EP3634828A1 - Steuerverfahren und steuereinrichtung zum betreiben eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Steuerverfahren und steuereinrichtung zum betreiben eines schienenfahrzeugs

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EP3634828A1
EP3634828A1 EP18738204.9A EP18738204A EP3634828A1 EP 3634828 A1 EP3634828 A1 EP 3634828A1 EP 18738204 A EP18738204 A EP 18738204A EP 3634828 A1 EP3634828 A1 EP 3634828A1
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EP
European Patent Office
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driving
control
vehicle
rail vehicle
stored
Prior art date
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EP18738204.9A
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EP3634828B1 (de
EP3634828C0 (de
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Frank BIENEK
Volker Knollmann
Bernhard PÖSEL
Gerd Tasler
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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Publication of EP3634828C0 publication Critical patent/EP3634828C0/de
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    • B61L15/0058—On-board optimisation of vehicle or vehicle train operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • 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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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2201/00—Control methods

Definitions

  • the invention relates to a control method for operating a rail vehicle, wherein the method is ⁇ based on the basis of a vehicle control program Deutschenge ⁇ leads.
  • Such control methods are known in the field of rail vehicle technology.
  • the invention has for its object to provide an improved control method for operating a rail vehicle suits ⁇ ben.
  • the invention provides that the Anlagensteu ⁇ erprogramm detected by reference to driving and / or
  • At least vehicle-specific driving behavior data are metrologically recorded during the journey of the rail vehicle.
  • Fahrver ⁇ hold data for example, the acceleration and / or the braking power detected and used to control the rail vehicle.
  • the vehicle control program is parameterized using the acquired driving and / or environment data.
  • a control profile data set from a predetermined group (preferably a plurality) of istspei ⁇ cherten control profile data sets is selected on the basis of vehicle and / or environment data and a fixed programmed control module of the vehicle control program is configured with ⁇ means of the selected control profile data set may be provided.
  • the last-mentioned method variant is particularly simple and quick to carry out because the stored group of stored control profile data records can be accessed and no generation of a completely new control profile data record is required.
  • access is made to an empirical database in which positioning commands of a real rail vehicle driver are stored during previous journeys as a function of driving situations, the stored driving situations being measured with the measurements made during the preceding journeys. technically recorded driving and / or environment data has been determined and stored with the corresponding positioning commands of the real rail vehicle driver.
  • the self-determined current Driving situation is compared with the stored in the experience database driving situations and in accordance or at least - ge ⁇ default predetermined match criteria - sufficient similarity between each self-recorded driving situation and one of the stored driving situations of the experience database corresponding to the stored driving situation, stored control commands real rail vehicle operator read out and output.
  • the process is preferably carried out rail vehicle side with ⁇ means of a rail-vehicle-installed device control ⁇ .
  • the invention additionally relates to a control device for a rail vehicle, which comprises a vehicle computer and a vehicle control program that can be run on the vehicle computer.
  • the vehicle control program is designed such that it operates using detected driving and / or environment data.
  • the vehicle control program preferably has an observation module, a Parametritationsmodul and a control module, wherein the monitoring module detected during running of the rails ⁇ vehicle, the vehicle and / or environment data,
  • Parametritationsmodul parameterized the control module using the detected driving and / or environment data and outputs the parameterized control module setting commands for the rail vehicle ⁇ . It when the parameterization module is designed such that it with the driving and / or. It is particularly advantageous
  • Environment data forms a control profile data set or selects a control profile data set from a group stored control profile records and the control module by means of the formed or selected control profile data set paramet ⁇ riert.
  • the vehicle control program has an experience database or is in connection with an experience database are stored in the control commands of a real rail vehicle driver in previous trips depending on driving situations, the stored driving situations with the measured during the previous trips detected driving and / or environment data and have been till ⁇ saved together with the corresponding control commands of the real rail vehicle driver in the previous trips.
  • the vehicle control program has an observation module which evaluates the driving and / or surrounding data during the journey of the rail vehicle and detects the respectively current driving situation
  • the vehicle control program has a selection module which contains the current detected self Fahrsi ⁇ situation compares with the stored in the database experience driving situations and if they match or at least - according to predetermined matching criteria - sufficient similarity between the respective self-detected driving situation and one of the stored Fahrsituatio NEN of experience database to the stored driving situation corresponding stored control commands of the real rail vehicle driver for controlling the Schie ⁇ nenhuss from the experience database reads and ⁇ out .
  • the invention also relates to a rail vehicle having a control device as described above.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a fiction, ⁇ according rail vehicle, by means of which a third embodiment is explained control method for a train according to the invention
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 10 which is equipped with a control device, referred to below as train control device 20.
  • the train control device 20 comprises a vehicle computer 30 and a memory 40, which communicates with the vehicle computer 30.
  • the rail vehicle 10 can - as will be explained below ⁇ leads - multi-membered or consist of several cars and form a train; This is not shown in detail in the figures for reasons of clarity.
