EP3956196A1 - Vorrichtung und verfahren zur geschwindigkeitsbestimmung eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur geschwindigkeitsbestimmung eines schienenfahrzeugs

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Publication number
EP3956196A1
EP3956196A1 EP20728970.3A EP20728970A EP3956196A1 EP 3956196 A1 EP3956196 A1 EP 3956196A1 EP 20728970 A EP20728970 A EP 20728970A EP 3956196 A1 EP3956196 A1 EP 3956196A1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
speed
account
designed
speed value
Prior art date
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Pending
Application number
EP20728970.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Liebig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3956196A1 publication Critical patent/EP3956196A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction

Definitions

  • the speed of rail vehicles and their position is determined, for example, with the help of radar and distance pulse sensors, which is often referred to as odometry. These values for speed and position are required for modern train control systems or train monitoring systems such as ETCS.
  • GPS and acceleration sensors for example, can also be used to increase the accuracy and reliability of the speed determination.
  • the radar sensors used usually work in the gigahertz range and determine the speed of the rail vehicle with the help of reflections on structures in the route area.
  • the problem here is that, for example, the radar sensors or the trackside sensors can ice up in winter
  • the acceleration sensors additionally or alternatively used in odometry register changes in speed of the rail vehicle.
  • the speed is determined, for example, by integrating the acceleration.
  • the problem here is that a Errors in the calculated speed can increase over time.
  • the invention solves the problem on the one hand by a Vorrich device for determining the speed of a rail vehicle with at least two vehicle-side receiving antennas arranged at a distance from one another in one direction of travel, each of which is suitable for receiving an electromagnetic radiation emitted by a track-side transmitter, in particular a balise
  • At least one signal device connected to the receiving antennas which is designed to determine signals received by the receiving antennas
  • at least one computing device which is designed to calculate a speed value taking into account the first and second signals and the state of the receiving antennas.
  • the object is achieved according to the invention by a method for determining the speed of a rail vehicle, in which a first signal is received in a first vehicle-side receiving antenna and a second signal in a second vehicle-side receiving antenna, the first signal and the second signal from at least one stre be sent out on the corner side transmitter, and in which a speed value is calculated taking into account the first signal and the second signal and a distance between the first and the second receiving antenna.
  • the solution according to the invention has the advantage that the speed of the rail vehicle can be determined very precisely, for example when driving over a Eurobalise.
  • Eurobalises for example, are on ETCS-equipped routes at relatively short and regular intervals of for example a few hundred meters to two kilometers.
  • the invention at least at certain points during the journey of the rail vehicle, there is always a very precise speed value that significantly improves the accuracy of the odometry of the vehicle.
  • the at least two receiving antennas can each be designed as a substantially vertically or horizontally oriented loop.
  • This has the advantage that there is a minimum or maximum of the received signal when the trackside transmitter is passed, which can be evaluated particularly well.
  • a track-side Eurobalise sends its uplink signal at 4.2 MHz while the vehicle's receiving antenna is being passed.
  • This uplink signal is generated by a current in a vehicle-side transmission loop, which can also be referred to as Sen deloop.
  • the minimum or maximum in the respective signal received by the receiving antennas is present when the vertically or horizontally oriented loop is located exactly above the center of the trackside Sendeein direction in the direction of travel of the rail vehicle.
  • the computing device can be designed to take into account a time offset between the first signal and the second signal in order to calculate the speed value. This has the advantage that the time offset can easily be determined and a simple speed calculation is therefore possible.
  • the computing device can be designed to add a time offset in a phase of the first signal and the second signal in order to calculate the speed value consider.
  • the phase relationship of the two signals to one another can easily be determined in the computing device.
  • the phase position changes at this point, so that these points of maxima or minima in the first and / or second signal can easily be determined.
  • phase changes can also be used to determine the time interval between the signals.
  • the computing device can be designed to take into account a time offset in a cross correlation from the first signal and the second signal in order to calculate the speed value. This has the advantage that the calculation of the speed is further simplified.
  • the invention further relates to a rail vehicle with a device for determining speed, which is constructed according to one of the aforementioned embodiments.
  • the rail vehicle can have at least one acceleration sensor which is designed to determine a speed change
  • the computing device in particular between trackside transmitting devices, can be designed to calculate a speed value taking into account the speed change.
