EP3988422B1 - Method and device for detecting a derailed state of a railway vehicle and railway vehicle - Google Patents

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EP3988422B1
EP3988422B1 EP21204632.0A EP21204632A EP3988422B1 EP 3988422 B1 EP3988422 B1 EP 3988422B1 EP 21204632 A EP21204632 A EP 21204632A EP 3988422 B1 EP3988422 B1 EP 3988422B1
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EP
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vehicle
speed
rail vehicle
determined
derailed
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Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
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    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting a derailed condition of a rail vehicle and to a rail vehicle.
  • the WO2015/ 100 425 A1 discloses a method and system for continuously collecting and analyzing operating parameters of a rail vehicle to detect abnormal operating conditions.
  • the CN 105 480 249 A discloses a device for derailment detection based on a bearing saddle positioning and detection method.
  • the DE 10 2016 125 196 A1 relates to a method for detecting a derailment condition of one or more wheels of a rail vehicle based on wheel speed signals.
  • the DE 10 2014 108 685 A1 relates to a method for detecting a derailment of at least one wheel set of a rail vehicle, in which an acceleration signal representing the acceleration of the wheel set in one direction is measured continuously during a journey.
  • the WO 01/94174 A1 discloses methods and devices for detecting and signaling derailment conditions in a rail vehicle.
  • the EP 2 436 574 A1 discloses a rail vehicle condition monitoring device and a condition monitoring method for monitoring a faulty condition of a rail vehicle running on rails.
  • the DE 10 2011 001 978 A1 discloses a method for derailment monitoring of at least one wheel of a running gear of a rail vehicle, in which a derailment situation signal representative of a derailment situation of the wheel is generated depending on the result of a comparison of signals available in the rail vehicle.
  • the WO 2015/100425 A1 discloses collecting and analyzing rail vehicle and train operating parameters to detect abnormal operating conditions.
  • the technical problem therefore arises of creating an alternative method for detecting a derailed condition as well as a corresponding device and a rail vehicle that enable reliable and early detection of the derailed condition, especially at low vehicle speeds.
  • the rail vehicle can in particular be a tram or light rail vehicle, for example a tram.
  • the rail vehicle can also be designed in a different embodiment.
  • the rail vehicle can be an assisted, partially automated, highly automated, fully automated or autonomously driving rail vehicle.
  • the method includes the features of claim 1.
  • the maximum value of the drive torque can be a value that is smaller than the value of the maximum drive torque that can be generated by the drive machine.
  • the drive machine can in particular be an electric drive machine, for example a synchronous or asynchronous machine or a direct current machine.
  • the maximum value can be a predetermined value.
  • This predetermined value can be stored in a memory device of the rail vehicle and can be called up, for example, by a control device, which then controls the drive machine in such a way that the drive torque generated by it is always smaller than or equal to the predetermined value.
  • the control device can be designed as a microcontroller or integrated circuit or can include one.
  • the vehicle speed can be detected by a device for detecting the vehicle speed, whereby the device can be designed, for example, as a speed sensor or can include one. It can also Vehicle speed can be determined as a function of output signals from other detection devices, for example a position sensor or an acceleration sensor. A vehicle speed can be understood to mean a signal that represents the current vehicle speed.
  • the speed threshold value can be a predetermined speed threshold value and can also be stored in the previously explained memory device or a further memory device of the rail vehicle. This can be retrieved by an evaluation device and compared with the current vehicle speed.
  • the speed threshold value can also be determined during the runtime of the method, for example as a position-dependent threshold value.
  • the evaluation device can be designed as a microcontroller or integrated circuit or can include one. It is possible for the control and evaluation device to be designed as devices that are different from one another, particularly structurally. However, it is also conceivable that the functions of both the control device and the evaluation device are provided by a single device.
  • the rail vehicle can be operated with speed control.
  • a control device can adjust or change the drive torque of the drive machine in such a way that a deviation between the current and a desired speed, e.g. predetermined or set by a vehicle driver or a higher-level system, is minimized.
  • the derailed condition may be detected if the vehicle speed is less than the predetermined speed threshold by more than a predetermined amount.
  • the derailed condition can be detected when the current vehicle speed is zero.
  • a derailment signal can be generated, in particular by the evaluation device. This can then be transferred to a higher-level system.
  • the higher-level system can then carry out appropriate safety measures, for example braking the rail vehicle.
  • the method advantageously enables reliable and early detection of a derailed condition, especially at low speeds.
  • the limitation of the drive torque can in particular be selected such that the speed of the rail vehicle in a normal, i.e. error-free and in particular not derailed, operating state is smaller than a predetermined permissible speed, which in turn is smaller than the maximum permissible speed of the rail vehicle.
  • the proposed detection is particularly suitable for rail vehicles that are operated in a speed-controlled manner as explained above, whereby the setpoint of the speed control can be the predetermined permissible speed.
  • Such speed control can take place in particular in autonomously moving rail vehicles.
  • the proposed method therefore also enables reliable and early detection of a derailed condition in autonomously driving vehicles. The same applies, of course, to assisted or automated rail vehicles whose operation involves speed control.
  • the vehicle position can be detected by a device for detecting the vehicle position, whereby the device can be designed, for example, as a position sensor or can include one.
  • the vehicle position can also be determined depending on output signals from other detection devices, for example a speed sensor or an acceleration sensor.
  • a vehicle position can be understood as a signal that represents the current vehicle position.
  • the vehicle position can be determined in a reference coordinate system, for example in a global reference coordinate system.
  • the maximum value of the drive torque can therefore be determined depending on the position.
  • the values for vehicle position and maximum value as well as their association with one another can be stored in the previously explained storage device or a further storage device of the rail vehicle or a storage device external to the rail vehicle, for example a server device.
  • the predetermined speed threshold can also be determined as a function of the vehicle position, namely by evaluating the association or the relationship, namely as the permissible speed assigned to the vehicle position or the vehicle position range.
  • the vehicle position-dependent maximum value of the drive torque can be selected such that the rail vehicle reaches at most the permissible speed assigned to the corresponding vehicle position.
  • at least one property of the rail vehicle for example a mass and/or friction properties, can be taken into account, the maximum value for reaching the permissible speed being dependent on this property.
  • an environmental property can alternatively or additionally be evaluated, e.g. a route gradient, a route curvature, wind resistance or another property, whereby the maximum value for reaching the permissible speed depends on this property.
  • These properties can also be previously known or determined by appropriate devices on the rail vehicle.
  • the vehicle position-dependent maximum value of the drive torque is determined by determining a vehicle position-dependent permissible speed and, depending on this permissible speed and possibly other parameters or properties of the rail vehicle and / or the environment, the maximum value of the drive torque is then determined as the value , which must be set in order to accelerate the rail vehicle to this permissible speed or to cause it to travel at this permissible speed.
  • the assignment of the maximum value to the position can be determined through test drives or through an analytical determination.
  • a test drive can be carried out at a predetermined speed of the rail vehicle and it can be determined for each position which drive torque is necessary to move the rail vehicle at this speed. This speed-specific drive torque can then be determined as the drive torque assigned to the corresponding position.
  • the speed can be a permissible speed, which - as explained in more detail below - can also be position-dependent.
  • test drives can also be carried out at different predetermined speeds and then different, speed-specific drive torques can be determined for each position.
  • the maximum value can be determined analytically depending on a position, in particular depending on at least one vehicle characteristic and/or at least one environmental characteristic.
  • a permissible speed dependent on the vehicle position is determined, with the maximum value of the drive torque being determined as a function of this permissible speed. This has already been explained previously.
  • the speed threshold value is determined depending on the position. As explained previously, the speed threshold can be determined as the position-dependent permissible speed.
  • a speed threshold value to a vehicle position or a Vehicle position range or a predetermined relationship between them exists, which can also be stored in the or a further storage device, whereby this assignment can be different from the assignment of a permissible speed to a vehicle position.
  • the speed threshold assigned to a vehicle position can be smaller than the permissible speed assigned to the same vehicle position.
  • the rail vehicle is an assisted, automated or autonomously operated rail vehicle.
  • Subtypes of automated operation have already been explained previously.
  • the speed control explained can be carried out in assisted, automated or autonomous operation.
  • the proposed method can only be carried out or a derailed condition can only be detected if the rail vehicle is operated with assistance, automation or autonomously. This advantageously results in improved operational safety of the rail vehicle operated in one of the operating modes mentioned, in particular because the proposed method enables reliable and early detection of the derailed condition without a vehicle driver being involved in the detection.