  • a vehicle control program 50 is stored, which can be executed by the vehicle computer 30 and is executed and output side can issue control commands SB for controlling the rail vehicle 10 and outputs at Be ⁇ drive.
  • the driving ⁇ imaging control program 50 includes a monitoring module BM, a
  • Parameterization module PM and a hard-coded Steuerermo ⁇ module STM.
  • Parameterization module PM and the control module STM preferably as follows:
  • the observation module BM detects on the input side incoming or applied driving and / or environment data FUD, which are supplied or fed in by the vehicle's own or its own sensors, for example; the sensors are not shown for Green ⁇ the overview in FIG. 1 Suitable sensors are, for example, those that directly describe the driving behavior of the train, such as. As speed sensors, location sensors or acceleration sensors, or those that detect the environment metrologically, such as ⁇ inclination sensors for detecting slopes or gradients, moisture, ice or snow sensors for detecting dry, wet or icy track or to detect friction on the track.
  • driving and / or environmental data FUD can come from external sources, for example from a signal box or a control center, and can be transmitted to the rail vehicle, for example by radio.
  • the observation module BM detects the input side ⁇ abutting the driving and / or environment data and passes them to the
  • Parameterization module PM continues.
  • the parameterization module PM evaluates the driving and / or
  • the parameterization module PM can conclude physical properties of the rail vehicle 10 and adapt control parameters in accordance with these properties. For example, that can
  • Parametrianssmodul PM on the basis of Beministerungsmesswer ⁇ th on the total mass of the rail vehicle 10 close and in the case of a large mass a shallower brake curve before ⁇ see, ie earlier with the braking before a stop begin than a small mass.
  • the train length, the weight distribution within the train and / or the dome distances or buffer distances between individual Wa ⁇ conditions of the train can be determined, and it can be taken into account in the control profile data set SD, for example with regard to an optimized braking behavior, especially when it comes to a particularly good position accuracy when stopping the train.
  • the parameterisation module PM can also take the environmental conditions into account and, in the case of ice or wet conditions, a flatter one Provide brake curve and / or accelerate slip avoidance with less driving force than in dry conditions.
  • the determination of a suitable control profile data set SD is performed with respect to the vehicle-related parameters in an advantageous manner, based on data which are determined in a Testa driving operation and / or a Testabbremsvorgangs to Be ⁇ beginning of each trip, so ride individually. Such a procedure ensures that modifiers ⁇ requirements may be on the rail vehicle or train, for example by uncoupling or coupling of carriage detected and taken into account in the formation of the control profile data set SD.
  • control module STM is permanently programmed and is by means of the
  • Parametrianssmodul PM supplied control profile data set SD only parameterized. As soon as the parameterization module PM has fed the control profile data record SD into the control module STM, the control module STM can generate the control commands SB for controlling the rail vehicle and output it on the output side.
  • 2 shows an exemplary embodiment of a rail ⁇ vehicle 10 equipped with an embodiment of the Glassteue ⁇ inference means 20 according to FIG. 1
  • a group of control profile data records SD is stored in the memory 40, for example in the parameterization module PM, so that the
  • Parametritationsmodul PM - in contrast to the embodiment ⁇ variant of Figure 1 - to control the control module STM does not have to generate its own control profile data SD, but from the group of stored Steuerprofilarians2011 ⁇ ze - based on the input adjacent driving and / or Environment data FUD - only has to select a suitable tax profile data record SD.
  • a can be stored in the memory, in the event of heavy rail vehicle, one for the case ei ⁇ nes moderate rail vehicle and one for the case of a light rail vehicle.
  • the control profile data record SD for a heavy rail vehicle for example, provide a particularly flat braking curve, ie earlier with the
  • Brakes start before a stop when the control profile records for medium or light rail vehicles.
  • the control profile data set SD for a light railway vehicle may provide a particularly steep braking curve.
  • control profile data sets SD can be provided in dependence on further parameters, such as - in case of a Herglied- ring rail vehicle or the train - in dependence on the train length, the weight distribution within the train, the Kup ⁇ pelablindersn or buffer distances between individual cars of the train and / or in dependence on the respective environmental ⁇ conditions, such as ice or moisture, as already explained above in connection with Figure 1.
  • the selected from Parametrianssmodul PM Steuerprofilda ⁇ SD cost rate is fed into the control module STM, whereby the control module STM is parameterized and output side control commands SB for controlling the rail vehicle 10 may be given out;
  • the control module STM is parameterized and output side control commands SB for controlling the rail vehicle 10 may be given out;
  • the train control devices 20 according to FIGS. 1 and 2 have the advantage that the permanently programmed control module STM is parameterized automatically or automatically, without requiring external intervention, for example by a rail vehicle driver.
  • 3 shows an exemplary embodiment of a rail vehicle ⁇ 10, in which a vehicle control program 50 of a Switzerland horrungs prepared 20 includes a monitoring module BM and a selection module AM and communicates with an experience database EFD.