  • the speed value can be calculated taking into account a time offset between the first signal and the second signal, can be calculated taking into account a time offset in the phase of the first signal and the second signal, or taking into account a time offset in a cross-correlation can be calculated from the first signal and the second signal.
  • the determination of the speed can thus be simplified in each case.
  • the speed value in particular between trackside transmitting devices, can be calculated taking into account a change in speed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic three-dimensional representation of the embodiment in FIG. 1; 3 shows a schematic representation of a field distribution of a trackside transmitter from FIGS. 1 and 2;
  • FIGS. 1 and 2 are schematic representations of an exemplary signal curve in the vehicle-side Emp receiving antennas from FIGS. 1 and 2;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a phase ver
  • the 1 shows a rail vehicle 1, such as, for example, a train, subway or tram, which travels a route 2 in a direction X of travel.
  • the route 2 comprises two rails 3 and 4 arranged in parallel.
  • the route 2 has several track-side transmission devices 5, which can be transponders, in particular in the form of balises, such as are known in the field of rail technology as Eurobalises, for example.
  • the rail vehicle 1 comprises a device 6 for determining the speed, which has at least two receiving antennas 7a, 7b.
  • the front receiving antenna 7a in the direction of travel X and the rear receiving antenna 7b in the direction of travel X each have a vertically oriented conductor loop or a vertically oriented conductor coil formed by a plurality of conductor loops. If the rail vehicle 1, based on the illustration in Fig. 1, approaches the route-side transmitting device 5 and over it, the first or front receiving antenna 7a of the device 6 is generated in the area of the route-side transmitting device 5 Reach the magnetic field. As a result, a corresponding received signal 8a is generated in the receiving antenna 7a (see FIG. 4).
  • the trackside transmitter 5 is designed as a balise and comprises a horizontally oriented conductor loop 9.
  • a corresponding signal 8b is also generated in the second receiving antenna 7b with a position and time offset when the trackside transmitter 5 is passed.
  • Fig. 3 shows an exemplary field distribution of the magnetic field of an uplink signal of the trackside Sendeeinrich device 5, which is for example a Eurobalise.
  • the vertically oriented receiving antennas 7a, 7b are arranged in the exemplary embodiment in the figures within an antenna housing 14, which is designed as a metallic half-shell.
  • its receiving antenna 7a is located in the direction of travel X essentially centrally above the loop 9 of the trackside transmitter 5.
  • the receiving antennas 7a, 7b and the conductor loop 9 are relative to each other like this arranged so that they are always centered to one another, even across the direction of travel X (i.e. in direction Y).
  • the device 6 for determining the speed further comprises a signal device 10 connected to the receiving antennas 7a, 7b, which is designed to determine the signals 8a, 8b received by the receiving antennas 7a, 7b.
  • the device 6 further comprises a computing device 11 which is designed to calculate a speed value of the rail vehicle 1.
  • the signaling device 10 determines the signals 8a, 8b received by the receiving antennas 7a, 7b, which are shown in FIG. 4.
  • the receiving antennas 7a, 7b are arranged in the direction of travel X at a known distance d from one another.
  • the trackside transmitter 5 sends its uplink signal at 4.2 MHz in a known manner.
  • the uplink signal is generated by a current in a transmission loop (not shown).
  • the magnetic field shown in Fig. 3 thereby generated induces the signals 8a, 8b in the vehicle receiving antennas 7a, 7b. If the vertically oriented receiving antennas 7a, 7b are located exactly above the center of the conductor loop 9 of the trackside transmitter 5, the received signal 8a, 8b is minimal.
  • These Mi nima 12a, 12b of the signals 8a, 8b can be seen in FIG.
  • a time offset t between the signals 8a and 8b can be determined, for example, via the time interval between the minima 12a, 12b (as mentioned above), via a cross-correlation or also via the phase of the signals 8a, 8b.
  • the phase position between the signals 8a, 8b is shown in Fig. 5 Darge provides. As shown in FIG. 5, the phase position changes at the minima 12a, 12b of the signals 8a, 8b. These phase changes can also be used to determine the time interval t between the signals 8a, 8b.
  • the computing device 11 is designed to calculate a speed value of the rail vehicle 1 taking into account the first signal 8a and the second signal 8b and the distance d between the receiving antennas 7a, 7b.
  • the rail vehicle 1 includes Furthermore, an acceleration sensor 13, which is designed to determine a change in speed of the rail vehicle 1 is formed.