  • limiting the drive torque, determining the vehicle speed and determining the deviation between the vehicle speed and the speed threshold is only carried out if the rail vehicle is in the area of a depot.
  • the area of the depot can include predetermined vehicle positions.
  • the information that these are depot positions can therefore also be assigned to these vehicle positions.
  • the vehicle position can then be determined before limiting the drive torque or before determining the vehicle speed or before detection or before determining the deviation, in which case it is then evaluated whether this vehicle position is a depot position . Only if this is the case will the corresponding procedural step is carried out. Otherwise the corresponding procedural step will not be carried out.
  • the depot can include an area of vehicle positions in which the vehicles are located for maintenance and storage.
  • the vehicle position is determined by a GNSS-based determination device and/or by an odometer-based determination device and/or by an infrastructure-based determination device.
  • a GNSS-based determination device can include, for example, a GPS sensor.
  • An odometer-based determination device can, for example, evaluate a path traveled by the rail vehicle in order to determine the position.
  • An odometer-based determination device can, for example, detect a speed of a wheel or a wheel set of the rail vehicle and then, depending on the speed, determine a distance traveled and then the current position of the rail vehicle.
  • An infrastructure-based determination device can, for example, include a beacon or balise detection device and/or a device for detecting the signals generated by beacons or balises, wherein a position can then be determined depending on the signal generated by this device.
  • a position can then be determined depending on the signal generated by this device.
  • other methods for determining position can also be used and/or the position information determined by different methods can be fused to determine the position.
  • the accuracy of the position determination is greater than the accuracy of a purely GNSS-based position determination.
  • the position information can also be used for the assisted, automated or autonomous operation of the rail vehicle.
  • the proposed position determination advantageously results in a sufficiently precise position determination, which ensures the reliability of the previously explained position-specific detection of the derailed condition.
  • the derailed condition is detected if the vehicle speed is less than the speed threshold and no further reason for the speed reduction is detected.
  • Another reason for the speed reduction can be, for example, a detected obstacle on the route, which causes the rail vehicle to slow down, particularly in an automated manner.
  • Another reason can also be a detected control signal, which causes the rail vehicle to slow down, in particular in an automated manner.
  • the derailed condition is only detected if it can be plausibly verified that only the derailed condition causes the difference between the vehicle speed and the speed threshold value. This advantageously increases the reliability of the detection.
  • a device for detecting a derailed condition of a rail vehicle comprises at least one control device, at least one evaluation device and at least one device for determining the vehicle speed.
  • the relevant facilities have already been explained previously.
  • the control device limits a drive torque, which is generated by a drive machine of the rail vehicle, to a maximum value.
  • the vehicle speed is determined by means of the device for determining the vehicle speed, the vehicle speed being compared with a predetermined speed threshold value by means of the evaluation device and the derailed condition being detected if the vehicle speed is less than a predetermined speed threshold value.
  • the devices can be connected to one another in terms of data and/or signaling technology. It is possible that the evaluation device is installed in the rail vehicle. However, it is also possible for the evaluation device to be a device external to the rail vehicle. In this case in particular, wireless data and/or signal transmission can take place with the other devices.
  • the device advantageously enables the implementation of a method for detecting a derailed condition according to one of the embodiments disclosed in this disclosure.
  • the device is therefore configured in particular in such a way that such a method can be carried out with the device.
  • the device comprises a device for determining the vehicle position. This advantageously enables the previously explained position-specific detection of the derailed state, in particular the position-dependent determination of the maximum value and/or the speed threshold value and/or the permissible speed.
  • the device comprises at least one memory device for storing the maximum value, the speed threshold and/or the permissible speed.
  • the corresponding information can be stored in this, in particular in a manner assigned to a vehicle position.
  • the storage device can be permanently installed in the rail vehicle or can be a storage device external to the vehicle. Furthermore, the storage device can be connected to the other devices of the device in terms of signals and/or data.
  • a rail vehicle with a device for detecting a derailed condition according to one of the embodiments described in this disclosure.
  • This advantageously results in a rail vehicle being provided with improved operational safety, particularly at low speeds.
  • the fact that the rail vehicle includes the device does not exclude that a device of the device is a device external to the vehicle. However, at least one of the devices mentioned is permanently installed in the rail vehicle.
  • Fig. 1 shows a schematic flowchart of a method according to the invention for detecting a derailed condition of a rail vehicle 1 (see Fig. 4 ).
  • a first step S1 the drive torque, which is generated by a drive machine 2 of the rail vehicle 1, is limited to a maximum value AM_max. This value can be determined using measurements or calculations.
  • a second step S2 the vehicle speed v of the rail vehicle 1 is determined.
  • the vehicle speed v determined in the second step S2 is compared with a predetermined speed threshold v_th and a derailed condition is detected if the vehicle speed v is less than a predetermined speed threshold v_th.
  • the predetermined threshold value v_th can be retrieved, for example from a memory device 3 of the rail vehicle 1. If a derailed condition is detected, a detection signal DS can be generated and transmitted to a higher-level system and/or output to a vehicle driver.
  • Fig. 2 shows a schematic flowchart of a method according to the invention according to a further embodiment.
  • a vehicle position p of the rail vehicle 1 (see Fig. 4 ) certainly.
  • This vehicle position can be determined, for example, as a function of output signals from a GNSS device 4 or as a function of output signals from a device 5 for balise detection.
  • the device 5 for balise detection can in particular detect a balise or receive the signals emitted by a balise and then use them to determine the position.
  • the vehicle position can also be determined by merging the position information determined by the GNSS device 4 and the balise detection device 5.
  • alternative or further methods for determining position are also conceivable.
  • the drive torque, which is generated by a drive machine 2 of the rail vehicle 1, is limited to a maximum value AM_max(p), this maximum value being a position-dependent maximum value AM_max(p). It is possible, for example, that a speed dependent on the vehicle position p is determined, the maximum value of the drive torque being determined depending on this speed, namely as the value that is to be set to reach the speed or to drive at the speed. Alternatively, a previously known association between vehicle positions and the maximum values AN_max assigned to these can be evaluated.
  • a third step S3 the vehicle speed v of the rail vehicle 1 is determined.
  • a fourth step S4 the vehicle speed v determined in the third step S3 is then compared with a position-dependent speed threshold v_th and a derailed condition is detected if the vehicle speed v is smaller than the position-dependent speed threshold v_th.
  • the position-dependent threshold value v_th can be retrieved, for example from a memory device 3 of the rail vehicle 1.
  • the position-dependent threshold value v_th can therefore also be a predetermined threshold value. For example, a previously known association between vehicle positions and threshold values assigned to them can be evaluated in order to determine the position-dependent threshold value v_th.
  • a detection signal DS is generated and transmitted to a higher-level system and / or output to a vehicle driver.
  • Fig. 3 shows a schematic block diagram of a device 6 according to the invention for detecting a derailed condition of a rail vehicle 1 (see Fig. 4 ).
  • the device 6 includes at least one control and evaluation device 7 and at least one device 8 for determining the vehicle speed v, for example a speed sensor.
  • a drive torque, which is generated by a drive machine 2 of the rail vehicle 1, is limited to a maximum value by the control and evaluation device 7. Furthermore, the vehicle speed v is determined by means of the device 8 for determining the vehicle speed and then compared with a predetermined speed threshold value v_th by means of the control and evaluation device 6, the derailed condition being detected if the vehicle speed v is smaller than the predetermined speed threshold value v_th.
  • the device 6 may include a storage device 3, which is used to store the at least one maximum value of the drive torque and/or to store the at least one predetermined speed threshold v_th and/or to store the at least one permissible speed.
  • This information can also - as explained above - be stored in the storage device 3 in a manner assigned to a vehicle position p.
  • the storage device 3 can store information as to whether a vehicle position p is a position in the area of a depot.
  • the device can also include a position determination device 9. This can in turn include the previously explained GNSS device 4 and/or the device 5 for balise detection.
  • the device can comprise an obstacle detection device and/or a signal detection device or can be connected to one in terms of data technology.
  • the derailed condition can only be detected if the vehicle speed v is less than the predetermined speed threshold v_th and no obstacle and/or signal was detected which, in particular in an automated manner, would lead to the slowing down of the rail vehicle 1.
  • Fig. 4 shows a schematic view of a rail vehicle 1 according to the invention.
  • the rail vehicle 1 includes a device 6 for detecting a derailed condition with a control and evaluation device 7, a device 8 for determining the vehicle speed v and a storage device 3 and a position determining device 9.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion eines entgleisten Zustands eines Schienenfahrzeugs sowie ein Schienenfahrzeug.The invention relates to a method and a device for detecting a derailed condition of a rail vehicle and to a rail vehicle.