  • EFD experience database
  • the driving situations were in the previous trips from metrologically recorded driving and / or
  • the vehicle control program 50 preferably operates as follows:
  • the observation module BM evaluates the input side
  • the determined ⁇ te current driving situation FS is transmitted to the selection module AM, which compares the current driving situation FS with the stored in the experience database EFD driving situations and at Match or at least - according to predetermined match criteria - sufficient similarity between the self-detected current driving situation FS and one of the stored driving situations of the experience database EFD selects the most similar stored Fahrsituati ⁇ on. For the selected most similar driving situation, the corresponding stored control commands SB of the real rail vehicle driver can be read out and output for controlling the rail vehicle 10.
  • Driving situation FS1 secured railroad crossing, no approach of persons and / or motor vehicles
  • the selection module AM can read out the output to the driving situation FS4 control commands SB and output if such a driving situation FS4 from the monitoring module BM, for example on the basis of video, route and location data is detected aktu ⁇ ell.
  • the described method allows stepwise or stepwise upgrading from a train operation with a driver to higher automation levels without driver and attendant.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf ein Steuerverfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (10), wobei das Verfahren rechnergestützt auf der Basis eines Fahrzeugsteuerprogramms (50) durchgeführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrzeugsteuerprogramm (50) unter Heranziehung erfasster Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) arbeitet.

Description

Beschreibung
Steuerverfahren und Steuereinrichtung zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei das Verfahren rechner¬ gestützt auf der Basis eines Fahrzeugsteuerprogramms durchge¬ führt wird. Derartige Steuerverfahren sind auf dem Gebiet der Schienenfahrzeugtechnik bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Steuerverfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs anzuge¬ ben .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fahrzeugsteu¬ erprogramm unter Heranziehung erfasster Fahr- und/oder
Umfelddaten arbeitet. Die Heranziehung erfasster Fahr- und/oder Umfelddaten ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Anpassung des Steuerverfahrens an die jeweils aktuelle Fahr¬ zeugsituation, beispielsweise mit Blick auf das aktuelle Fahrverhalten des Schienenfahrzeugs (Beschleunigungs- oder Abbremsverhalten), Umweltbedingungen (z. B. Regen oder Eis) und/oder das technische Umfeld auf der Anlage (z. B. unbe- schrankter Bahnübergang mit Personen- oder Fahrzeugannäherung) ; dies wird weiter unten anhand von Beispielen näher erläutert .
Als Fahr- und/oder Umfelddaten werden vorzugsweise zumindest auch fahrzeugindividuelle Fahrverhaltensdaten messtechnisch während der Fahrt des Schienenfahrzeugs erfasst. Als Fahrver¬ haltensdaten können beispielsweise das Beschleunigungs- und/oder das Bremsvermögen erfasst und zur Steuerung des Schienenfahrzeugs herangezogen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn zuvor erfasste Fahr- und/oder
Umfelddaten während der Fahrt des Schienenfahrzeugs aktuali¬ siert werden, beispielsweise regelmäßig.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Fahrzeugsteuerprogramm unter Heranzie- hung der erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten parametriert wird .
Bei der letztgenannten Ausführungsvariante ist es vorteil¬ haft, wenn mit den Fahr- und/oder Umfelddaten ein Steuerpro- fildatensatz gebildet wird und ein fest programmiertes Steu¬ ermodul des Fahrzeugsteuerprogramms mittels des Steuerprofil¬ datensatzes parametriert wird. Der Steuerprofildatensatz kann vor und/oder während der Fahrt mit den Fahr- und/oder
Umfelddaten erzeugt und/oder aktualisiert werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass anhand der Fahr- und/oder Umfelddaten ein Steuerprofildatensatz aus einer vorgegebenen Gruppe (vorzugsweise einer Vielzahl) an abgespei¬ cherten Steuerprofildatensätzen ausgewählt wird und ein fest programmiertes Steuermodul des Fahrzeugsteuerprogramms mit¬ tels des ausgewählten Steuerprofildatensatzes parametriert wird. Die letztgenannte Verfahrensvariante ist besonders ein¬ fach und schnell durchführbar, weil auf die abgespeicherte Gruppe an abgespeicherten Steuerprofildatensätzen zugegriffen werden kann und keine Erzeugung eines komplett neuen Steuerprofildatensatzes erforderlich ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass auf eine Erfahrungsdatenbank zuge- griffen wird, in der Stellbefehle eines realen Schienenfahrzeugführers bei vorangegangenen Fahrten in Abhängigkeit von Fahrsituationen abgespeichert sind, wobei die abgespeicherten Fahrsituationen mit den bei den vorangegangenen Fahrten mess- technisch erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten ermittelt und mit den korrespondierenden Stellbefehlen des realen Schienenfahrzeugführers abgespeichert worden sind. Ist eine solche Erfahrungsdatenbank verfügbar, so ist es vorteilhaft, wenn während der Fahrt Sensorsignale von Sensoren, die an eine Steuerungseinrichtung des Schienenfahrzeugs ange¬ schlossen sind oder mit dieser in Verbindung stehen, ausgewertet werden und die jeweils aktuelle Fahrsituation bestimmt wird, die selbst bestimmte aktuelle Fahrsituation mit den in der Erfahrungsdatenbank abgespeicherten Fahrsituationen verglichen wird und bei Übereinstimmung oder bei zumindest - ge¬ mäß vorgegebenen Übereinstimmungskriterien - hinreichender Ähnlichkeit zwischen der jeweils selbst erfassten Fahrsitua- tion und einer der abgespeicherten Fahrsituationen der Erfahrungsdatenbank die zu der abgespeicherten Fahrsituation korrespondierenden, abgespeicherten Stellbefehle des realen Schienenfahrzeugführers ausgelesen und ausgegeben werden. Das Verfahren wird vorzugsweise schienenfahrzeugseitig mit¬ tels einer schienenfahrzeugseitig installierten Steuerungs¬ einrichtung durchgeführt.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Steue- rungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug, die einen Fahrzeugrechner und ein auf dem Fahrzeugrechner ablaufbares Fahrzeugsteuerprogramm umfasst.