  • the computing device 11 is also designed to calculate a speed value from the speed change determined by the acceleration sensor 13.
  • the rail vehicle 1 according to the invention can also determine a speed value of the rail vehicle 1 at points between the passages of track-side transmission devices 5.
  • This speed value determined from the change in speed which can have a measurement error that increases over time, is corrected by the value determined according to the invention each time a trackside transmitter 5 is passed over. As a result of this regular correction, the measurement error remains low overall and below an acceptable limit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (6) zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Schienenfahrzeugs (1) mit wenigstens zwei in einer Fahrrichtung mit einem Abstand zueinander angeordneten fahrzeugseitigen Empfangsantennen (7a, 7b), die jeweils geeignet sind, eine von einer streckenseitigen Sendeeinrichtung (5), insbesondere einer Balise, ausgesendete elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit wenigstens einer mit den Empfangsantennen (7a, 7b) verbundenen Signaleinrichtung (10), die zum Ermitteln von den Empfangsantennen (7a, 7b) empfangenen Signalen (8a, 8b) ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Recheneinrichtung (11), die zum Berechnen eines Geschwindigkeitswertes unter Berücksichtigung des ersten und zweiten Signals (8a, 8b) sowie des Abstandes (d) der Empfangsantennen (7a, 7b) ausgebildet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (6) kann ein Geschwindigkeitswert des Schienenfahrzeugs (1) mit höherer Genauigkeit bestimmt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Schienenfahrzeugs (1).

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung ei nes Schienenfahrzeugs
Die Geschwindigkeit von Schienenfahrzeugen und deren Position wird beispielsweise mit Hilfe von Radar und Wegimpulssensoren ermittelt, was häufig als Odometrie bezeichnet wird. Diese Werte für Geschwindigkeit und Position sind für moderne Zug steuersysteme oder Zugüberwachungssysteme, wie beispielsweise ETCS, erforderlich. Zusätzlich können auch beispielsweise GPS- und Beschleunigungssensoren zu Einsatz kommen, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Geschwindigkeitsermitt lung zu steigern. Die verwendeten Radarsensoren arbeiten üb licherweise im Gigahertzbereich und ermitteln die Geschwin digkeit des Schienenfahrzeugs mit Hilfe von Reflexionen an Strukturen im Streckenbereich.
Problematisch ist hierbei, dass beispielsweise im Winter die Radarsensoren vereisen können oder die streckenseitigen
Strukturen nicht erkennbar sind, was beispielsweise durch Schnee oder Wasserflächen verursacht werden kann. In beiden Fällen kann dies zu einem Versagen der Radarsensoren führen. Die eingesetzten Wegimpulssensoren ermitteln die Drehzahl der Fahrzeugachsen. Bei angetriebenen und/oder gebremsten Achsen kann allerdings ein sogenannter Schlupf oder ein Blockieren auftreten, was die Messung verfälscht. GPS- oder ähnliche Sensoren, die mit Satellitennavigation arbeiten, funktionie ren üblicherweise nicht in Tunneln oder bei anderen schwieri gen geographischen Bedingungen, wie beispielsweise Schluchten zwischen hohen Häusern.