Um die Betriebssicherheit von Schienenfahrzeugen zu erhöhen ist es erwünscht, einen entgleisten Zustand des Schienenfahrzeugs möglichst frühzeitig zu detektieren. Verfahren zur Entgleisungsüberwachung sind bereits bekannt.In order to increase the operational safety of rail vehicles, it is desirable to detect a derailed condition of the rail vehicle as early as possible. Methods for monitoring derailments are already known.

So offenbart die DE 10 2011 001 978 A1 ein Verfahren zur Entgleisungsüberwachung wenigstens eines Rades eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs von in dem Schienenfahrzeug verfügbaren Signalen ein für eine Entgleisungssituation des Rades repräsentatives Entgleisungssituationssignal generiert wird.This is how it reveals DE 10 2011 001 978 A1 a method for derailment monitoring of at least one wheel of a running gear of a rail vehicle, in which a derailment situation signal representative of a derailment situation of the wheel is generated depending on the result of a comparison of signals available in the rail vehicle.

Die WO2015/ 100 425 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zum kontinuierlichen Sammeln und Analysieren von Betriebsparametern eines Schienenfahrzeugs, um unnormale Betriebsbedingungen zu detektieren.The WO2015/ 100 425 A1 discloses a method and system for continuously collecting and analyzing operating parameters of a rail vehicle to detect abnormal operating conditions.

Die CN 105 480 249 A offenbart eine Einrichtung zur Entgleisungserkennung basierend auf einer Lagersattelpositionierungs- und Erkennungsmethode.The CN 105 480 249 A discloses a device for derailment detection based on a bearing saddle positioning and detection method.

Die DE 10 2016 125 196 A1 betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Entgleisungszustandes eines oder mehrerer Räder eines Schienenfahrzeugs anhand von Raddrehzahlsignalen.The DE 10 2016 125 196 A1 relates to a method for detecting a derailment condition of one or more wheels of a rail vehicle based on wheel speed signals.

Die DE 10 2014 108 685 A1 betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Entgleisung wenigstens eines Radsatzes eines Schienenfahrzeugs, bei dem während einer Fahrt insbesondere kontinuierlich ein die Beschleunigung des Radsatzes in einer Richtung repräsentierendes Beschleunigungssignal gemessen wird.The DE 10 2014 108 685 A1 relates to a method for detecting a derailment of at least one wheel set of a rail vehicle, in which an acceleration signal representing the acceleration of the wheel set in one direction is measured continuously during a journey.

Die WO 01/94174 A1 offenbart Verfahren und Vorrichtungen zum Detektieren und Signalisieren von Entgleisungsbedingungen in einem Schienenfahrzeug.The WO 01/94174 A1 discloses methods and devices for detecting and signaling derailment conditions in a rail vehicle.

Die EP 2 436 574 A1 offenbart eine Zustandsüberwachungsvorrichtung und ein Zustandsüberwachungsverfahren eines Schienenfahrzeugs zum Überwachen eines fehlerhaften Zustands eines Schienenfahrzeugs, das auf Schienen fährt.The EP 2 436 574 A1 discloses a rail vehicle condition monitoring device and a condition monitoring method for monitoring a faulty condition of a rail vehicle running on rails.

Die DE 10 2011 001 978 A1 offenbart ein Verfahren zur Entgleisungsüberwachung wenigstens eines Rades eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs von in dem Schienenfahrzeug verfügbaren Signalen ein für eine Entgleisungssituation des Rades repräsentatives Entgleisungssituationssignal generiert wird.The DE 10 2011 001 978 A1 discloses a method for derailment monitoring of at least one wheel of a running gear of a rail vehicle, in which a derailment situation signal representative of a derailment situation of the wheel is generated depending on the result of a comparison of signals available in the rail vehicle.

Die WO 2015/100425 A1 offenbart ein Sammeln und Analysieren von Betriebsparametern von Schienenfahrzeugen und Zug, um anormale Betriebsbedingungen zu erfassen.The WO 2015/100425 A1 discloses collecting and analyzing rail vehicle and train operating parameters to detect abnormal operating conditions.

Es stellt sich daher das technische Problem, ein alternatives Verfahren zur Detektion eines entgleisten Zustands sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein Schienenfahrzeug zu schaffen, die eine zuverlässige und frühzeitige Detektion des entgleisten Zustands ermöglichen, insbesondere auch bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten.The technical problem therefore arises of creating an alternative method for detecting a derailed condition as well as a corresponding device and a rail vehicle that enable reliable and early detection of the derailed condition, especially at low vehicle speeds.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 und durch die Merkmale des Gegenstands des nebengeordneten Anspruchs 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem results from the objects with the features of independent claims 1 and 7 and from the features of the subject matter of independent claim 8. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Detektion eines entgleisten Zustands eines Schienenfahrzeugs. Das Schienenfahrzeug kann insbesondere eine Straßen- oder Stadtbahn, z.B. eine Tram, sein. Selbstverständlich kann das Schienenfahrzeug aber auch in einer davon verschiedenen Ausführungsform ausgebildet sein.A method for detecting a derailed condition of a rail vehicle is proposed. The rail vehicle can in particular be a tram or light rail vehicle, for example a tram. Of course, the rail vehicle can also be designed in a different embodiment.

Das Schienenfahrzeug kann ein assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert, vollautomatisiert oder autonom fahrendes Schienenfahrzeug sein.The rail vehicle can be an assisted, partially automated, highly automated, fully automated or autonomously driving rail vehicle.

Das Verfahren umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.The method includes the features of claim 1.

Der Maximalwert des Antriebsmoments kann hierbei ein Wert sein, der kleiner als der Wert des maximal von der Antriebsmaschine erzeugbaren Antriebsmoments ist. Die Antriebsmaschine kann insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine, z.B. eine Synchron- oder Asynchronmaschine oder eine Gleichstrommaschine, sein.The maximum value of the drive torque can be a value that is smaller than the value of the maximum drive torque that can be generated by the drive machine. The drive machine can in particular be an electric drive machine, for example a synchronous or asynchronous machine or a direct current machine.

