinaten und durch potentielle Gefahrensituationen im Schienenverkehr SVK bekannten, teilweise entlang der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE angeordneten Gefahrenbereich GB eine Vielzahl von den Gefahrenbereich GB repräsentierenden Bildern BI_GB erfassbar. Mit anderen Worten: Das Bildaufzeichnungsgerät BAZG erhält als Eingangsgrößen Informationen (z.B. in Form von Metadaten) über potentielle Gefahrensituationen/Gefahrenorte im Schienenverkehr SVK und dazu korrespondierende Ortskoordinaten und liefert nach/durch entsprechende Auslösung (Setzen eines Trigger) zu diesen Eingangsgrößen die den Gefahrenbereich GB repräsentierenden Bilder BI_GB als Ausgangsgrößen. In dem in der FIGUR 1 dargestellten Fall ist der von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG erfasste Gefahrenbereich GB Teil des Bahnsteigs BSG. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass der Gefahrenbereich GB den gesamten Bahnsteig BSG umfasst.
In den Bildern BI_GB des Gefahrenbereichs GB ist ein Bildbereich BIB enthalten, der in Bezug auf den bildlich dargestellten Gefahrenbereich GB einen Teilbereich TB_GB zeigt, der in Bezug auf mögliche Gefahren als besonders kritisch eingestuft wird. Im Fall des Bahnsteigs BSG ist dieser besonders kritische Bereich vorzugsweise die Fläche zwischen Bahnsteigkante und dem durch eine weiße Linie begrenztem Sicherheitsstreifen, der sich ca.2 Meter von der Bahnsteigkante entfernt befindet. Dies ist ein hochkritischer Teil des Gefahrenbereichs GB. Mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG werden darüber hinaus, wenn sich das auf dem Gleis GL fahrende Schienenfahrzeug SFZ dem Bahnsteig BSG als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert, auch eine Vielzahl von den kritischen Teilbereich TB_GB als einen hochkritischer Teil des Gefahrenbereichs GB repräsentierenden Bildern BI_TB erfasst.
Wie jetzt aufgrund der Bilder BI_GB des Gefahrenbereichs GB und/oder der Bilder BI_TB des (besonders) kritischen Teilbereich TB_GB die Gefahrensituationserkennung durchgeführt wird, wird später im Zusammenhang mit der Beschreibung von FIGUR 3 erläutert.
Wird jedoch unabhängig von der Art und Weise der Gefahrensituationserkennung von der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV eine Gefahrensituation auf dem Bahnsteig BSG erkannt, z.B. sich (bewegende) Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem Gefahrenbereich GB und/oder (Bewegende) Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem besonders kritischen (hochkritischen) Teilbereich TB_GB des Gefahrenbereichs GB, so wird von der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV ein Steuersignal SSI an eine Steuereinrichtung STE in dem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ übermittelt, worauf dann von dem Triebwagen TRW ein Warnsignal WSI ausgegeben wird. Dieses Warnsignal WSI ist beispielsweise ein Warnton (z.B. Pfeifton), ein akustisches Warnzeichen oder optisches Warnzeichen, das eine Reaktion entsprechend der betrieblichen Regeln im Schienenverkehr SVK darstellt.
FIGUR 2 zeigt eine bahnfahrzeugbasierte Erkennung einer Gefahrensituation im Bahnverkehr BVK, wenn auf einer abschnittsweise dargestellten Bahnstrecke BST eines Bahnnetzes BNE ein Bahnfahrzeug BFZ sich auf einer Fahrspur FS der Bahnstrecke BST einem beschrankten Bahnübergang BÜG als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert.
Die fahrspurbezogene Bahnstrecke BST des Bahnnetzes BNE ist auch hier wieder eine Schienenstrecke SST eines Schienennetzes SNE, auf dem im Schienenverkehr SVK zur Gefahrensituationserkennung ein Schienenfahrzeug SFZ auf einem Gleis GL unterwegs ist und sich dem Bahnsteig BSG nähert. An die Stelle des dargestellten Schienenverkehrs SVK mit dem auf der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE fahrenden Schienenfahrzeugs SFZ ist auch hier wieder aufgrund der eingangs geführter Diskussion auch jedes andere x-beliebige kurz- oder langstreckenbasierte Bahnverkehrssystem als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung denk- und vorstellbar. So käme ebenso z.B. ein Magnetschwebebahn-Verkehrssystem (Stw.: Transrapid, Maglev etc.) mit einer entsprechend vergleichbaren Infrastruktur, bestehend aus Bahnnetz, Bahnstrecke und Bahnfahrzeug, in Frage.