Die in der Odometrie zusätzlich oder alternativ eingesetzten Beschleunigungssensoren registrieren Geschwindigkeitsänderun gen des Schienenfahrzeugs. Die Geschwindigkeit wird dabei beispielsweise durch eine Integration der Beschleunigung er mittelt. Problematisch ist hierbei, dass durch Messfehler ein Fehler in der berechneten Geschwindigkeit mit der Zeit zuneh men kann .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen, mit denen die Ge schwindigkeit mit höherer Genauigkeit bestimmt werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe einerseits durch eine Vorrich tung zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Schienenfahrzeugs mit wenigstens zwei in einer Fahrrichtung mit einem Abstand zueinander angeordneten fahrzeugseitigen Empfangsantennen, die jeweils geeignet sind, eine von einer streckenseitigen Sendeeinrichtung, insbesondere einer Balise, ausgesendete elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit wenigstens ei ner mit den Empfangsantennen verbundenen Signaleinrichtung, die zum Ermitteln von den Empfangsantennen empfangenen Signa len ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Recheneinrich tung, die zum Berechnen eines Geschwindigkeitswertes unter Berücksichtigung des ersten und zweiten Signals sowie des Ab standes der Empfangsantennen ausgebildet ist.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Schienenfahrzeugs ge löst, bei dem ein erstes Signal in einer ersten fahrzeugsei tigen Empfangsantenne und ein zweites Signal in einer zweiten fahrzeugseitigen Empfangsantenne empfangen werden, wobei das erste Signal und das zweite Signal von wenigstens einer stre ckenseitigen Sendeeinrichtung ausgesendet werden, und bei dem ein Geschwindigkeitswert unter Berücksichtigung des ersten Signals und des zweiten Signals sowie eines Abstandes der ersten und der zweiten Empfangsantenne berechnet wird.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die Ge schwindigkeit des Schienenfahrzeugs beispielsweise bei Über fahrt einer Eurobalise sehr genau bestimmt werden kann. Euro- balisen liegen beispielsweise auf ETCS ausgerüsteten Strecken in relativ geringen und regelmäßigen Abständen von beispielsweise einigen hundert Metern bis zwei Kilometern. Dadurch liegt erfindungsgemäß zumindest punktuell während der Fahrt des Schienenfahrzeugs immer wieder ein sehr genauer Ge schwindigkeitswert vor, der die Genauigkeit der Odometrie des Fahrzeugs wesentlich verbessert.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge staltung weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrie ben sind.
So können bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung, die wenigstens zwei Empfangsanten nen jeweils als eine im Wesentlichen vertikal oder horizontal orientierte Schleife ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass bei Überfahrt der streckenseitigen Sendeeinrichtung ein Minimum bzw. Maximum des empfangenen jeweiligen Signals vor liegt, das besonders gut ausgewertet werden kann. Beispiels weise sendet während der Überfahrt der fahrzeugseitigen Emp fangsantenne eine streckenseitige Eurobalise ihr Uplink-Sig- nal bei 4,2 MHz. Dieses Uplink-Signal wird durch einen Strom in einer fahrzeugseitigen Sendeschleife, die auch als Sen deloop bezeichnet werden kann, erzeugt. Das Minimum bzw. Ma ximum im jeweiligen von den Empfangsantennen empfangenen Sig nal liegt vor, wenn die vertikal oder horizontal orientierte Schleife exakt über der Mitte der streckenseitigen Sendeein richtung in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs befindet.
Ferner kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, zum Be rechnen des Geschwindigkeitswertes einen zeitlichen Versatz zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal zu berück sichtigen. Dies hat den Vorteil, dass der zeitliche Versatz leicht ermittelbar ist und dadurch eine einfache Geschwindig keitsberechnung möglich ist.
Um die Geschwindigkeitsberechnung weiter zu vereinfachen, kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, zum Berechnen des Geschwindigkeitswertes einen zeitlichen Versatz in einer Phase des ersten Signals und des zweiten Signals zu berücksichtigen. Die Phasenlage der beiden Signale zueinander kann in der Recheneinrichtung leicht bestimmt werden. An der Stelle ändert sich die Phasenlage, so dass diese Punkte von Maxima bzw. Minima in dem ersten und/oder zweiten Signal leicht ermittelbar sind.
Bewegt sich eine vertikal oder horizontal orientierte Emp fangsantenne über die Mitte der streckenseitigen Sendeein richtung hinweg, wechselt die Richtung des Magnetfeldes, von dem die fahrzeugseitigen Empfangsantennen durchflossen wer den. Dies führt zu einem Phasenwechsel gegenüber dem Signal in der jeweils anderen fahrzeugseitigen Empfangsantenne.
Diese Phasenwechsel können auch zur Ermittlung des zeitlichen Abstandes der Signale benutzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Re cheneinrichtung ausgebildet sein, zum Berechnen des Geschwin digkeitswertes einen zeitlichen Versatz in einer Kreuzkorre lation aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal zu be rücksichtigen. Dies hat den Vorteil, dass die Berechnung der Geschwindigkeit weiter vereinfacht wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schienenfahrzeug mit ei ner Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbestimmung, die erfin dungsgemäß nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs kann dieses wenigstens einen Beschleuni gungssensor aufweisen, der zum Ermitteln einer Geschwindig keitsänderung ausgebildet ist, und kann die Recheneinrich tung, insbesondere zwischen streckenseitigen Sendeeinrichtun gen, zum Berechnen eines Geschwindigkeitswertes unter Berück sichtigung der Geschwindigkeitsänderung ausgebildet sein.