Der Maximalwert kann ein vorbestimmter Wert sein. Dieser vorbestimmte Wert kann in einer Speichereinrichtung des Schienenfahrzeugs gespeichert sein und z.B. von einer Steuereinrichtung abgerufen werden, die dann die Antriebsmaschine derart steuert, dass das von dieser erzeugte Antriebsmoment immer kleiner als der oder gleich dem vorbestimmten Wert ist. Die Steuereinrichtung kann als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen.The maximum value can be a predetermined value. This predetermined value can be stored in a memory device of the rail vehicle and can be called up, for example, by a control device, which then controls the drive machine in such a way that the drive torque generated by it is always smaller than or equal to the predetermined value. The control device can be designed as a microcontroller or integrated circuit or can include one.

Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch eine Einrichtung zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden, wobei die Einrichtung z.B. als Geschwindigkeitssensor ausgebildet oder einen solchen umfassen kann. Auch kann die Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von Ausgangssignalen anderer Erfassungseinrichtungen, z.B. eines Positionssensors oder eines Beschleunigungssensors, bestimmt werden. Unter einer Fahrzeuggeschwindigkeit kann hierbei ein Signal verstanden werden, welches die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert.The vehicle speed can be detected by a device for detecting the vehicle speed, whereby the device can be designed, for example, as a speed sensor or can include one. It can also Vehicle speed can be determined as a function of output signals from other detection devices, for example a position sensor or an acceleration sensor. A vehicle speed can be understood to mean a signal that represents the current vehicle speed.

Der Geschwindigkeitsschwellwert kann ein vorbestimmter Geschwindigkeitsschwellwert sein und kann ebenfalls in der vorhergehend erläuterten Speichereinrichtung oder einer weiteren Speichereinrichtung des Schienenfahrzeugs gespeichert sein. Dieser kann von einer Auswerteeinrichtung abgerufen werden und durch diese mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen werden. Auch kann der Geschwindigkeitsschwellwert zur Laufzeit des Verfahrens bestimmt werden, z.B. als positionsabhängiger Schwellwert.The speed threshold value can be a predetermined speed threshold value and can also be stored in the previously explained memory device or a further memory device of the rail vehicle. This can be retrieved by an evaluation device and compared with the current vehicle speed. The speed threshold value can also be determined during the runtime of the method, for example as a position-dependent threshold value.

Die Auswerteeinrichtung kann als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen. Es ist möglich, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung als voneinander, insbesondere baulich, verschiedene Einrichtungen ausgebildet sind. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass die Funktionen sowohl der Steuereinrichtung als auch der Auswerteeinrichtung von einer einzigen Einrichtung bereitgestellt werden.The evaluation device can be designed as a microcontroller or integrated circuit or can include one. It is possible for the control and evaluation device to be designed as devices that are different from one another, particularly structurally. However, it is also conceivable that the functions of both the control device and the evaluation device are provided by a single device.

Das Schienenfahrzeug kann geschwindigkeitsgeregelt betrieben werden. Hierbei kann eine Steuereinrichtung das Antriebsmoment der Antriebsmaschine derart einstellen bzw. verändern, dass eine Abweichung zwischen der aktuellen und einer gewünschten, z.B. vorbestimmten oder von einem Fahrzeugführer oder einem übergeordneten System eingestellten Geschwindigkeit minimiert wird.The rail vehicle can be operated with speed control. Here, a control device can adjust or change the drive torque of the drive machine in such a way that a deviation between the current and a desired speed, e.g. predetermined or set by a vehicle driver or a higher-level system, is minimized.

Der entgleiste Zustand kann detektiert werden, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit um mehr als ein vorbestimmtes Maß kleiner als der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellwert ist. Insbesondere kann der entgleiste Zustand detektiert werden, wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist.The derailed condition may be detected if the vehicle speed is less than the predetermined speed threshold by more than a predetermined amount. In particular, the derailed condition can be detected when the current vehicle speed is zero.

Wird der entgleiste Zustand detektiert, so kann ein Entgleisungssignal, insbesondere von der Auswerteeinrichtung, erzeugt werden. Dieses kann dann an ein übergeordnetes System übertragen werden. Durch das übergeordnete System können dann entsprechende Sicherheitsmaßnahmen durchführen, beispielsweise ein Abbremsen des Schienenfahrzeugs.If the derailed condition is detected, a derailment signal can be generated, in particular by the evaluation device. This can then be transferred to a higher-level system. The higher-level system can then carry out appropriate safety measures, for example braking the rail vehicle.

Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und frühzeitige Erkennung eines entgleisten Zustands, insbesondere auch bei geringen Geschwindigkeiten. Hierfür kann die Begrenzung des Antriebsmoments insbesondere derart gewählt sein, dass die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs in einem normalen, also fehlerfreien und insbesondere nicht entgleisten, Betriebszustand kleiner als eine vorbestimmte zulässige Geschwindigkeit ist, die wiederum kleiner als die maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs ist.The method advantageously enables reliable and early detection of a derailed condition, especially at low speeds. Therefor The limitation of the drive torque can in particular be selected such that the speed of the rail vehicle in a normal, i.e. error-free and in particular not derailed, operating state is smaller than a predetermined permissible speed, which in turn is smaller than the maximum permissible speed of the rail vehicle.

Ferner ist die vorgeschlagene Erkennung besonders geeignet für Schienenfahrzeuge, die in dem wie vorhergehend erläutert geschwindigkeitsgeregelt betrieben werden, wobei der Sollwert der Geschwindigkeitsregelung die vorbestimmte zulässige Geschwindigkeit sein kann. Eine derartige Geschwindigkeitsregelung kann insbesondere bei autonom fahrenden Schienenfahrzeugen erfolgen. Somit ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren auch eine zuverlässige und frühzeitige Detektion eines entgleisten Zustands bei autonom fahrenden Fahrzeugen. Gleiches gilt selbstverständlich auch für assistiert oder automatisiert fahrende Schienenfahrzeuge, bei deren Betrieb eine Geschwindigkeitsregelung erfolgt.Furthermore, the proposed detection is particularly suitable for rail vehicles that are operated in a speed-controlled manner as explained above, whereby the setpoint of the speed control can be the predetermined permissible speed. Such speed control can take place in particular in autonomously moving rail vehicles. The proposed method therefore also enables reliable and early detection of a derailed condition in autonomously driving vehicles. The same applies, of course, to assisted or automated rail vehicles whose operation involves speed control.

Weiter erfindungsgemäß umfasst das vorgeschlagene Verfahren das

  • das Bestimmen einer Fahrzeugposition und das
  • Begrenzen des Antriebsmoments auf einen positionsabhängigen Maximalwert.
Further according to the invention, the proposed method includes:
  • determining a vehicle position and that
  • Limiting the drive torque to a position-dependent maximum value.

Die Fahrzeugposition kann durch eine Einrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition erfasst werden, wobei die Einrichtung z.B. als Positionssensor ausgebildet oder einen solchen umfassen kann. Auch kann die Fahrzeugposition in Abhängigkeit von Ausgangssignalen anderer Erfassungseinrichtungen, z.B. eines Geschwindigkeitssensors oder eines Beschleunigungssensors, bestimmt werden. Unter einer Fahrzeugposition kann hierbei ein Signal verstanden werden, welches die aktuelle Fahrzeugposition repräsentiert. Die Fahrzeugposition kann hierbei in einem Referenzkoordinatensystem bestimmt werden, z.B. in einem globalen Referenzkoordinatensystem.The vehicle position can be detected by a device for detecting the vehicle position, whereby the device can be designed, for example, as a position sensor or can include one. The vehicle position can also be determined depending on output signals from other detection devices, for example a speed sensor or an acceleration sensor. A vehicle position can be understood as a signal that represents the current vehicle position. The vehicle position can be determined in a reference coordinate system, for example in a global reference coordinate system.