Erfindungsgemäß ist bezüglich einer solchen Steuerungsein- richtung vorgesehen, dass das Fahrzeugsteuerprogramm derart ausgebildet ist, dass es unter Heranziehung erfasster Fahr- und/oder Umfelddaten arbeitet.
Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Steuerungsein- richtung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren verwiesen. Das Fahrzeugsteuerprogramm weist vorzugsweise ein Beobachtungsmodul, ein Parametrierungsmodul und ein Steuermodul auf, wobei das Beobachtungsmodul während der Fahrt des Schienen¬ fahrzeugs die Fahr- und/oder Umfelddaten erfasst, das
Parametrierungsmodul das Steuermodul unter Heranziehung der erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten parametriert und das parametrierte Steuermodul Stellbefehle für das Schienenfahr¬ zeug ausgibt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Parametrierungsmodul derart ausgebildet ist, dass es mit den Fahr- und/oder
Umfelddaten einen Steuerprofildatensatz bildet oder einen Steuerprofildatensatz aus einer Gruppe abgespeicherter Steuerprofildatensätze auswählt und das Steuermodul mittels des gebildeten oder ausgewählten Steuerprofildatensatzes paramet¬ riert .
Bei einer alternativen, aber ebenfalls als sehr vorteilhaft angesehenen Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung ist vor- gesehen, dass das Fahrzeugsteuerprogramm eine Erfahrungsdatenbank aufweist oder mit einer Erfahrungsdatenbank in Verbindung steht, in der Stellbefehle eines realen Schienenfahrzeugführers bei vorangegangenen Fahrten in Abhängigkeit von Fahrsituationen abgespeichert sind, wobei die abgespeicherten Fahrsituationen mit den bei den vorangegangenen Fahrten messtechnisch erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten ermittelt und gemeinsam mit den korrespondierenden Stellbefehlen des realen Schienenfahrzeugführers bei den vorangegangenen Fahrten abge¬ speichert worden sind.
Bei der letztgenannten Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeugsteuerprogramm ein Beobachtungsmodul aufweist, das während der Fahrt des Schienenfahrzeugs die Fahr- und/oder Umfelddaten auswertet und die jeweils aktuelle Fahr- Situation erfasst, und das Fahrzeugsteuerprogramm ein Auswahlmodul aufweist, das die selbst erfasste aktuelle Fahrsi¬ tuation mit den in der Erfahrungsdatenbank abgespeicherten Fahrsituationen vergleicht und bei Übereinstimmung oder bei zumindest - gemäß vorgegebenen Übereinstimmungskriterien - hinreichender Ähnlichkeit zwischen der jeweils selbst erfass ten Fahrsituation und einer der abgespeicherten Fahrsituatio nen der Erfahrungsdatenbank die zu der abgespeicherten Fahrsituation korrespondierenden, abgespeicherten Stellbefehle des realen Schienenfahrzeugführers zur Steuerung des Schie¬ nenfahrzeugs aus der Erfahrungsdatenbank ausliest und aus¬ gibt .
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Schienenfahrzeug mit einer Steuerungseinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Schienenfahrzeug, anhand dessen ein Ausführungsbei¬ spiel für ein erfindungsgemäßes Zugsteuerverfahren erläutert wird,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungs¬ gemäßes Schienenfahrzeug, anhand dessen ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Zug- steuerverfahren erläutert wird,
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungs¬ gemäßes Schienenfahrzeug, anhand dessen ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Zug- steuerverfahren erläutert wird, und
Figur 4 beispielhaft den Betrieb des dritten Ausführungsbei¬ spiels gemäß Figur 3.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . Die Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 10, das mit einer Steuerungseinrichtung, nachfolgend Zugsteuerungseinrichtung 20 genannt, ausgestattet ist. Die Zugsteuerungseinrichtung 20 umfasst einen Fahrzeugrechner 30 und einen Speicher 40, der mit dem Fahrzeugrechner 30 in Verbindung steht.