In dem in der FIGUR 2 dargestellten Schienenverkehrssystem ist auch hier wieder in dem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ mit dem Triebführerstand TFS und der integrierten Anzeigeeinrichtung AZE, in dem sich der Arbeitsplatz des Fahrzeugführers FZF befindet, für die schienenfahrzeugbasierte Erkennung einer möglichen Gefahrensituation die Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV untergebracht. Die Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV beinhaltet hierfür wieder das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das z.B. als gewöhnliche Videokamera, Lasersensor, Wärmebildkamera, Radar-Einrichtung, Infrarotkamera etc., ausgebildet ist.
Mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG sind, wenn sich das auf dem Gleis GL fahrende Schienenfahrzeug SFZ dem beschrankten Bahnübergang BÜG als eine in Bezug auf mögliche Gefahren kritische Zone nähert, von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, z.B. aus der Perspektive des Triebwagenführers FZF in dem Triebführerstand TFS des Triebwagens TRW und/oder aus der ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, von einem in Bezug auf seine Ortskoordinaten und durch potentielle Gefahrensituationen im Schienenverkehr SVK bekannten, teilweise entlang der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE angeordneten Gefahrenbereich GB eine Vielzahl von den Gefahrenbereich GB repräsentierenden Bildern BI_GB erfassbar. Mit anderen Worten: Das Bildaufzeichnungsgerät BAZG erhält als Eingangsgrößen Informationen (z.B. in Form von Metadaten) über potentielle Gefahrensituationen/Gefahrenorte im Schienenverkehr SVK und dazu korrespondierende Ortskoordinaten und liefert nach/durch entsprechende Auslösung (Setzen eines Trigger) zu diesen Eingangsgrößen die den Gefahrenbereich GB repräsentierenden Bilder BI_GB als Ausgangsgrößen. In dem in der FIGUR 2 dargestellten Fall umfasst der von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG erfasste Gefahrenbereich GB den gesamten beschrankten Bahnübergang BÜG.
Wird von der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV eine Gefahrensituation am beschrankten Bahnübergang BÜG erkannt, z.B. sich (bewegende) Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem Gefahrenbereich GB erkannt, so wird von der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV wieder das Steuersignal SSI an die Steuereinrichtung STE in dem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ übermittelt, worauf dann von dem Triebwagen TRW das Warnsignal WSI ausgegeben wird. Dieses Warnsignal WSI kann beispielsweise wieder ein Warnton (z.B. Pfeifton), ein akustisches Warnzeichen oder optisches Warnzeichen sein, das eine Reaktion entsprechend der betrieblichen Regeln im Schienenverkehr SVK darstellt.
FIGUR 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV für die gemäß der FIGUREN 1 und 2 bahnfahrzeugbasierte Gefahrensituationserkennung am Bahnsteig BSG und am Bahnübergang BÜG.
Ausgangspunkt für die Gefahrensituationserkennung bildet dabei gemäß den Ausführungen zu den FIGUREN 1 und 2 das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das bei einem entsprechenden Anstoß bzw. Trigger (vgl. die Ausführungen bei der Beschreibung der FIGUR 1) die Bilder BI_GB des Gefahrenbereichs GB und/oder der Bilder BI_TB des Teilbereich TB_GB für die Gefahrensituationserkennung erfasst. Wie dieser Anstoß bzw. Trigger erzeugt und dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG zugeführt wird, ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Das Bildaufzeichnungsgerät BAZG ist dazu vorzugsweise für die Ausrichtung auf das Bildobjekt schwenkbar ausgebildet.
Ferner ist es möglich und u.U. auch aus erfassungstechnischen Gründen sinnvoll, dass mehrere Bildaufzeichnungsgeräte BAZG gleicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, oder Geräte unterschiedlicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, Lasersensoren, RADAR-basierte, auf funkbasierte Ortung und Abstandsmessung beruhende Sensoren, Infrarotkameras und/oder Wärmebildkameras, in der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV enthalten sind, die die Bilder BI_GB, BI_TG aufnehmen. Eine derartige mehrfache Ausführung der Bildaufzeichnung bzw. Bildakquirierung ist vor allem für Redundanzzwecke relevant.
Um die Qualität der mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG aufgezeichneten oder akquirierten Bilder weiterhin zu verbessern, sind in dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG vorzugsweise folgende Komponenten enthalten:

1. Eine Korrekturkomponente KOK, mit der Wetter- und Helligkeitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials einbezogen werden. Mit dieser Komponente ist es z.B. möglich, bei starkem Nebel die Auswertung von Videobildern auf die ersten 50 Meter vor dem Schienenfahrzeug zu begrenzen und die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges entsprechend zu drosseln.
2. Eine Brennweiteveränderungskomponente BVK, die in Abhängigkeit von der Umgebung (z.B. Bahnhof, Stadtgebiet, Land, etc.) den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstützen. Dadurch können dann sowohl Aufnahmesituationen auf freier Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzeitig reagieren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden. Darüber hinaus kann mit der Brennweiteveränderungskomponente in Abhängigkeit vom Abstand zum Gefahrenbereich der richtige Aufnahmewinkel gewählt werden, um so die mehrfache Auswertung des Gefahrenbereichs optimal zu unterstützen.
3. Eine Beleuchtungskomponente BLK, die beispielsweise als ein Scheinwerfer ausgebildet ist, der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, und durch die sich die Qualität des von dem Bildaufzeichnungsgerät bzw. dem Bildakquisitionsgerät BAZG bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.

Die so aufgenommenen Bilder werden von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG in eine Bildspeichereinrichtung BSPE gespeichert. Diese Bildspeichereinrichtung BSPE ist entweder gemäß Option "A" als Komponente der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG entsprechend verbunden oder gemäß Option "B" außerhalb der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV, z.B. als Speicherdatenbank in dem Triebwagen oder in einer Daten-Cloud dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG zugeordnet bzw. mit diesem verbindbar.
Für die Auswertung der aufgezeichneten bzw. akquirierten Bilder zum Erkennen von Gefahren in Gefahrenbereichen GB entlang der Schienenstrecke, z.B. dem Bahnsteig BSG gemäß der FIGUR 1 oder dem beschrankten Bahnübergang BÜG gemäß der FIGUR 2, ist das Bildaufzeichnungsgerät BAZG mit einer Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE verbunden, die ebenfalls eine Komponente der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV ist. Zu diesem Zweck ist die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, wie das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, entweder gemäß der Option "A" mit der Bildspeichereinrichtung BSPE verbunden oder gemäß Option "B" der Bildspeichereinrichtung BSPE zugeordnet bzw. mit dieser verbindbar. Auf diese Weise entsteht eine Funktionseinheit aus der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG und der Bildspeichereinrichtung BSPE, bei der die genannten Komponenten der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV für eine berechnungs-/auswertegestützte Gefahrensituationserkennung funktional zusammenwirken.
Hierfür weist die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE vorzugsweise einen nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher SP, in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Gefahrensituationserkennung steuernden Programm-Moduls PGM gespeichert sind, und einen Prozessor PZ, der die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung ausführt, auf. Dazu greift der Prozessor PZ zu Steuerungszwecken und zum Auslesen von Daten auf das Bildaufzeichnungsgerät BAZG und die Bildspeichereinrichtung BSPE zu.
Die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bzw. das Programm-Modul PGM mit dem die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung ausführenden Prozessor PZ sind jetzt bezüglich der berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung derart ausgebildet, dass in den Bildern BI_GB des Gefahrenbereichs GB jeweils der Bildbereich BIB markiert wird, der in Bezug auf den bildlich dargestellten Gefahrenbereich GB den Teilbereich TB_GB zeigt, der als besonders kritisch (hochkritisch) eingestuft wird.
