EP3589526A1 - Verfahren und on-board-unit zur kontinuierlichen anpassung und erweiterung von streckendaten für ein schienenfahrzeug - Google Patents
Verfahren und on-board-unit zur kontinuierlichen anpassung und erweiterung von streckendaten für ein schienenfahrzeugInfo
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- EP3589526A1 EP3589526A1 EP18706716.0A EP18706716A EP3589526A1 EP 3589526 A1 EP3589526 A1 EP 3589526A1 EP 18706716 A EP18706716 A EP 18706716A EP 3589526 A1 EP3589526 A1 EP 3589526A1
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to a method for updating route data, in particular by incorporating operating data of at least one rail vehicle.
- a plurality of input data sets from different sources and different structures are combined to form a central data record.
- the process does not only rely on existing data records, but also uses data from rail vehicles that drive a section of the route in regular operation.
- the data sets which form the content of the central database undergo several processing and analysis sections, which will be explained in more detail below.
- the invention preferably has a data fusion section which merges input data.
- These input data describe the rail network and, as described above, are of different structure, since they are intended for different applications and come from different sources. Therefore, these initial input data are brought to the required format by the data fusion section.
- the data fusion section presents these data to the procedure as basis data. Tensatz available. If no further data is available apart from the input data, the basic data record is identical to the central database.
- the invention preferably has a receiving section. This receives the operating data of a rail vehicle.
- the received data is plausibility checked and implausible values are removed or corrected.
- the method then preferably evaluates whether determined data gaps should be closed by the newly obtained information, or whether a data deviation is sufficiently confirmed in order to adapt the data record of the central database with the aid of the newly obtained information.
- the thus adapted updated central data record which describes the rail network, is preferably subsequently made accessible to the rail vehicle again by the corresponding data being transmitted to or retrieved from the rail vehicle.
- the data from the central database are also preferably made available to other rail vehicles in order to provide them with up-to-date data.
- the method is able to anticipate additional distance-related information from the recorded operating data of the rail vehicles. For example, a section of the route can be analyzed by analyzing the speeds traveled there with respect to its maximum permissible speed and the result is transferred to the central database.
- the method preferably supplements non-existent data for sections of track based on the measured position of the rail vehicle.
- an undocumented route network can be measured in a short time by only the driving data of the rail vehicles located there are evaluated.
- the method preferably also uses further measured variables of the rail vehicle in order to evaluate a journey.
- further measured variables of the rail vehicle e.g. Transverse accelerations of the rail vehicle are evaluated, whereby an assessment of a driving condition or the load of the rail vehicle is made possible at a certain position. From this, driving recommendations for the driver or control strategies for the autonomous driving operation can be derived for future journeys.
- the method also processes driver inputs in addition to the transmitted operating data of the rail vehicle. This may be e.g. to be a message of damage on the track, which would not be represented by the operating data of the rail vehicle. This provides the process with another source of information to extend the central database.
- the method is integrated on a suitable data processing device.
- a suitable data processing device This may be e.g. to act a server or a cloud, which establish connections for data exchange with the rail vehicles.
- the invention may preferably be in the form of a computer program product executing the method described above and which is preferably stored on a machine-readable carrier.
- an on-board unit for installation in a rail vehicle.
- the OBU is in a position to to collect drive data of the rail vehicle and to transmit this to the data processing device.
- analysis and evaluation steps are not only provided in the data processing device; rather, the analysis of the own operating data and the comparison with the data records of the central database in the rail vehicle takes place. Preferably, these steps are performed in the aforementioned OBU.
- Fig. 1 shows a preferred embodiment of the method with reference to a
- a central database 16 Flowchart to update a central database 16 by operating data of a rail vehicle 1.
- the rail vehicle 1 is used in addition to the input data sets 22 as a further source of information for the process.
- the method is processed in a data processing device 2.
- a central database 16 is provided in the data processing device 2. This contains records that describe the route network.
- the method generates a basic data record 23 from a variety of input data sets 22 by means of a data fusion section 20. It is identical to the central database 16 as long as no further information from the operation of the rail vehicles 1 is available.
- the method updates the central database 16 by means of the data of a rail vehicle 1 which is in normal operation a corresponding track is located.
- the rail vehicle has an on-board unit 10 which, inter alia, determines position-related information of the route via a GPS connection 11 and records further information of the rail vehicle 1.
- the OBU 10 forms the interface between the rail vehicle 1 and the data processing device 2.