Das Schienenfahrzeug 10 kann - wie weiter unten noch ausge¬ führt wird - mehrgliedrig sein bzw. aus mehreren Wagen bestehen und einen Zug bilden; dies ist aus Gründen der Übersicht- lichkeit in den Figuren nicht näher dargestellt.
In dem Speicher 40 ist ein Fahrzeugsteuerprogramm 50 abgespeichert, das vom Fahrzeugrechner 30 ausgeführt werden kann bzw. ausgeführt wird und ausgangsseitig Stellbefehle SB zum Steuern des Schienenfahrzeugs 10 ausgeben kann bzw. bei Be¬ trieb ausgibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 umfasst das Fahr¬ zeugsteuerprogramm 50 ein Beobachtungsmodul BM, ein
Parametrierungsmodul PM und ein fest programmiertes Steuermo¬ dul STM.
Führt der Fahrzeugrechner 30 das Fahrzeugsteuerprogramm 50 aus, so arbeiten das Beobachtungsmodul BM, das
Parametrierungsmodul PM und das Steuermodul STM vorzugsweise wie folgt:
Das Beobachtungsmodul BM erfasst eingangsseitig eingehende bzw. anliegende Fahr- und/oder Umfelddaten FUD, die bei- spielsweise von fahrzeugeigenen bzw. zugeigenen Sensoren geliefert bzw. eingespeist werden; die Sensoren sind aus Grün¬ den der Übersicht in der Figur 1 nicht dargestellt. Geeignete Sensoren sind beispielsweise solche, die das Fahrverhalten des Zugs unmittelbar beschreiben, wie z. B. Geschwindigkeits- Sensoren, Ortssensoren oder Beschleunigungssensoren, oder solche, die das Umfeld messtechnisch erfassen, wie beispiels¬ weise Neigungssensoren zum Erfassen von Steigungen oder Gefällen, Feuchtigkeits- , Eis- oder Schneesensoren zum Erkennen von trockenem, nassem oder vereistem Gleis bzw. zur Erfassung der Reibung auf dem Gleis. Alternativ oder zusätzlich können Fahr- und/oder Umfelddaten FUD aus externen Quellen, beispielsweise von einem Stellwerk oder einer Leitzentrale, stammen und zum Schienenfahrzeug, beispielsweise über Funk, übertragen werden.
Das Beobachtungsmodul BM erfasst die eingangsseitig anliegen¬ den Fahr- und/oder Umfelddaten und leitet diese an das
Parametrierungsmodul PM weiter.
Das Parametrierungsmodul PM wertet die Fahr- und/oder
Umfelddaten FUD aus und erzeugt mit diesen einen Steuerpro¬ fildatensatz SD, mit dem sie das Steuermodul STM paramet- riert.
Das Parametrierungsmodul PM kann anhand der Fahr- und/oder Umfelddaten FUD auf physikalische Eigenschaften des Schienenfahrzeugs 10 schließen und Steuerungsparameter entsprechend dieser Eigenschaften anpassen. Zum Beispiel kann das
Parametrierungsmodul PM auf Basis von Beschleunigungsmesswer¬ ten auf die Gesamtmasse des Schienenfahrzeugs 10 schließen und im Falle einer großen Masse eine flachere Bremskurve vor¬ sehen, also früher mit dem Bremsen vor einem Halt beginnen als bei einer kleinen Masse.
Darüber hinaus können anhand der Fahr- und/oder Umfelddaten im Falle eines mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs bzw. Zugs die Zuglänge, die Gewichtsverteilung innerhalb des Zugs und/oder die Kuppelabstände bzw. Pufferabstände zwischen einzelnen Wa¬ gen des Zugs ermittelt werden, und es können diese Daten im Steuerprofildatensatz SD beispielsweise mit Blick auf ein optimiertes Bremsverhalten berücksichtigt werden, insbesondere wenn es auf eine besonders gute Positionsgenauigkeit beim An- halten des Zugs ankommt.