Dies hat den Vorteil, dass während der gesamten Fahrt ein sehr genauer Geschwindigkeitswert des Schienenfahrzeugs be stimmt werden kann. Dieser wird bei der Fahrt zwischen den Balisen beispielsweise aus der Geschwindigkeitsänderung ermittelt und punktuell bei jeder Balisenüberfahrt durch die erfindungsgemäß ermittelte Geschwindigkeit aktualisiert.
Dadurch wird ein Fehler, der sich bei der Geschwindigkeitser mittlung aus der Geschwindigkeitsänderung ergeben kann, ge ringgehalten .
In vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens kann der Geschwindigkeitswert unter Berücksichtigung eines zeitlichen Versatzes zwischen dem ersten Signal und dem zweitem Signal berechnet werden, unter Berücksichtigung eines zeitlichen Versatzes in der Phase des ersten Signals und des zweiten Signals berechnet werden oder unter Berücksichtigung eines zeitlichen Versatzes in einer Kreuzkorrelation aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal berechnet werden. So kann die Ermittlung der Geschwindigkeit jeweils vereinfacht werden .
Um permanent einen möglichst genauen Geschwindigkeitswert des Schienenfahrzeugs ermitteln zu können, kann der Geschwindig keitswert, insbesondere zwischen streckenseitigen Sendein richtungen, unter Berücksichtigung einer Geschwindigkeitsän derung berechnet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert .
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaf ten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schienenfahrzeugs auf einer Schienenstrecke in einer Draufsicht;
Fig. 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung von der Ausführungsform in Fig. 1; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Feldvertei lung einer streckenseitigen Sendeeinrichtung aus den Figuren 1 und 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines beispielhaf ten Signalverlaufs in den fahrzeugseitigen Emp fangsantennen aus den Fig. 1 und 2;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Phasenver
laufs der Signale aus Fig. 4.
In den Figuren werden der Einfachheit halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .
Fig. 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 1, wie beispielsweise eine Eisenbahn, U-Bahn oder Straßenbahn, das eine Fahrstrecke 2 in einer Fahrtrichtung X befährt. Die Fahrstrecke 2 umfasst zwei parallel angeordnete Schienen 3 und 4. Die Fahrstrecke 2 weist mehrere streckenseitige Sendeeinrichtungen 5 auf, bei denen es sich um Transponder handeln kann, insbesondere in Form von Balisen, wie sie im Bereich der Eisenbahntechnik beispielsweise als Eurobalisen bekannt sind.
Das Schienenfahrzeug 1 umfasst eine Vorrichtung 6 zur Ge schwindigkeitsbestimmung, die wenigstens zwei Empfangsanten nen 7a, 7b aufweist. Die in Fahrtrichtung X vordere Empfangs antenne 7a und die in Fahrtrichtung X hintere Empfangsantenne 7b weisen jeweils eine vertikal orientierte Leiterschleife o- der eine durch mehrere Leiterschleifen gebildete vertikal orientierte Leiterspule auf. Fährt das Schienenfahrzeug 1 ausgehend von der Darstellung in Fig. 1 auf die streckensei tige Sendeeinrichtung 5 zu und über diese hinweg, so wird zu nächst die erste bzw. vordere Empfangsantenne 7a der Vorrich tung 6 in den Bereich des von der streckenseitigen Sendeein richtung 5 erzeugten Magnetfeldes gelangen. Dadurch wird in der Empfangsantenne 7a ein entsprechendes Empfangssignal 8a erzeugt (s. Fig. 4) . Die streckenseitige Sendeeinrichtung 5 ist als eine Balise ausgebildet und umfasst eine horizontal orientierte Leiter schleife 9.
Entsprechend wie bei der ersten Empfangsantenne 7a wird auch in der zweiten Empfangsantenne 7b orts- und zeitversetzt ein entsprechendes Signal 8b bei Überfahrt der streckenseitigen Sendeeinrichtung 5 erzeugt .