- the OBU 10 transmits the collected information to the data processing device 2 by means of a suitable data connection 12.
- the data is received by means of a receiving section 24 and made plausible, so that it is ensured that no erroneous information is further processed by the method.
- the data thus confirmed are then transferred to an analysis section 26.
- the analysis section 26 also evaluates whether the received data of the on-board unit 10 of the rail vehicle 1 are suitable for completing or adapting the central data record 16.
- the central database 16 is continuously updated and supplemented by the method by means of the determined operating data of the rail vehicle 1, which results in a database for the operation of other rail vehicles with assistance systems with an increasing quality and depth of detail that meets the required requirements.
- the updated data of the central database 16 are transmitted in a further method step by means of a transmission section 18 to the on-board unit 10 of the rail vehicle 1 by means of a data connection 14, whereby the operation is ensured by means of driver assistance systems.
- the data connections 12, 14 are wireless connections in order to be able to carry out the data exchange as independent of the position as possible. These data connections 12, 14 use the existing mobile radio network.
- OBU on-board unit
- Connection OBU data processing device 14 Connection data processing device OBU 16 central database
Landscapes
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Abstract
Verfahren zur kontinuierlichen Anpassung und Erweiterung von Streckendaten für ein Schienenfahrzeug Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Anpassung von Streckendaten einer zentralen Datenbank (16), insbesondere durch Einbeziehung von Betriebsdaten mindestens eines Schienenfahrzeugs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen von Daten in der Datenbank (16), Ermitteln positionsbezogener Daten einer Fahrstrecke eines Schienenfahrzeugs (1) mittels einer On-Board-Unit (10) des Schienenfahrzeugs (1), Herstellen einer Verbindung (12) von der Datenbank (16) zur On-Board-Unit (10) des Schienenfahrzeugs (1), Übermitteln der Daten über diese Verbindung (12) aus der On-Board-Unit (10) an eine Datenverarbeitungsvorrichtung (2), Abgleichen der von der zentralen Datenbank (16) bereitgestellten Daten mit den übermittelten Daten aus der On-Board-Unit (10).
Description
BESCHREIBUNG
VERFAHREN UND ON-BOARD-UNIT ZUR KONTINUIERLICHEN ANPASSUNG UND ERWEITERUNG VON STRECKENDATEN FÜR EIN SCHIENENFAHRZEUG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aktualisierung von Streckendaten, insbesondere durch Einbeziehung von Betriebsdaten mindestens eines Schienenfahrzeugs.
Für den Betrieb von Schienenfahrzeugen mit Fahrerassistenz-Systemen auf Bahnstrecken und auch für die Verwaltung und Erfassung streckenbezogener Infrastruktur ist eine datenbasierte Übersicht über die gesamte Infrastruktur- und streckenbezogene Information erforderlich.
Heute existiert für Schienennetze eine Vielzahl von streckenbezogenen Datensätzen in elektronischer Form. Aufgrund unterschiedlicher Datenquellen und unterschiedlicher Datenformate, liegen diese Datensätze in unterschiedlichen Formaten sowie in lückenhafter Form vor.
Daher sind diese Datensätze in der Regel für den Betrieb von Schienenfahrzeugen mit Fahrerassistenzsystemen ungenügend. Der zuverlässige Betrieb eines Schienenfahrzeugs erfordert konsistente, vollständige Datensätze, die auch eine entsprechende Detailtiefe und Qualität aufweisen, da die Fahrerassistenzsysteme aufgrund dieser Datensätze entweder Informationen an den Fahrer liefern, wie die weiteren Streckenabschnitte zu befahren sind, oder das Schienenfahrzeug autonom bewegen.
Bisher wurden die bereits bestehenden Datensätze mit dem Ziel zusammengeführt, daraus einen zentralen Datensatz mit den oben beschriebenen, benötigten Eigenschaften zu erzeugen.
Allerdings bringt diese Zusammenführung der einzelnen Datensätze diverse Probleme mit sich. Als Beispiele seien hierfür Informationslücken in den Datensätzen, oder widersprüchliche Informationen zweier Ursprungsdatensätze für denselben Streckenabschnitt
genannt. Zudem ist der so gewonnene zentrale Datensatz statisch, d.h. Änderungen der Strecke sind dem Verfahren nachträglich zur Verfügung zu stellen, damit der zentrale Datensatz aktualisiert wird.