Auch kann das Parametrierungsmodul PM die Umweltbedingungen berücksichtigen und im Falle von Eis oder Nässe eine flachere Bremskurve vorsehen und/oder zur SchlupfVermeidung mit weniger Antriebskraft beschleunigen als bei trockenen Bedingungen . Die Bestimmung eines geeigneten Steuerprofildatensatzes SD wird bezüglich der fahrzeugbezogenen Parameter in vorteilhafter Weise anhand von Daten durchgeführt, die im Rahmen eines Testanfahrvorgangs und/oder eines Testabbremsvorgangs zu Be¬ ginn der jeweiligen Fahrt, also fahrtindividuell, ermittelt werden. Eine solche Vorgehensweise stellt sicher, dass Verän¬ derungen am Schienenfahrzeug bzw. Zug, beispielsweise durch Abkuppeln oder Ankuppeln von Wagen, erkannt und bei der Bildung des Steuerprofildatensatzes SD berücksichtigt werden können .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist das Steuermodul STM fest programmiert und wird mittels des vom
Parametrierungsmodul PM gelieferten Steuerprofildatensatzes SD lediglich parametriert . Sobald das Parametrierungsmodul PM den Steuerprofildatensatz SD in das Steuermodul STM eingespeist hat, kann das Steuermodul STM die Stellbefehle SB zur Steuerung des Schienenfahrzeugs erzeugen und ausgangsseitig ausgeben . Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienen¬ fahrzeug 10, das mit einer Ausführungsvariante der Zugsteue¬ rungseinrichtung 20 gemäß Figur 1 ausgestattet ist.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 in dem Speicher 40, beispielsweise in dem Parametrierungsmodul PM, eine Gruppe an Steuerprofildatensätzen SD abgespeichert, so dass das
Parametrierungsmodul PM - im Unterschied zu der Ausführungs¬ variante gemäß Figur 1 - zur Steuerung des Steuermoduls STM keinen eigenen Steuerprofildatensatz SD erzeugen muss, sondern aus der Gruppe der abgespeicherten Steuerprofildatensät¬ ze - anhand der eingangsseitig anliegenden Fahr- und/oder Umfelddaten FUD - lediglich einen geeigneten Steuerprofildatensatz SD aussuchen muss.
Beispielsweise können in dem Speicher 40 drei Steuerprofilda- tensätze SD abgespeichert sein, beispielsweise einer für den Fall eines schweren Schienenfahrzeugs, einer für den Fall ei¬ nes mittelschweren Schienenfahrzeugs und einer für den Fall eines leichten Schienenfahrzeugs. Der Steuerprofildatensatz SD für ein schweres Schienenfahrzeug kann beispielsweise eine besonders flache Bremskurve vorsehen, also früher mit dem
Bremsen vor einem Halt beginnen, als die Steuerprofildatensätze für mittelschwere oder leichte Schienenfahrzeuge. Der Steuerprofildatensatz SD für ein leichtes Schienenfahrzeug kann eine besonders steile Bremskurve vorsehen.
Weitere Unterteilungen unter Erhöhung der Anzahl der Steuerprofildatensätze SD können in Abhängigkeit weiterer Parameter vorgesehen werden, beispielsweise - im Falle eines mehrglied- rigen Schienenfahrzeugs bzw. Zugs - in Abhängigkeit von der Zuglänge, der Gewichtsverteilung innerhalb des Zugs, den Kup¬ pelabständen bzw. Pufferabständen zwischen einzelnen Wagen des Zugs und/oder in Abhängigkeit von den jeweiligen Umwelt¬ bedingungen, wie Eis oder Nässe, wie oben bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert wurde.
Der vom Parametrierungsmodul PM ausgewählte Steuerprofilda¬ tensatz SD wird in das Steuermodul STM eingespeist, wodurch das Steuermodul STM parametriert wird und ausgangsseitig Stellbefehle SB zur Steuerung des Schienenfahrzeugs 10 ausge- ben kann; diesbezüglich sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit Figur 1 verweisen.
Die Zugsteuerungseinrichtungen 20 gemäß den Figuren 1 und 2 weisen den Vorteil auf, dass das fest programmierte Steuermo- dul STM selbsttätig bzw. automatisch parametriert wird, ohne dass es einen Eingriff von außen, beispielsweise durch einen Schienenfahrzeugführer, bedarf. Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienen¬ fahrzeug 10, bei dem ein Fahrzeugsteuerprogramm 50 einer Zugsteuerungseinrichtung 20 ein Beobachtungsmodul BM und ein Auswahlmodul AM umfasst und mit einer Erfahrungsdatenbank EFD in Verbindung steht. In der Erfahrungsdatenbank EFD sind
Stellbefehle eines realen Schienenfahrzeugführers bei voran¬ gegangenen Fahrten in Abhängigkeit von Fahrsituationen abgespeichert. Die Fahrsituationen wurden bei den vorangegangenen Fahrten aus messtechnisch erfassten Fahr- und/oder
Umfelddaten FUD ermittelt und mit den korrespondierenden
Stellbefehlen des realen Schienenfahrzeugführers abgespei¬ chert. Das Fahrzeugsteuerprogramm 50 arbeitet vorzugsweise wie folgt: Das Beobachtungsmodul BM wertet eingangsseitig anliegende
Fahr- und/oder Umfelddaten aus und erfasst die jeweils aktu¬ elle Fahrsituation FS des Schienenfahrzeugs 10. Die ermittel¬ te aktuelle Fahrsituation FS wird zu dem Auswahlmodul AM übermittelt, das die aktuelle Fahrsituation FS mit den in der Erfahrungsdatenbank EFD abgespeicherten Fahrsituationen vergleicht und bei Übereinstimmung oder bei zumindest - gemäß vorgegebenen Übereinstimmungskriterien - hinreichender Ähnlichkeit zwischen der selbsterfassten aktuellen Fahrsituation FS und einer der abgespeicherten Fahrsituationen der Erfah- rungsdatenbank EFD die ähnlichste abgespeicherte Fahrsituati¬ on auswählt. Zu der ausgewählten ähnlichsten Fahrsituation können die dazu korrespondierenden abgespeicherten Stellbefehle SB des realen Schienenfahrzeugführers ausgelesen und zur Steuerung des Schienenfahrzeugs 10 ausgegeben werden.