Der Maximalwert des Antriebsmoments kann somit positionsabhängig bestimmt werden. Hierzu kann insbesondere eine (vorbestimmte) Zuordnung von Maximalwerten zu verschiedenen Fahrzeugpositionen oder Fahrzeugpositionsbereichen existieren, die zur Bestimmung des Maximalwerts ausgewertet wird, z.B. durch die Auswerteeinrichtung. Die Werte für Fahrzeugposition und Maximalwert sowie ihre Zuordnung zueinander können hierbei in der vorhergehend erläuterten Speichereinrichtung oder einer weiteren Speichereinrichtung des Schienenfahrzeugs oder einer schienenfahrzeugexternen Speichereinrichtung, beispielsweise einer Servereinrichtung, gespeichert sein.The maximum value of the drive torque can therefore be determined depending on the position. For this purpose, in particular there can be a (predetermined) assignment of maximum values to different vehicle positions or vehicle position ranges, which is evaluated to determine the maximum value, for example by the evaluation device. The values for vehicle position and maximum value as well as their association with one another can be stored in the previously explained storage device or a further storage device of the rail vehicle or a storage device external to the rail vehicle, for example a server device.

Selbstverständlich kann alternativ zur Zuordnung auch ein funktioneller Zusammenhang, ein kennlinienbasierter Zusammenhang oder ein in anderer Weise ausgebildeter Zusammenhang zwischen Fahrzeugposition und Maximalwert bestehen und zur positionsabhängigen Bestimmung des Maximalwerts ausgewertet werden.Of course, as an alternative to the assignment, there can also be a functional relationship, a characteristic-based relationship or a relationship formed in some other way between the vehicle position and the maximum value and can be evaluated to determine the maximum value in a position-dependent manner.

Es ist vorstellbar, dass auch eine Zuordnung einer zulässigen Geschwindigkeit zu einer Fahrzeugposition oder einem Fahrzeugpositionsbereich bzw. ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen diesen existiert, die/der ebenfalls in der oder einer weiteren Speichereinrichtung gespeichert sein kann. In diesem Fall kann der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellwert ebenfalls in Abhängigkeit der Fahrzeugposition, nämlich durch Auswerten der Zuordnung bzw. des Zusammenhangs, bestimmt werden, nämlich als die der Fahrzeugposition oder dem Fahrzeugpositionsbereich zugeordnete zulässige Geschwindigkeit.It is conceivable that there is also an assignment of a permissible speed to a vehicle position or a vehicle position range or a predetermined relationship between them, which can also be stored in the or another storage device. In this case, the predetermined speed threshold can also be determined as a function of the vehicle position, namely by evaluating the association or the relationship, namely as the permissible speed assigned to the vehicle position or the vehicle position range.

Weiter kann der fahrzeugpositionsabhängige Maximalwert des Antriebsmoments derart gewählt werden, dass das Schienenfahrzeug höchstens die der entsprechenden Fahrzeugposition zugeordnete zulässige Geschwindigkeit erreicht. Zur Bestimmung des Maximalwerts kann mindestens eine Eigenschaft des Schienenfahrzeugs, beispielsweise eine Masse und/oder Reibungseigenschaften, berücksichtigt werden, wobei der Maximalwert zum Erreichen der zulässigen Geschwindigkeit abhängig von dieser Eigenschaft ist. Diese können vorbekannt sein oder durch entsprechende Einrichtungen des Schienenfahrzeugs bestimmt werden. Zur Bestimmung des Maximalwerts kann alternativ oder zusätzlich eine Umgebungseigenschaft ausgewertet werden, z.B. eine Streckensteigung, eine Streckenkrümmung, ein Windwiderstand oder eine weitere Eigenschaft, wobei der Maximalwert zum Erreichen der zulässigen Geschwindigkeit abhängig von dieser Eigenschaft ist. Auch diese Eigenschaften können vorbekannt sein oder durch entsprechende Einrichtungen des Schienenfahrzeugs bestimmt werden.Furthermore, the vehicle position-dependent maximum value of the drive torque can be selected such that the rail vehicle reaches at most the permissible speed assigned to the corresponding vehicle position. To determine the maximum value, at least one property of the rail vehicle, for example a mass and/or friction properties, can be taken into account, the maximum value for reaching the permissible speed being dependent on this property. These can be previously known or determined by appropriate devices on the rail vehicle. To determine the maximum value, an environmental property can alternatively or additionally be evaluated, e.g. a route gradient, a route curvature, wind resistance or another property, whereby the maximum value for reaching the permissible speed depends on this property. These properties can also be previously known or determined by appropriate devices on the rail vehicle.

Insbesondere ist es also auch vorstellbar, dass der fahrzeugpositionsabhängige Maximalwert des Antriebsmoments bestimmt wird, indem eine fahrzeugpositionsabhängige zulässige Geschwindigkeit und in Abhängigkeit dieser zulässigen Geschwindigkeit und gegebenenfalls weiterer Parameter oder Eigenschaften des Schienenfahrzeugs und/oder der Umgebung dann der Maximalwert des Antriebsmoments als der Wert bestimmt wird, der einzustellen ist, um das Schienenfahrzeug auf diese zulässige Geschwindigkeit zu beschleunigen oder eine Fahrt mit dieser zulässigen Geschwindigkeit zu bewirken.In particular, it is also conceivable that the vehicle position-dependent maximum value of the drive torque is determined by determining a vehicle position-dependent permissible speed and, depending on this permissible speed and possibly other parameters or properties of the rail vehicle and / or the environment, the maximum value of the drive torque is then determined as the value , which must be set in order to accelerate the rail vehicle to this permissible speed or to cause it to travel at this permissible speed.

Die Zuordnung von dem Maximalwert zur Position kann hierbei durch Testfahrten oder durch eine analytische Bestimmung bestimmt werden.The assignment of the maximum value to the position can be determined through test drives or through an analytical determination.

Beispielsweise kann eine Testfahrt mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs durchgeführt und für jede Position ermittelt werden, welches Antriebsmoment zur Bewegung des Schienenfahrzeugs mit dieser Geschwindigkeit notwendig ist. Dieses geschwindigkeitsspezifische Antriebsmoment kann dann als das der entsprechenden Position zugeordnete Antriebsmoment bestimmt werden. Die Geschwindigkeit kann eine zulässige Geschwindigkeit sein, wobei diese - wie nachfolgend noch näher erläutert - ebenfalls positionsabhängig sein kann.For example, a test drive can be carried out at a predetermined speed of the rail vehicle and it can be determined for each position which drive torque is necessary to move the rail vehicle at this speed. This speed-specific drive torque can then be determined as the drive torque assigned to the corresponding position. The speed can be a permissible speed, which - as explained in more detail below - can also be position-dependent.

Auch können mehrere Testfahrten mit voneinander verschiedenen vorbestimmten Geschwindigkeiten durchgeführt werden und dann für jede Position verschiedene, geschwindigkeitsspezifische Antriebsmomente bestimmt werden.Several test drives can also be carried out at different predetermined speeds and then different, speed-specific drive torques can be determined for each position.

Alternativ kann - wie vorhergehend erläutert - der Maximalwert in Abhängigkeit für eine Position analytisch bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit von mindestens einer Fahrzeugeigenschaft und/oder mindestens einer Umgebungseigenschaft.Alternatively - as explained above - the maximum value can be determined analytically depending on a position, in particular depending on at least one vehicle characteristic and/or at least one environmental characteristic.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und frühzeitige Detektion eines entgleisten Zustands, die an verschiedene Positionen des Schienenfahrzeugs angepasst ist. Mit anderen Worten wird in jeder von verschiedenen Positionen des Schienenfahrzeugs die zuverlässige und frühzeitige Detektion des entgleisten Zustands ermöglicht.This advantageously results in reliable and early detection of a derailed condition, which is adapted to different positions of the rail vehicle. In other words, reliable and early detection of the derailed condition is made possible in each of the different positions of the rail vehicle.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine von der Fahrzeugposition abhängige zulässige Geschwindigkeit bestimmt, wobei der Maximalwert des Antriebsmoments in Abhängigkeit dieser zulässigen Geschwindigkeit bestimmt wird. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.In a further embodiment, a permissible speed dependent on the vehicle position is determined, with the maximum value of the drive torque being determined as a function of this permissible speed. This has already been explained previously.