Diese Markierung kann jetzt beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Bildbereich BIB in Bezug auf den kritischen Teilbereich TB_GB des erfassten Gefahrenbereichs GB anhand von gegenüber der in den FIGUREN 1 und 2 jeweils dargestellten Fahrt des Schienenfahrzeugs SZF vorausgegangenen Initialisierungsfahrten auf demselben Gleis GL der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE oder anhand einer gemäß der in den FIGUREN 1 und 2 jeweils dargestellten Fahrt des Schienenfahrzeugs SZF gleis- oder schienenbasierten Bildanalyse vorgenommen wird.
Beim erstgenannten Fall (Variante 1) sind solche Gefahrenbereiche aus früheren Initialisierungsfahrten bekannt, bei denen jeweils für jede Position des Schienenfahrzeugs im Bahnhofsbereich der Gefahrenbereich als solcher und der hochkritische Teil des Gefahrenbereichs (der besonders kritische Teilbereich) markiert wurden. So wird beispielsweise zweimal ein Bild gemacht, und zwar von der gleichen Stelle aus, z.B. bei der Einfahrt in den Bahnhofsbereich mit dem Bahnsteig. Auf diese Weise bleiben jeweils der Gefahrenbereich und der besonders kritische Teilbereich, immer der Gleiche. In diesem Zusammenhang wird auf das automatische Erkennen von Signalen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2017/174155 A1 ) und der darin offenbarten technischen Lehre verwiesen, wo bezüglich der Signalerkennung in vergleichbarer Weise vorgegangen wird.
Beim alternativen Fall (Variante 2) wird zunächst das befahrene Gleis erkannt. Ausgehend von dem befahrenen Gleis wird die Bahnsteigkante als Rand des Gefahrenbereichs erkannt sowie der Abstand des Schienenfahrzeugs vom Bahnsteig bzw. dem Gefahrenbereich und schließlich jeweils relativ zur Bahnsteigkante bzw. dem Rand des Gefahrenbereichs einerseits der (hochkritische) besonders kritische Teilbereich des Gefahrenbereichs und der Gefahrenbereich als solcher. In diesem Zusammenhang wird auf das Durchführen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4 ) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2017/081-845 ; Veröffentlichungs-Nr. WO 2018/104462 ) A1 und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.
Ist die Markierung z.B. gemäß einer der beiden vorstehend skizzierten Varianten durch die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE erfolgt, so sind die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bzw. das Programm-Modul PGM mit dem die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung ausführenden Prozessor PZ bezüglich der berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung weiterhin derart ausgebildet, dass für den markierten Bildbereich BIB durch Mustervergleich überprüft wird, ob sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich TB_GB befinden.
Der Mustervergleich ist dabei ein Pattern-Matching, bei dem entweder mit einem Positiv-Vergleich vorzugsweise die Personen und/oder die bewegbaren Gegenstände oder mit einem Negativ-Vergleich vorzugsweise temporäre Veränderungen in der Struktur des Gefahrenbereichs GB erkannt werden, wobei bei Letzterem z.B. die Unterbrechung des regelmäßigen Bahnsteigmusters (z.B. Steinfliesen, weiße Linie) geprüft wird.
Für diese Überprüfung, ob sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich TB_GB befinden, werden für den (hochkritischen) besonders kritischen Teilbereich in kurzen zeitlichen Abständen mehrere Bilder, die im Zusammenhang mit der Beschreibung der FIGUR 1 bereits erwähnten Bilder BI_TB, aufgenommen.
Nachdem die Bilder BI_GB über den Gefahrenbereich GB bereits von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG erfasst sind, sind die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE und das Bildaufzeichnungsgerät BAZG für die Erfassung der Bilder BI_TB über den Teilbereich TB_GB weiterhin derart ausgebildet und wirken funktional derart zusammen, dass