Dies soll unter Bezugnahme auf Figur 4 anhand eines Beispiels näher erläutert werden: Beispielsweise können in der Erfahrungsdatenbank EFD folgende vier Fahrsituationen FS1-FS4 hinterlegt sein, die sich auf gesicherte und ungesicherte Bahn- Übergänge beziehen, auf die sich Personen und/oder Kraftfahrzeuge zubewegen oder nicht:
Fahrsituation FS1: gesicherter Bahnübergang, keine Annäherung von Personen und/oder Kraftfahrzeugen
Fahrsituation FS2 :
gesicherter Bahnübergang mit Annäherung von Personen und/oder Kraftfahrzeugen
Fahrsituation FS3:
ungesicherter Bahnübergang, keine Annäherung von Personen und/oder Kraftfahrzeugen
Fahrsituation FS4:
ungesicherter Bahnübergang mit Annäherung von Personen und/oder Kraftfahrzeugen
Ist in der Erfahrungsdatenbank EFD zu der Fahrsituation FS4 abgespeichert, dass Schienenfahrzeugführer die Geschwindig¬ keit reduzieren, wenn die Fahrsituation FS4 vorliegt, also sich ein Kraftfahrzeug einem ungesicherten Bahnübergang nähert, so kann das Auswahlmodul AM die zu der Fahrsituation FS4 abgespeicherten Stellbefehle SB auslesen und ausgeben, wenn eine solche Fahrsituation FS4 vom Beobachtungsmodul BM zum Beispiel anhand von Video-, Strecken- und Ortsdaten aktu¬ ell erkannt wird.
Das beschriebene Verfahren erlaubt eine stufen- bzw. schritt¬ weise Hochrüstung von einem Zugbetrieb mit einem Fahrer hin zu höheren Automatisierungsstufen ohne Fahrer und Begleiter. In einem Zugbetrieb mit Fahrer (entspricht GoA2 = Grade of Automation 2 = semiautomatisches Fahren mit Fahrer) können die verschiedenen Situationen und das Reagieren des Fahrers auf diese Situation von der Zugsteuerungseinrichtung 20 gelernt werden, indem diese in der Erfahrungsdatenbank EFD abgespeichert werden. So können möglichst viele Situationen ge¬ lernt werden, die beispielsweise bei einem vollautomatischen Betrieb ohne Fahrer (GoA3 = fahrerloses Fahren) von der auto¬ matischen Zugsteuerungseinrichtung gemeistert werden müssen. Auf diese Art und Weise kann die Einführung von vollautomati- sehen Systemen mit ihren erweiterten Anforderungen effektiv und systematisch unterstützt und vorbereitet werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Steuerverfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (10), wobei das Verfahren rechnergestützt auf der Basis eines Fahrzeugsteuerprogramms (50) durchgeführt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrzeugsteuerprogramm (50) unter Heranziehung erfasster
Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) arbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
als Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) zumindest auch fahrzeugindividuelle Fahrverhaltensdaten messtechnisch während der Fahrt des Schienenfahrzeugs (10) erfasst werden.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
zuvor erfasste Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) während der Fahrt des Schienenfahrzeugs (10) aktualisiert werden.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrzeugsteuerprogramm (50) unter Heranziehung der er- fassten Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) parametriert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- mit den Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) ein Steuerprofildatensatz (SD) gebildet wird und
- ein fest programmiertes Steuermodul (STM) des Fahrzeug¬ steuerprogramms (50) mittels des Steuerprofildatensatzes (SD) parametriert wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- anhand der Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) ein Steuerprofildatensatz (SD) aus einer vorgegebenen Gruppe an abge- speicherten Steuerprofildatensätzen (SD) ausgewählt wird und
- ein fest programmiertes Steuermodul (STM) des Fahrzeug¬ steuerprogramms (50) mittels des ausgewählten Steuerpro- fildatensatzes (SD) parametriert wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- auf eine Erfahrungsdatenbank (EFD) zugegriffen wird, in der Stellbefehle (SB) eines realen Schienenfahrzeugführers bei vorangegangenen Fahrten in Abhängigkeit von Fahrsituationen (FS) abgespeichert sind,