Um dieses Problem zu beheben, könnten zur Erfassung der Strecke und somit zum Schließen der Informationslücken, Messfahrten unternommen werden, welche die benötigten Informationen bereitstellen. Jedoch sind diese Messfahrten aufwändig sowie kostspielig. Zudem müssten in gewissen Zeitabständen weitere Fahrten unternommen werden, um die Aktualität der Streckendaten zu gewährleisten.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Qualität dieser Datensätze kontinuierlich verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß werden mehrere Eingangsdatensätze aus unterschiedlichen Quellen und unterschiedlicher Struktur zu einem zentralen Datensatz zusammengeführt. Dabei greift das Verfahren nicht nur auf bestehende Datensätze zurück, sondern nutztauch Daten von Schienenfahrzeugen, die einen betreffenden Streckenabschnitt im regulären Betrieb befahren.
Vorzugsweise durchlaufen die Datensätze, welche den Inhalt der zentralen Datenbank bilden, mehrere Bearbeitungs- und Analyseabschnitte, welche nachfolgend näher erläutert werden.
Die Erfindung weist vorzugsweise einen Datenfusionsabschnitt auf, der Eingangsdaten zusammenführt. Diese Eingangsdaten beschreiben das Schienennetz und sind, wie oben beschrieben, von unterschiedlicher Struktur, da sie für unterschiedliche Anwendungen vorgesehen sind und aus unterschiedlichen Quellen stammen. Daher werden diese initialen Eingangsdaten durch den Datenfusionsabschnitt auf das benötigte Format gebracht. Der Datenfusionsabschnitt stellt diese Daten dem Verfahren als Basisda-
tensatz zur Verfügung. Stehen außer den Eingangsdaten keine weiteren Daten zur Verfügung, ist der Basisdatensatz mit der zentralen Datenbank identisch.
Des Weiteren weist die Erfindung vorzugsweise einen Empfangsabschnitt auf. Dieser empfängt die Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs. Mittels geeigneter Bewertungsmethoden werden die empfangenen Daten plausibilisiert und nicht plausible Werte entfernt oder korrigiert.
Vorzugsweise erfolgt anschließend ein Abgleich mit den entsprechenden Daten der zentralen Datenbank. Dabei werden Datenlücken oder Datenabweichungen der neu empfangenen Datensätze von denen der zentralen Datenbank identifiziert.
Vorzugsweise bewertet das Verfahren anschließend, ob ermittelte Datenlücken durch die neu gewonnenen Informationen geschlossen werden sollen, oder ob eine Datenabweichung hinreichend bestätigt ist, um den Datensatz der zentralen Datenbank mit Hilfe der neu gewonnenen Informationen anzupassen.
Der auf diese Weise angepasste aktualisierte zentrale Datensatz, welcher das Schienennetz beschreibt, wird vorzugsweise anschließend dem Schienenfahrzeug wieder zugänglich gemacht, indem die entsprechenden Daten an das Schienenfahrzeug übertragen bzw. von ihm abgerufen werden.
Darüber hinaus werden die Daten der zentralen Datenbank auch vorzugsweise anderen Schienenfahrzeugen zugänglich gemacht, um auch diesen stets eine aktuelle Datengrundlage zur Verfügung zu stellen.
Durch dieses Verfahren ist eine kontinuierliche Verbesserung der zentralen Datenbank sichergestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren in der Lage zusätzliche streckenbezogene Informationen aus den aufgezeichneten Betriebsdaten der Schienenfahrzeuge zu antizipieren. So kann z.B. ein Streckenabschnitt durch die Analyse der dort gefahrenen Geschwindigkeiten bezüglich seiner maximal zulässi-
gen Geschwindigkeit ausgewertet werden und das Ergebnis in die zentrale Datenbank übernommen werden.
Vorzugsweise ergänzt das Verfahren nicht vorhandene Daten zu Streckenabschnitten aufgrund der gemessenen Position des Schienenfahrzeugs. Somit kann in kurzer Zeit ein nicht dokumentiertes Streckennetz vermessen werden, indem lediglich die Fahrdaten der sich dort befindlichen Schienenfahrzeuge ausgewertet werden.