Weiter erfindungsgemäß wird der Geschwindigkeitsschwellwert positionsabhängig bestimmt. Wie vorhergehend erläutert kann der Geschwindigkeitsschwellwert als die positionsabhängige zulässige Geschwindigkeit bestimmt werden.Further according to the invention, the speed threshold value is determined depending on the position. As explained previously, the speed threshold can be determined as the position-dependent permissible speed.

Alternativ ist es aber auch möglich, dass eine Zuordnung eines Geschwindigkeitsschwellwerts zu einer Fahrzeugposition oder einem Fahrzeugpositionsbereich bzw. ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen diesen existiert, die/der ebenfalls in der oder einer weiteren Speichereinrichtung gespeichert sein kann, wobei diese Zuordnung von der Zuordnung einer zulässigen Geschwindigkeit zu einer Fahrzeugposition verschieden sein kann. Insbesondere kann der einer Fahrzeugposition zugeordnete Geschwindigkeitsschwellwert kleiner sein als die der gleichen Fahrzeugposition zugeordnete zulässige Geschwindigkeit.Alternatively, it is also possible for an assignment of a speed threshold value to a vehicle position or a Vehicle position range or a predetermined relationship between them exists, which can also be stored in the or a further storage device, whereby this assignment can be different from the assignment of a permissible speed to a vehicle position. In particular, the speed threshold assigned to a vehicle position can be smaller than the permissible speed assigned to the same vehicle position.

Durch die positionsabhängige Bestimmung des Geschwindigkeitsschwellwerts wird die vorhergehend erläuterte positionsspezifische Detektion des entgleisten Zustands in vorteilhafter Weise weiter verbessert.By determining the speed threshold in a position-dependent manner, the previously explained position-specific detection of the derailed condition is further improved in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Schienenfahrzeug ein assistiert, automatisiert oder autonom betriebenes Schienenfahrzeug. Unterarten des automatisierten Betriebs wurden vorhergehend bereits erläutert. In dem assistierten, automatisierten oder autonomen Betrieb kann die erläuterte Geschwindigkeitsregelung durchgeführt werden. Insbesondere kann das vorgeschlagene Verfahren nur dann durchgeführt bzw. ein entgleister Zustand nur dann detektiert werden, wenn das Schienenfahrzeug assistiert, automatisiert oder autonom betrieben wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Betriebssicherheit des in einem der genannten Betriebsarten betriebenen Schienenfahrzeugs, insbesondere weil das vorgeschlagene Verfahren eine zuverlässige und frühzeitige Detektion des entgleisten Zustands ermöglicht, ohne das ein Fahrzeugführer in die Detektion involviert ist.In a further embodiment, the rail vehicle is an assisted, automated or autonomously operated rail vehicle. Subtypes of automated operation have already been explained previously. The speed control explained can be carried out in assisted, automated or autonomous operation. In particular, the proposed method can only be carried out or a derailed condition can only be detected if the rail vehicle is operated with assistance, automation or autonomously. This advantageously results in improved operational safety of the rail vehicle operated in one of the operating modes mentioned, in particular because the proposed method enables reliable and early detection of the derailed condition without a vehicle driver being involved in the detection.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Begrenzen des Antriebsmoments, das Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit und die Bestimmung der Abweichung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Geschwindigkeitsschwellwert nur dann durchgeführt, falls sich das Schienenfahrzeug im Bereich eines Betriebshofs befindet.In a further embodiment, limiting the drive torque, determining the vehicle speed and determining the deviation between the vehicle speed and the speed threshold is only carried out if the rail vehicle is in the area of a depot.

Der Bereich des Betriebshofs kann hierbei vorbestimmte Fahrzeugpositionen umfassen. Somit kann diesen Fahrzeugpositionen auch die Information zugeordnet sein, dass diese Betriebshof-Positionen sind. In dem vorgeschlagenen Verfahren kann dann zeitlich vor dem Begrenzen des Antriebsmoments oder zeitlich vor dem Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit oder zeitlich vor der Detektion bzw. zeitlich vor der Bestimmung der Abweichung die Fahrzeugposition bestimmt werden, wobei dann ausgewertet wird, ob diese Fahrzeugposition eine Betriebshof-Position ist. Nur wenn dies der Fall ist, wird der entsprechende Verfahrensschritt durchgeführt. Andernfalls wird der entsprechende Verfahrensschritt nicht durchgeführt.The area of the depot can include predetermined vehicle positions. The information that these are depot positions can therefore also be assigned to these vehicle positions. In the proposed method, the vehicle position can then be determined before limiting the drive torque or before determining the vehicle speed or before detection or before determining the deviation, in which case it is then evaluated whether this vehicle position is a depot position . Only if this is the case will the corresponding procedural step is carried out. Otherwise the corresponding procedural step will not be carried out.

Der Betriebshof kann hierbei einen Bereich von Fahrzeugpositionen umfassen, in denen sich die Fahrzeuge zur Wartung und zur Aufbewahrung befinden.The depot can include an area of vehicle positions in which the vehicles are located for maintenance and storage.

Da in einem solchen Betriebshof die zulässige Geschwindigkeit für Schienenfahrzeuge, insbesondere assistiert, automatisiert oder autonom betriebene Schienenfahrzeuge, gering ist, ergibt sich aufgrund der guten Eignung des Verfahrens zur Detektion des entgleisten Zustands bei geringen Geschwindigkeit eine besonders zuverlässige und frühzeitige Detektion des entgleisten Zustands im Bereich des Betriebshofs.Since the permissible speed for rail vehicles, in particular assisted, automated or autonomously operated rail vehicles, is low in such a depot, the good suitability of the method for detecting the derailed condition at low speed results in a particularly reliable and early detection of the derailed condition in the area of the depot.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Fahrzeugposition durch eine GNSS-basierte Bestimmungseinrichtung und/oder durch eine odometerbasierte Bestimmungseinrichtung und/oder durch eine infrastrukturbasierte Bestimmungseinrichtung bestimmt. Eine GNSS-basierte Bestimmungseinrichtung kann beispielsweise einen GPS-Sensor umfassen. Eine odometerbasierte Bestimmungseinrichtung kann beispielsweise einen vom Schienenfahrzeug zurückgelegten Weg auswerten, um die Position zu bestimmen. Eine odometerbasierte Bestimmungseinrichtung kann beispielsweise eine Drehzahl eines Rades oder eines Radsatzes des Schienenfahrzeugs erfassen und dann in Abhängigkeit der Drehzahl einen zurückgelegten Weg und dann die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs bestimmen. Eine infrastrukturbasierte Bestimmungseinrichtung kann beispielsweise eine Baken- oder Balisenerfassungseinrichtung und/oder eine Einrichtung zur Erfassung der von Baken bzw. Balisen erzeugten Signale umfassen, wobei eine Position dann in Abhängigkeit der von dieser Einrichtung erzeugten Signal bestimmt werden kann. Selbstverständlich können auch andere Verfahren zur Positionsbestimmung verwendet und/oder die durch verschiedene Verfahren bestimmten Positionsinformationen fusioniert werden, um die Position zu bestimmen.In a further embodiment, the vehicle position is determined by a GNSS-based determination device and/or by an odometer-based determination device and/or by an infrastructure-based determination device. A GNSS-based determination device can include, for example, a GPS sensor. An odometer-based determination device can, for example, evaluate a path traveled by the rail vehicle in order to determine the position. An odometer-based determination device can, for example, detect a speed of a wheel or a wheel set of the rail vehicle and then, depending on the speed, determine a distance traveled and then the current position of the rail vehicle. An infrastructure-based determination device can, for example, include a beacon or balise detection device and/or a device for detecting the signals generated by beacons or balises, wherein a position can then be determined depending on the signal generated by this device. Of course, other methods for determining position can also be used and/or the position information determined by different methods can be fused to determine the position.