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Feldverteilung des Magnetfel des eines Uplink-Signals der streckenseitigen Sendeeinrich tung 5, die beispielsweise eine Eurobalise ist. Die vertikal orientierten Empfangsantennen 7a, 7b sind bei der beispiel haften Ausführungsform in den Figuren innerhalb eines Anten nengehäuses 14 angeordnet, das als eine metallische Halb schale ausgebildet ist. Bei der in Fig. 3 dargestellten Posi tion des Fahrzeugs 1 befindet sich dessen Empfangsantenne 7a in der Fahrtrichtung X im Wesentlichen mittig über der Lei terschleife 9 der streckenseitigen Sendeeinrichtung 5. Im Üb rigen sind die Empfangsantennen 7a, 7b und die Leiterschleife 9 relativ zueinander so angeordnet, dass sie sich auch quer zur Fahrtrichtung X (also in Richtung Y) stets mittig zuei nander befinden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 zur Geschwindigkeitsbe stimmung umfasst weiterhin eine mit den Empfangsantennen 7a, 7b verbundene Signaleinrichtung 10, die zum Ermitteln der von den Empfangsantennen 7a, 7b empfangenen Signale 8a, 8b ausge bildet ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 6 eine Rechen einrichtung 11, die zum Berechnen eines Geschwindigkeitswer tes des Schienenfahrzeugs 1 ausgebildet ist.
Die Signaleinrichtung 10 ermittelt die von den Empfangsanten nen 7a, 7b empfangenen Signale 8a, 8b, die in Fig. 4 darge stellt sind. Die Empfangsantennen 7a, 7b sind in der Fahrtrichtung X mit einem bekannten Abstand d zueinander angeordnet .
Während der Überfahrt der Empfangsantennen 7a, 7b des Schie nenfahrzeugs 1 sendet die streckenseitige Sendeeinrichtung 5 in bekannter Weise ihr Uplink-Signal bei 4,2 MHz. Das Uplink- Signal wird durch einen Strom in einer Sendeschleife (nicht dargestellt) erzeugt. Das in Fig. 3 dargestellte dadurch er zeugte Magnetfeld induziert in den fahrzeugseitigen Empfangs antennen 7a, 7b die Signale 8a, 8b. Wenn sich die vertikal orientierten Empfangsantennen 7a, 7b exakt über der Mitte der Leiterschleife 9 der streckenseitigen Sendeeinrichtung 5 be finden, ist das empfangene Signal 8a, 8b minimal. Diese Mi nima 12a, 12b der Signale 8a, 8b sind in Fig. 4 erkennbar. Erfindungsgemäß wird ein zeitlicher Abstand t zwischen den Minimalwerten 12a, 12b in den Signalen 8a, 8b ermittelt, da dieser repräsentativ für den zeitlichen Versatz der Signale 8a, 8b zueinander ist. Aus diesem zeitlichen Abstand t und dem bekannten Abstand zwischen den Empfangsantennen 7a, 7b in der Fahrtrichtung X wird erfindungsgemäß eine mittlere Ge schwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 1 entsprechend der For mel v = d/t ermittelt.
Ein zeitlicher Versatz t zwischen den Signalen 8a und 8b lässt sich beispielsweise über den zeitlichen Abstand der Mi nima 12a, 12b (wie oben erwähnt), über eine Kreuzkorrelation oder auch über die Phase der Signale 8a, 8b ermitteln. Die Phasenlage zwischen den Signalen 8a, 8b ist in Fig. 5 darge stellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, wechselt die Phasenlage an den Minima 12a, 12b der Signale 8a, 8b. Diese Phasenwechsel kön nen auch zur Ermittlung des zeitlichen Abstandes t der Sig nale 8a, 8b genutzt werden.