1) von dem kritischen Teilbereich TB_GB eine Vielzahl von dem kritischen Teilbereich repräsentierende Bilder BI_TB erfasst wird,
2) die gesamten Bilder BI_GB, BI_TB unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstands zum Gefahrenbereich GB auf eine gleiche Größe umgerechnet werden,
3) ein Aktivitätsindex durch das Erkennen von Bewegungen der Personen und/oder Gegenstände in dem Gefahrenbereich GB (z.B. spielende oder tobende Kinder) berechnet wird und
4) der berechnete Aktivitätsindex mit einem gespeicherten Schwellwert verglichen wird.

Der Schwellwert-Vergleich wird dabei von dem Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bzw. dem Prozessor PZ, der die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung ausführt, durchgeführt, wobei, wenn sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich TB_GB befinden und der Vergleich ergibt, dass der berechnete Aktivitätsindex dem Schwellwert entspricht oder diesen übersteigt, von dem Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bzw. dem Prozessor PZ das Steuersignal SSI generiert wird, mit dem auf die Gefahrensituation im Gefahrenbereich GB nach den betrieblichen Regeln im Schienenverkehr SVK hingewiesen wird. Dies geschieht vorzugsweise durch das Ausgeben des Warnsignals WSI durch das Schienenfahrzeug SFZ. Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass das Warnsignal sowohl als akustisches als auch als optisches Signal ausgebildet sein kann.
Um das Warnsignal WSI ausgeben zu können, ist Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE der Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV mit der Steuereinrichtung STE in dem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ verbunden (vgl. FIGUR 1).
Mit der wie vorstehend beschriebenen Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV kann ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Bahnfahrzeugs BFZ bzw. des Schienenfahrzeugs SFZ ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert bzw. sogar realisiert werden. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Gefahrensituationserkennungsvorrichtung GSEV als eine virtuelle Maschine realisiert ist, die im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausgebildet ist und funktioniert.

Claims

Verfahren zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr (BVK), insbesondere im Schienenverkehr (SVK), wobei
a) von einem Bahnfahrzeug (BFZ), insbesondere einem Schienenfahrzeug (SFZ) aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers (FZF, TFS, TRW) und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug (BFZ, SFZ), von einem in Bezug auf seine Ortskoordinaten und durch potentielle Gefahrensituationen im Bahnverkehr (BVK, SVK) bekannten, teilweise entlang einer Bahnstrecke (BST) eines Bahnnetzes (BNE), insbesondere einer Schienenstrecke (SST) eines Schienennetzes (SNE), angeordneten Gefahrenbereich (GB) eine Vielzahl von den Gefahrenbereich (GB) repräsentierenden Bildern (BI_GB) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass

b) in den Bildern (BI_GB) jeweils ein Bildbereich (BIB) markiert wird, der in Bezug auf den bildlich dargestellten Gefahrenbereich (GB) einen Teilbereich (TB_GB) zeigt, der als kritisch eingestuft wird,

c) für den markierten Bildbereich (BIB) durch Mustervergleich überprüft wird, ob sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich (TB_GB) befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) von dem kritischen Teilbereich (TB_GB) eine Vielzahl von dem kritischen Teilbereich repräsentierenden Bildern (BI_TB) erfasst wird,

b) die gesamten Bilder (BI_GB, BI_TB) unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstands zum Gefahrenbereich (GB) auf eine gleiche Größe umgerechnet werden,

c) ein Aktivitätsindex durch das Erkennen von Bewegungen der Personen und/oder Gegenstände in dem Gefahrenbereich (GB) berechnet wird und

d) der berechnete Aktivitätsindex mit einem gespeicherten Schwellwert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
auf die Gefahrensituation im Gefahrenbereich (GB) nach den betrieblichen Regeln im Bahnverkehr (BVK, SVK) hingewiesen wird, indem vorzugsweise ein akustisches Warnsignal (WSI) ausgegeben wird, wenn
a) Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich (TB_GB) befinden,