Vorzugsweise ist die Genauigkeit der Positionsbestimmung größer als die Genauigkeit einer rein GNSS-basierten Positionsbestimmung.Preferably, the accuracy of the position determination is greater than the accuracy of a purely GNSS-based position determination.

Die Positionsinformationen können hierbei auch für den assistierten, automatisierten oder autonomen Betrieb des Schienenfahrzeugs verwendet werden.The position information can also be used for the assisted, automated or autonomous operation of the rail vehicle.

Durch die vorgeschlagene Positionsbestimmung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine ausreichend genaue Positionsbestimmung, die die Zuverlässigkeit der vorhergehend erläuterte positionsspezifische Detektion des entgleisten Zustands gewährleistet.The proposed position determination advantageously results in a sufficiently precise position determination, which ensures the reliability of the previously explained position-specific detection of the derailed condition.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Detektion des entgleisten Zustands, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der Geschwindigkeitsschwellwert ist und kein weiterer Grund für die Geschwindigkeitsreduktion detektiert wird. Ein weiterer Grund für die Geschwindigkeitsreduktion kann z.B. ein detektiertes Streckenhindernis sein, welches eine, insbesondere automatisiert durchgeführte, Verlangsamung des Schienenfahrzeugs bedingt. Auch kann ein weiterer Grund ein detektiertes Stellsignal sein, welches eine, insbesondere automatisiert durchgeführte, Verlangsamung des Schienenfahrzeugs bedingt.In a further embodiment, the derailed condition is detected if the vehicle speed is less than the speed threshold and no further reason for the speed reduction is detected. Another reason for the speed reduction can be, for example, a detected obstacle on the route, which causes the rail vehicle to slow down, particularly in an automated manner. Another reason can also be a detected control signal, which causes the rail vehicle to slow down, in particular in an automated manner.

Mit anderen Worten wird der entgleiste Zustand nur dann detektiert, falls plausibilisiert werden kann, dass ausschließlich der entgleiste Zustand die Differenz zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Geschwindigkeitsschwellwert bedingt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Zuverlässigkeit der Detektion erhöht.In other words, the derailed condition is only detected if it can be plausibly verified that only the derailed condition causes the difference between the vehicle speed and the speed threshold value. This advantageously increases the reliability of the detection.

Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Detektion eines entgleisten Zustands eines Schienenfahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Steuereinrichtung, mindestens eine Auswerteeinrichtung und mindestens eine Einrichtung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die entsprechenden Einrichtungen wurden vorhergehend bereits erläutert.A device for detecting a derailed condition of a rail vehicle is also proposed. The device comprises at least one control device, at least one evaluation device and at least one device for determining the vehicle speed. The relevant facilities have already been explained previously.

Durch die Steuereinrichtung wird ein Antriebsmoment, welches von einer Antriebsmaschine des Schienenfahrzeugs erzeugt wird, auf einen Maximalwert begrenzt. Mittels der Einrichtung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, wobei mittels der Auswerteeinrichtung die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellwert verglichen und der entgleiste Zustand detektiert wird, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter Geschwindigkeitsschwellwert ist.The control device limits a drive torque, which is generated by a drive machine of the rail vehicle, to a maximum value. The vehicle speed is determined by means of the device for determining the vehicle speed, the vehicle speed being compared with a predetermined speed threshold value by means of the evaluation device and the derailed condition being detected if the vehicle speed is less than a predetermined speed threshold value.

Hierzu können die Einrichtungen daten- und/oder signaltechnisch miteinander verbunden sein. Es ist möglich, dass die Auswerteeinrichtung im Schienenfahrzeug verbaut ist. Allerdings ist es auch möglich, dass die Auswerteeinrichtung eine schienenfahrzeugexterne Einrichtung ist. Insbesondere in diesem Fall kann eine drahtlose Daten- und/oder Signalübertragung mit den weiteren Einrichtungen erfolgen.For this purpose, the devices can be connected to one another in terms of data and/or signaling technology. It is possible that the evaluation device is installed in the rail vehicle. However, it is also possible for the evaluation device to be a device external to the rail vehicle. In this case in particular, wireless data and/or signal transmission can take place with the other devices.

Die Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Durchführung eines Verfahrens zur Detektion eines entgleisten Zustands gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Somit ist die Vorrichtung insbesondere derart konfiguriert, dass ein solches Verfahren mit der Vorrichtung ausführbar ist.The device advantageously enables the implementation of a method for detecting a derailed condition according to one of the embodiments disclosed in this disclosure. The device is therefore configured in particular in such a way that such a method can be carried out with the device.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der Fahrzeugposition. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die vorhergehend erläuterte positionsspezifische Detektion des entgleisten Zustands, insbesondere die positionsabhängige Bestimmung des Maximalwerts und/oder des Geschwindigkeitsschwellwerts und/oder der zulässigen Geschwindigkeit.In a further embodiment, the device comprises a device for determining the vehicle position. This advantageously enables the previously explained position-specific detection of the derailed state, in particular the position-dependent determination of the maximum value and/or the speed threshold value and/or the permissible speed.

Es ist selbstverständlich vorstellbar, dass die Vorrichtung mindestens eine Speichereinrichtung zur Speicherung des Maximalwerts, des Geschwindigkeitsschwellwerts und/oder der zulässigen Geschwindigkeit umfasst. In dieser können die entsprechenden Informationen gespeichert sein, insbesondere in einer Fahrzeugposition zugeordneten Art und Weise. Die Speichereinrichtung kann fest im Schienenfahrzeug verbaut oder eine fahrzeugexterne Speichereinrichtung sein. Weiter kann die Speichereinrichtung signal- und/oder datentechnisch mit den weiteren Einrichtungen der Vorrichtung verbunden sein.It is of course conceivable that the device comprises at least one memory device for storing the maximum value, the speed threshold and/or the permissible speed. The corresponding information can be stored in this, in particular in a manner assigned to a vehicle position. The storage device can be permanently installed in the rail vehicle or can be a storage device external to the vehicle. Furthermore, the storage device can be connected to the other devices of the device in terms of signals and/or data.

Weiter vorgeschlagen wird ein Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Detektion eines entgleisten Zustands gemäß einem der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Schienenfahrzeug mit einer verbesserten Betriebssicherheit, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, bereitgestellt wird. Dass das Schienenfahrzeug die Vorrichtung umfasst, schließt nicht aus, dass eine Einrichtung der Vorrichtung eine fahrzeugexterne Einrichtung ist. Allerdings ist mindestens eine der genannten Einrichtungen fest im Schienenfahrzeug verbaut.Further proposed is a rail vehicle with a device for detecting a derailed condition according to one of the embodiments described in this disclosure. This advantageously results in a rail vehicle being provided with improved operational safety, particularly at low speeds. The fact that the rail vehicle includes the device does not exclude that a device of the device is a device external to the vehicle. However, at least one of the devices mentioned is permanently installed in the rail vehicle.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1
ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2
ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3
ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 4
eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
Fig. 1
a schematic flowchart of a method according to the invention according to a first embodiment,
Fig. 2
a schematic flowchart of a method according to the invention according to a first embodiment,
Fig. 3
a schematic block diagram of a device according to the invention and
Fig. 4
a schematic representation of a rail vehicle.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.Below, the same reference numbers designate elements with the same or similar technical features.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion eines entgleisten Zustands eines Schienenfahrzeugs 1 (siehe Fig. 4). Fig. 1 shows a schematic flowchart of a method according to the invention for detecting a derailed condition of a rail vehicle 1 (see Fig. 4 ).