Vorzugsweise nutzt das Verfahren auch weitere Messgrößen des Schienenfahrzeugs, um eine Fahrt zu bewerten. So können z.B. Querbeschleunigungen des Schienenfahrzeugs ausgewertet werden, wodurch eine Bewertung eines Fahrzustandes bzw. der Belastung des Schienenfahrzeugs an einer bestimmten Position ermöglicht wird. Daraus können für künftige Fahrten Fahrempfehlungen für den Fahrer oder Steuerstrategien für den autonomen Fahrbetrieb abgeleitet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verarbeitet das Verfahren zusätzlich zu den übermittelten Betriebsdaten des Schienenfahrzeugs auch Fahrereingaben. Dabei kann es sich z.B. um eine Meldung eines Schadens auf der Strecke handeln, welcher durch die Betriebsdaten des Schienenfahrzeugs nicht abgebildet wäre. Dadurch wird dem Verfahren eine weitere Informationsquelle zur Verfügung gestellt, um die zentrale Datenbank zu erweitern.
Vorzugsweise ist das Verfahren auf einer geeigneten Datenverarbeitungsvorrichtung integriert. Dabei kann es sich z.B. um einen Server oder eine Cloud handeln, welche Verbindungen für einen Datenaustausch mit den Schienenfahrzeugen aufbauen.
Die Erfindung kann vorzugsweise in der Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, welches das oben beschriebene Verfahren abarbeitet, und welches vorzugsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine On-Board-Unit (OBU) zum Einbau in ein Schienenfahrzeug vorgesehen. Die OBU ist in der Lage, Be-
triebsdaten des Schienenfahrzeugs zu sammeln und diese an die Datenverarbeitungsvorrichtung zu übertragen.
Dadurch wird eine Möglichkeit geschaffen, Schienenfahrzeuge, welche die ohnehin zu vermessende Strecke befahren, als Messfahrzeuge einzusetzen. Dies erlaubt die Minimierung von kosten- und zeitaufwändigen Messfahrten auf der entsprechenden Strecke.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Analyse- und Auswerteschritte nicht nur in der Datenverarbeitungsvorrichtung vorgesehen; vielmehr erfolgt die Analyse der eigenen Betriebsdaten und der Abgleich mit den Datensätzen der zentralen Datenbank im Schienenfahrzeug. Vorzugsweise werden diese Schritte in der zuvor genannten OBU durchgeführt.
Dies hat den Vorteil, dass zur Plausibilisierung und Analyse der Betriebsdaten auch fahrzeugeigene Analysevorrichtungen und Verfahren genutzt werden können, so dass letztlich das Verfahren der Erfindung lediglich eine Entscheidung über die Aktualisierung der zentralen Datenbank treffen muss.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Vielmehr können durch Kombination von mindestens zwei Ausführungsformen weitere Ausführungsformen erhalten werden.
Im Folgenden erfolgt die Beschreibung der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens anhand eines
Ablaufplans, um eine zentrale Datenbank 16 durch Betriebsdaten eines Schienenfahrzeugs 1 zu aktualisieren. Das Schienenfahrzeug 1 wird dabei neben den Eingangsdatensätzen 22 als weitere Informationsquelle für das Verfahren genutzt.
Das Verfahren wird in einer Datenverarbeitungsvorrichtung 2 abgearbeitet. In der Datenverarbeitungsvorrichtung 2 ist eine zentrale Datenbank 16 vorgesehen. Diese enthält Datensätze, die das Streckennetz beschreiben.
Das Verfahren erzeugt mittels eines Datenfusionsabschnitts 20 aus diversen Eingangsdatensätzen 22 einen Basisdatensatz 23. Dieser ist, solange keine weiteren Informationen aus dem Betrieb der Schienenfahrzeuge 1 zur Verfügung stehen, mit der zentralen Datenbank 16 identisch.
Da dieser Basisdatensatz 23 aufgrund der unterschiedlichen Eingangsdatensätze 22 teilweise widersprüchlich, unvollständig oder in anderer Weise für den weiteren Betrieb des Schienenfahrzeugs 1 ungeeignet ist, erfolgt durch das Verfahren eine Aktualisierung der zentralen Datenbank 16 mittels der Daten eines Schienenfahrzeugs 1 , welches sich im normalen Betrieb auf einer entsprechenden Strecke befindet.
Das Schienenfahrzeug verfügt dabei über eine On-Board-Unit 10, welche unter anderem positionsbezogene Informationen der Strecke über eine GPS-Verbindung 1 1 ermittelt und weitere Informationen des Schienenfahrzeugs 1 aufzeichnet.