b) der Vergleich ergibt, dass der berechnete Aktivitätsindex dem Schwellwert entspricht oder diesen übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Warnsignal (WSI) vom Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Bilder (BI_GB, BI_TG) mit mehreren Bildaufzeichnungsgeräten (BAZG) gleicher Bauart, z.B. mit Videokameras, oder unterschiedlicher Bauart, z.B. mit Videokameras, Lasersensoren, RADAR-basierten, auf funkbasierte Ortung und Abstandsmessung beruhenden Sensoren, Infrarotkameras und/oder Wärmebildkameras, aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Markierung des Bildbereichs (BIB) in Bezug auf den kritischen Teilbereich (TB_GB) des erfassten Gefahrenbereichs (GB) anhand von vorausgegangenen Initialisierungsfahrten auf den Bahnstrecken (BST, SST) des Bahnnetzes (BNE, SNE) oder anhand einer fahrspurbasierten, insbesondere gleis- oder schienenbasierten, Bildanalyse vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass
bei der fahrspurbasierten Bildanalyse zunächst eine befahrene Fahrspur (FS), insbesondere ein befahrenes Gleis (GL), der Bahnstrecke (BST, SST), ausgehend von der befahrenen Fahrspur (FS, GL) ein Rand (R_GB) des Gefahrenbereichs (GB) sowie der Abstand des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) zum Gefahrenbereich (GB) und letztendlich der kritische Teilbereich (TB_GB) relativ zum Rand (R_GB) des Gefahrenbereichs (GB) erkannt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Mustervergleich als ein Positiv-Vergleich durchgeführt wird, bei dem vorzugsweise die Personen und/oder die bewegbaren Gegenstände erkannt werden, oder als Negativ-Vergleich durchgeführt wird, bei dem vorzugsweise temporäre Veränderungen in der Struktur des Gefahrenbereichs (GB) erkannt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Gefahrenbereich (GB) entweder zu einem Bahnsteig (BSG), wo Personen in das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) ein- und/oder aussteigen, oder zu einem beschrankten oder unbeschrankten Bahnübergang (BÜG) gehört.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
mit dem Verfahren ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert wird.
Vorrichtung (GSEV) zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr (BVK), insbesondere im Schienenverkehr (SVK), wobei
a) mindestens ein Bildaufzeichnungsgerät (BAZG), mit dem von einem Bahnfahrzeug (BFZ), insbesondere einem Schienenfahrzeug (SFZ) aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers (FZF, TFS, TRW) und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug (BFZ, SFZ), von einem in Bezug auf seine Ortskoordinaten und durch potentielle Gefahrensituationen im Bahnverkehr (BVK, SVK) bekannten, teilweise entlang einer Bahnstrecke (BST) eines Bahnnetzes (BNE), insbesondere einer Schienenstrecke (SST) eines Schienennetzes (SNE), angeordneten Gefahrenbereich (GB) eine Vielzahl von den Gefahrenbereich (GB) repräsentierenden Bildern (BI_GB) erfassbar und in einer Bildspeichereinrichtung (BSPE) speicherbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass

b) eine Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE), die verbunden und funktional zusammenwirkend mit dem Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) und der Bildspeichereinrichtung (BSPE) derart, insbesondere mit einem nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher (SP), in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Gefahrensituationserkennung steuernden Programm-Moduls (PGM) gespeichert sind, und einem Prozessor (PZ), der die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls (PGM) zur berechnungs-/auswertegestützten Gefahrensituationserkennung ausführt, ausgebildet ist, dass in den Bildern (BI_GB) jeweils ein Bildbereich (BIB) markiert wird, der in Bezug auf den bildlich dargestellten Gefahrenbereich (GB) einen Teilbereich (TB_GB) zeigt, der als kritisch eingestuft wird,

c) die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE), die derart ausgebildet ist, dass für den markierten Bildbereich (BIB) durch Mustervergleich überprüft wird, ob sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich (TB_GB) befinden.
Vorrichtung (GSEV) nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass
a) die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) und das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG), die derart ausgebildet sind und funktional zusammenwirken, dass von dem kritischen Teilbereich (TB_GB) eine Vielzahl von dem kritischen Teilbereich repräsentierenden Bildern (BI_TB) erfasst wird,

b) die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE), das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) und die Bildspeichereinrichtung (BSPE), die derart ausgebildet sind und funktional zusammenwirken, dass die gesamten Bilder (BI_GB, BI_TB) unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstands zum Gefahrenbereich (GB) auf eine gleiche Größe umgerechnet werden,

c) die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE), die derart ausgebildet ist, dass

c1) ein Aktivitätsindex durch das Erkennen von Bewegungen der Personen und/oder Gegenstände in dem Gefahrenbereich (GB) berechnet wird und