- wobei die abgespeicherten Fahrsituationen (FS) mit den bei den vorangegangenen Fahrten messtechnisch erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) ermittelt und gemeinsam mit den korrespondierenden Stellbefehlen (SB) des realen Schienenfahrzeugführers abgespeichert worden sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- während der Fahrt Sensorsignale von Sensoren, die an eine Steuerungseinrichtung des Schienenfahrzeugs (10) ange¬ schlossen sind oder mit dieser in Verbindung stehen, ausgewertet werden und die jeweils aktuelle Fahrsituation (FS) bestimmt wird,
- die selbst bestimmte aktuelle Fahrsituation (FS) mit den in der Erfahrungsdatenbank (EFD) abgespeicherten Fahrsituationen (FS) verglichen wird und
- bei Übereinstimmung oder bei zumindest - gemäß vorgegebe- nen Übereinstimmungskriterien - hinreichender Ähnlichkeit zwischen der jeweils selbst erfassten Fahrsituation (FS) und einer der abgespeicherten Fahrsituationen (FS) der Erfahrungsdatenbank (EFD) die zu der abgespeicherten Fahrsituation (FS) korrespondierenden, abgespeicherten Stellbe- fehle (SB) des realen Schienenfahrzeugführers ausgelesen und ausgegeben werden.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Verfahren schienenfahrzeugseitig mittels einer schienen- fahrzeugseitig installierten Steuerungseinrichtung durchgeführt wird.
10. Steuerungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug (10), die einen Fahrzeugrechner (30) und ein auf dem Fahrzeugrechner (30) ablaufbares Fahrzeugsteuerprogramm (50) umfasst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrzeugsteuerprogramm (50) derart ausgebildet ist, dass es unter Heranziehung erfasster Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) arbeitet.
11. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrzeugsteuerprogramm (50) ein Beobachtungsmodul (BM) , ein Parametrierungsmodul (PM) und ein Steuermodul (STM) auf¬ weist, wobei
- das Beobachtungsmodul (BM) während der Fahrt des Schienen- fahrzeugs (10) die Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) er- fasst ,
- das Parametrierungsmodul (PM) das Steuermodul (STM) unter Heranziehung der erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) parametriert und
- das parametrierte Steuermodul (STM) Stellbefehle (SB) für das Schienenfahrzeug (10) ausgibt.
12. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Parametrierungsmodul (PM) derart ausgebildet ist, dass es mit den Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) einen Steuerprofildatensatz (SD) bildet oder einen Steuerprofildatensatz (SD) aus einer Gruppe abgespeicherter Steuerprofildatensätze (SD) auswählt und das Steuermodul (STM) mittels des gebildeten oder ausgewählten Steuerprofildatensatzes (SD) parametriert.
13. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - das Fahrzeugsteuerprogramm (50) eine Erfahrungsdatenbank (EFD) aufweist oder mit einer Erfahrungsdatenbank (EFD) in Verbindung steht, in der Stellbefehle (SB) eines realen Schienenfahrzeugführers bei vorangegangenen Fahrten in Ab- hängigkeit von Fahrsituationen (FS) abgespeichert sind,
- wobei die abgespeicherten Fahrsituationen (FS) mit den bei den vorangegangenen Fahrten messtechnisch erfassten Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) ermittelt und gemeinsam mit den korrespondierenden Stellbefehlen (SB) des realen Schienen- fahrzeugführers bei den vorangegangenen Fahrten abgespei¬ chert worden sind.
14. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Fahrzeugsteuerprogramm (50) ein Beobachtungsmodul (BM) aufweist, das während der Fahrt des Schienenfahrzeugs (10) die Fahr- und/oder Umfelddaten (FUD) auswertet und die jeweils aktuelle Fahrsituation (FS) erfasst, und
- das Fahrzeugsteuerprogramm (50) ein Auswahlmodul (AM) auf- weist, das die selbst erfasste aktuelle Fahrsituation (FS) mit den in der Erfahrungsdatenbank (EFD) abgespeicherten Fahrsituationen (FS) vergleicht und bei Übereinstimmung oder bei zumindest - gemäß vorgegebenen Übereinstimmungs¬ kriterien - hinreichender Ähnlichkeit zwischen der jeweils selbst erfassten Fahrsituation (FS) und einer der abgespeicherten Fahrsituationen (FS) der Erfahrungsdatenbank (EFD) die zu der abgespeicherten Fahrsituation (FS) korrespondierenden, abgespeicherten Stellbefehle (SB) des realen Schienenfahrzeugführers zur Steuerung des Schienen- fahrzeugs (10) aus der Erfahrungsdatenbank (EFD) ausliest und ausgibt.
15. Schienenfahrzeug (10) mit einer Steuerungseinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Steuerungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 10 bis 14 ausgebildet ist.
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