Die OBU 10 bildet dabei die Schnittstelle zwischen Schienenfahrzeug 1 und Datenverarbeitungsvorrichtung 2. Die OBU 10 überträgt die gesammelten Informationen an die Datenverarbeitungsvorrichtung 2 mittels einer geeigneten Datenverbindung 12.
In der Datenverarbeitungsvorrichtung 2 werden die Daten mittels eines Empfangsabschnitts 24 empfangen und plausibilisiert, so dass sichergestellt ist, dass keine fehlerhaften Informationen durch das Verfahren weiterverarbeitet werden.
Die so bestätigten Daten werden anschließend an einen Analyseabschnitt 26 übergeben. Dieser ermittelt in einer Delta-Betrachtung die Unterschiede zu den bestehenden Daten der zentralen Datenbank 16.
Der Analyseabschnitt 26 bewertet darüber hinaus, ob die erhaltenen Daten der On- Board-Unit 10 des Schienenfahrzeugs 1 zur Vervollständigung oder Anpassung des zentralen Datensatzes 16 geeignet sind.
So wird die zentrale Datenbank 16 durch das Verfahren mittels der ermittelten Betriebsdaten des Schienenfahrzeugs 1 kontinuierlich aktualisiert und ergänzt, wodurch sich eine Datenbasis zum Betrieb weiterer Schienenfahrzeuge mit Assistenzsystemen mit einer steigenden Qualität und Detailtiefe ergibt, die den benötigten Anforderungen entspricht.
Die aktualisierten Daten der zentralen Datenbank 16 werden in einem weiteren Verfahrensschritt mittels eines Übertragungsabschnitts 18 an die On-Board-Unit 10 des Schienenfahrzeugs 1 mittels einer Datenverbindung 14 übertragen, wodurch der Betrieb mittels Fahrerassistenzsystemen sichergestellt ist.
Dabei handelt es sich bei den Datenverbindungen 12, 14 um drahtlose Verbindungen, um den Datenaustausch möglichst positionsunabhängig durchführen zu können. Diese Datenverbindungen 12, 14 nutzen das bestehende Mobilfunknetz.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Schienenfahrzeug
2 Datenverarbeitungsvorrichtung
10 On-Board-Unit (OBU)
1 1 GPS-Verbindung OBU
12 Verbindung OBU-Datenverarbeitungsvorrichtung 14 Verbindung Datenverarbeitungsvorrichtung-OBU 16 zentrale Datenbank
18 Übertragungsabschnitt
20 Datenfusionsabschnitt
22 Eingangsdatensätze
23 Basisdatensatz
24 Empfangsabschnitt
26 Analyseabschnitt
Claims
1 . Verfahren zur kontinuierlichen Anpassung einer zentralen Datenbank (16), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen von Daten in der Datenbank (16),
Ermitteln positionsbezogener Daten einer Fahrstrecke eines Schienenfahrzeugs (1 ) mittels einer On-Board-Unit (10) des Schienenfahrzeugs (1 ),
Herstellen einer Verbindung (12) von der Datenbank (16) zur On-Board-Unit (10) des Schienenfahrzeugs (1 ),
Übermitteln der Daten über diese Verbindung (12) aus der On-Board-Unit (10) an eine Datenverarbeitungsvorrichtung (2),
Abgleichen der von der zentralen Datenbank (16) bereitgestellten Daten mit den übermittelten Daten aus der On-Board-Unit (10).
2. Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 .
3. On-Board-Unit (10) eines Schienenfahrzeugs zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 .
4. On-Board-Unit (10) gemäß Anspruch 3, wobei
die On-Board-Unit (10) geeignete Schnittstellen zum Schienenfahrzeug (1 ) aufweist, die dazu angepasst sind, um die benötigten Daten für das Verfahren gemäß Anspruch 1 zu ermitteln.
5. On-Board-Unit (10) gemäß Anspruch 3 und/oder 4, wobei
die On-Board-Unit mindestens eine dem Fahrzeugführer zugängliche Schnittstelle aufweist, so dass
der Fahrzeugführer über diese Schnittstelle zusätzliche Informationen an die On- Board-Unit (10) übertragen kann.
6. On-Board-Unit (10) gemäß mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei
die On-Board-Unit (10) dazu angepasst ist, über die geeigneten Schnittstellen zum Schienenfahrzeug (1 ) den Betrieb des Schienenfahrzeugs (1 ) zu beeinflussen.
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