c2) der berechnete Aktivitätsindex mit einem gespeicherten Schwellwert verglichen wird.
Vorrichtung (GSEV) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) mit einer Steuerungseinrichtung (STE) in dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) verbindbar ist und dabei die Steuerungseinrichtung (STE) derart ansteuert, dass auf die Gefahrensituation im Gefahrenbereich (GB) nach den betrieblichen Regeln im Bahnverkehr (BVK, SVK) hingewiesen wird, indem vorzugsweise ein akustisches Warnsignal (WSI) ausgegeben wird, wenn
a) sich Personen und/oder bewegbare Gegenstände in dem kritischen Teilbereich (TB_GB) befinden,

b) der Vergleich ergibt, dass der berechnete Aktivitätsindex dem Schwellwert entspricht oder diesen übersteigt.
Vorrichtung (GSEV) nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Warnsignal (WSI) vom Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) ausgebbar ist.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Bildaufzeichnungsgeräte (BAZG) gleicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, oder unterschiedlicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, Lasersensoren, RADAR-basierte, auf funkbasierte Ortung und Abstandsmessung beruhende Sensoren, Infrarotkameras und/oder Wärmebildkameras, enthalten sind, die die Bilder (BI_GB, BI_TG) aufnehmen.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) derart ausgebildet ist, dass die Markierung des Bildbereichs (BIB) in Bezug auf den kritischen Teilbereich (TB_GB) des erfassten Gefahrenbereichs (GB) anhand von vorausgegangenen Initialisierungsfahrten auf den Bahnstrecken (BST, SST) des Bahnnetzes (BNE, SNE) oder anhand einer fahrspurbasierten, insbesondere gleis- oder schienenbasierten, Bildanalyse vorgenommen wird.
Vorrichtung (GSEV) nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, dass
mit der auf der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) ausgeführten fahrspurbasierten Bildanalyse zunächst eine befahrene Fahrspur (FS), insbesondere ein befahrenes Gleis (GL), der Bahnstrecke (BST, SST), ausgehend von der befahrenen Fahrspur (FS, GL) ein Rand (R_GB) des Gefahrenbereichs (GB) sowie der Abstand des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) zum Gefahrenbereich (GB) und letztendlich der kritischen Teilbereich (TB_GB) relativ zum Rand (R_GB) des Gefahrenbereichs (GB) erkennbar ist.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) derart ausgebildet ist, dass der Mustervergleich als ein Positiv-Vergleich erfolgt, bei dem vorzugsweise die Personen und/oder die bewegbaren Gegenstände erkannt werden, oder als Negativ-Vergleich erfolgt, bei dem vorzugsweise temporäre Veränderungen in der Struktur des Gefahrenbereichs (GB) erkannt werden.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gefahrenbereich (GB) entweder zu einem Bahnsteig (BSG), wo Personen in das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) ein- und/oder aussteigen, oder zu einem beschrankten oder unbeschrankten Bahnübergang (BÜG) gehört.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) schwenkbar ausgebildet ist.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Korrekturkomponente (KOK) aufweist, die Wetter- und Helligkeitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials mit einbezieht.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Brennweiteveränderungskomponente (BVK) aufweist, die in Abhängigkeit von der Umgebung, z.B. Bahnhof, Stadtgebiet, Land, etc., den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes (BI_GB, BI_TB) optimal zu unterstützen und/oder die in Abhängigkeit vom Abstand zum Gefahrenbereich (GB) den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die mehrfache Auswertung des Gefahrenbereichs (GB) optimal zu unterstützen.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Beleuchtungskomponente (BLK), insbesondere einen Scheinwerfer, der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, aufweist.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 23,
gekennzeichnet durch
eine virtuelle Maschine, die im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausgebildet ist und funktioniert.
Vorrichtung (GSEV) nach einem der Ansprüche 11 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Vorrichtung (GSEV) ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistierbar ist.
Bahnfahrzeug (BFZ) zur Gefahrensituationserkennung im Bahnverkehr (BVK), insbesondere Schienenfahrzeug (SFZ) zur Gefahrensituationserkennung im Schienenverkehr (SVK),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vorrichtung (GSEV) zur Gefahrensituationserkennung nach einem der Ansprüche 11 bis 25 in das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) integriert ist.