Erfindungsgemäß ist die Recheneinrichtung 11 zum Berechnen eines Geschwindigkeitswertes des Schienenfahrzeugs 1 unter Berücksichtigung des ersten Signals 8a und des zweiten Sig nals 8b sowie des Abstandes d der Empfangsantennen 7a, 7b zu einander ausgebildet. Das Schienenfahrzeug 1 umfasst weiterhin einen Beschleunigungssensor 13, der zum Ermitteln einer Geschwindigkeitsänderung des Schienenfahrzeugs 1 ausge bildet ist. Die Recheneinrichtung 11 ist weiterhin zum Berechnen eines Geschwindigkeitswertes aus der vom Beschleunigungssensor 13 ermittelten Geschwindigkeitsänderung ausgebildet. Dadurch kann das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug 1 auch an Stellen zwischen den Überfahrten von streckenseitigen Sendeeinrich- tungen 5 einen Geschwindigkeitswert des Schienenfahrzeugs 1 ermitteln. Dieser aus der Geschwindigkeitsänderung ermittelte Geschwindigkeitswert, der einen mit der Zeit zunehmenden Messfehler aufweisen kann, wird bei jeder Überfahrt einer streckenseitigen Sendeeinrichtung 5 durch den erfindungsgemäß ermittelten Wert korrigiert. Durch diese regelmäßige Korrek tur bleibt der Messfehler insgesamt gering und unter einer akzeptablen Grenze.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (6) zur Geschwindigkeitsbestimmung eines
Schienenfahrzeugs (1),
mit wenigstens zwei in einer Fahrrichtung mit einem Abstand zueinander angeordneten fahrzeugseitigen Empfangsantennen (7a, 7b) , die jeweils geeignet sind, eine von einer strecken seitigen Sendeeinrichtung (5), insbesondere einer Balise, ausgesendete elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit wenigstens einer mit den Empfangsantennen (7a, 7b) ver bundenen Signaleinrichtung (10), die zum Ermitteln von den Empfangsantennen (7a, 7b) empfangenen Signalen (8a, 8b) aus gebildet ist, und
mit wenigstens einer Recheneinrichtung (11), die zum Berech nen eines Geschwindigkeitswertes unter Berücksichtigung des ersten und zweiten Signals (8a, 8b) sowie des Abstandes (d) der Empfangsantennen (7a, 7b) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung (6) 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
die wenigstens zwei Empfangsantennen (7a, 7b) jeweils als eine im Wesentlichen vertikal oder horizontal orientierte Schleife ausgebildet sind.
3. Vorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Recheneinrichtung (11) ausgebildet ist, zum Berechnen des Geschwindigkeitswertes einen zeitlichen Versatz (t) zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal (8a, 8b) zu berück sichtigen .
4. Vorrichtung (6) nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Recheneinrichtung (11) ausgebildet ist, zum Berechnen des Geschwindigkeitswertes einen zeitlichen Versatz (t) in einer Phase des ersten Signals und des zweiten Signals (8a, 8b) zu berücksichtigen .
5. Vorrichtung (6) nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Recheneinrichtung (11) ausgebildet ist, zum Berechnen des Geschwindigkeitswertes einen zeitlichen Versatz (t) in einer Kreuzkorrelation aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal (8a, 8b) zu berücksichtigen.
6. Schienenfahrzeug (1) mit einer Vorrichtung zur Geschwin digkeitsbestimmung,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Vorrichtung (6) nach einem der oben genannten Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
7. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Schienenfahrzeug (1) wenigstens einen Beschleunigungs sensor (13) aufweist, der zum Ermitteln einer Geschwindig keitsänderung ausgebildet ist, und
dass die Recheneinrichtung (11), insbesondere zwischen stre ckenseitigen Sendeeinrichtungen (5), zum Berechnen eines Ge schwindigkeitswertes unter Berücksichtigung der Geschwindig keitsänderung ausgebildet ist.
8. Verfahren zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Schienen fahrzeugs ( 1 ) ,
bei dem ein erstes Signal (8a) in einer ersten fahrzeugseiti gen Empfangsantenne (7a) und ein zweites Signal (8b) in einer zweiten fahrzeugseitigen Empfangsantenne (7b) empfangen wer den, wobei das erste Signal (8a) und das zweite Signal (8b) von wenigstens einer streckenseitigen Sendeeinrichtung (5) ausgesendet werden, und
bei dem ein Geschwindigkeitswert unter Berücksichtigung des ersten Signals (8a) und des zweiten Signals (8b) sowie eines Abstandes (d) der ersten und der zweiten Empfangsantenne (7a, 7b) berechnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Geschwindigkeitswert unter Berücksichtigung eines zeitli chen Versatzes (t) zwischen dem ersten Signal (8a) und dem zweiten Signal (8b) berechnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Geschwindigkeitswert unter Berücksichtigung eines zeitli chen Versatzes (t) in der Phase des ersten Signals (8a) und des zweiten Signals (8b) berechnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Geschwindigkeitswert unter Berücksichtigung eines zeitli chen Versatzes (t) in einer Kreuzkorrelation aus dem ersten Signal (8a) und dem zweiten Signal (8b) berechnet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Geschwindigkeitswert, insbesondere zwischen streckensei tigen Sendeeinrichtungen (5), unter Berücksichtigung einer Geschwindigkeitsänderung berechnet wird.
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