In einem ersten Schritt S1 wird das Antriebsmoment, welches von einer Antriebsmaschine 2 des Schienenfahrzeugs 1 erzeugt wird, auf einen Maximalwert AM_max begrenzt. Dieser Wert kann messtechnisch über Versuche oder mittels Berechnung ermittelt werden.In a first step S1, the drive torque, which is generated by a drive machine 2 of the rail vehicle 1, is limited to a maximum value AM_max. This value can be determined using measurements or calculations.

Dann wird in einem zweiten Schritt S2 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 1 bestimmt. Dann wird in einem dritten Schritt S3 die im zweiten Schritt S2 bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit v mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellwert v_th verglichen und ein entgleister Zustand detektiert, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als ein vorbestimmter Geschwindigkeitsschwellwert v_th ist. Hierzu kann der vorbestimmte Schwellwert v_th abgerufen werden, z.B. aus einer Speichereinrichtung 3 des Schienenfahrzeugs 1. Wird ein entgleister Zustand detektiert, so kann ein Detektionssignal DS erzeugt und an ein übergeordnetes System übertragen und/oder an einen Fahrzeugführer ausgegeben werden.Then, in a second step S2, the vehicle speed v of the rail vehicle 1 is determined. Then, in a third step S3, the vehicle speed v determined in the second step S2 is compared with a predetermined speed threshold v_th and a derailed condition is detected if the vehicle speed v is less than a predetermined speed threshold v_th. For this purpose, the predetermined threshold value v_th can be retrieved, for example from a memory device 3 of the rail vehicle 1. If a derailed condition is detected, a detection signal DS can be generated and transmitted to a higher-level system and/or output to a vehicle driver.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Fig. 2 shows a schematic flowchart of a method according to the invention according to a further embodiment.

In einem ersten Schritt S1 wird eine Fahrzeugposition p des Schienenfahrzeugs 1 (siehe Fig. 4) bestimmt. Diese Fahrzeugposition kann beispielsweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen einer GNSS-Einrichtung 4 oder in Abhängigkeit von Ausgangssignalen einer Einrichtung 5 zur Balisendetektion bestimmt werden. Die Einrichtung 5 zur Balisendetektion kann insbesondere eine Balise detektieren bzw. die von einer Balise ausgesandten Signale empfangen und dann zur Positionsbestimmung nutzen. Auch kann die Fahrzeugposition durch eine Fusion der mittels der GNSS-Einrichtung 4 und der Einrichtung 5 zur Balisendetektion bestimmten Positionsinformationen bestimmt werden. Selbstverständlich sind auch alternative oder weitere Verfahren zur Positionsbestimmung vorstellbar.In a first step S1, a vehicle position p of the rail vehicle 1 (see Fig. 4 ) certainly. This vehicle position can be determined, for example, as a function of output signals from a GNSS device 4 or as a function of output signals from a device 5 for balise detection. The device 5 for balise detection can in particular detect a balise or receive the signals emitted by a balise and then use them to determine the position. The vehicle position can also be determined by merging the position information determined by the GNSS device 4 and the balise detection device 5. Of course, alternative or further methods for determining position are also conceivable.

Dann wird in einem zweiten Schritt S2 das Antriebsmoment, welches von einer Antriebsmaschine 2 des Schienenfahrzeugs 1 erzeugt wird, auf einen Maximalwert AM_max(p) begrenzt, wobei dieser Maximalwert ein positionsabhängiger Maximalwert AM_max(p) ist. Es ist beispielsweise möglich, dass eine von der Fahrzeugposition p abhängige Geschwindigkeit bestimmt wird, wobei der Maximalwert des Antriebsmoments in Abhängigkeit dieser Geschwindigkeit bestimmt wird, nämlich als der Wert, der zum Erreichen der Geschwindigkeit oder zum Fahren mit der Geschwindigkeit einzustellen ist. Alternativ kann eine vorbekannte Zuordnung zwischen Fahrzeugpositionen und diesen jeweils zugeordneten Maximalwerten AN_max ausgewertet werden.Then, in a second step S2, the drive torque, which is generated by a drive machine 2 of the rail vehicle 1, is limited to a maximum value AM_max(p), this maximum value being a position-dependent maximum value AM_max(p). It is possible, for example, that a speed dependent on the vehicle position p is determined, the maximum value of the drive torque being determined depending on this speed, namely as the value that is to be set to reach the speed or to drive at the speed. Alternatively, a previously known association between vehicle positions and the maximum values AN_max assigned to these can be evaluated.

Dann wird in einem dritten Schritt S3 die Fahrzeuggeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 1 bestimmt.Then, in a third step S3, the vehicle speed v of the rail vehicle 1 is determined.

In einem vierten Schritt S4 wird dann die im dritten Schritt S3 bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit v mit einem positionsabhängigen Geschwindigkeitsschwellwert v_th verglichen und ein entgleister Zustand detektiert, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als der positionsabhängige Geschwindigkeitsschwellwert v_th ist. Hierzu kann der positionsabhängige Schwellwert v_th abgerufen werden, z.B. aus einer Speichereinrichtung 3 des Schienenfahrzeugs 1. Der positionsabhängige Schwellwert v_th kann daher ebenfalls ein vorbestimmter Schwellwert sein. Beispielsweise kann eine vorbekannte Zuordnung zwischen Fahrzeugpositionen und diesen jeweils zugeordneten Schwellwerten ausgewertet werden, um den positionsabhängigen Schwellwert v_th zu bestimmen.In a fourth step S4, the vehicle speed v determined in the third step S3 is then compared with a position-dependent speed threshold v_th and a derailed condition is detected if the vehicle speed v is smaller than the position-dependent speed threshold v_th. For this purpose, the position-dependent threshold value v_th can be retrieved, for example from a memory device 3 of the rail vehicle 1. The position-dependent threshold value v_th can therefore also be a predetermined threshold value. For example, a previously known association between vehicle positions and threshold values assigned to them can be evaluated in order to determine the position-dependent threshold value v_th.

Wird ein entgleister Zustand detektiert, so kann - wie im dritten Schritt S3 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform - ein Detektionssignal DS erzeugt und an ein übergeordnetes System übertragen und/oder an einen Fahrzeugführer ausgegeben werden.If a derailed condition is detected, then - as in the third step S3, the in Fig. 1 illustrated embodiment - a detection signal DS is generated and transmitted to a higher-level system and / or output to a vehicle driver.

Ferner ist es möglich, dass nach der Bestimmung der Fahrzeugposition p im ersten Schritt S1 bestimmt wird, ob sich das Schienenfahrzeug 1 in dem Bereich eines Betriebshofs befindet. Nur wenn dies der Fall ist, kann die Sequenz aus allen weiteren Schritten S2, S3, S4, insbesondere der vierte Schritt S4, durchgeführt werden.Furthermore, it is possible that after determining the vehicle position p in the first step S1, it is determined whether the rail vehicle 1 is in the area of a depot. Only if this is the case can the sequence of all further steps S2, S3, S4, in particular the fourth step S4, be carried out.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zur Detektion eines entgleisten Zustands eines Schienenfahrzeugs 1 (siehe Fig. 4). Fig. 3 shows a schematic block diagram of a device 6 according to the invention for detecting a derailed condition of a rail vehicle 1 (see Fig. 4 ).

Die Vorrichtung 6 umfasst mindestens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 und mindestens eine Einrichtung 8 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit v, z.B. einen Geschwindigkeitssensor.The device 6 includes at least one control and evaluation device 7 and at least one device 8 for determining the vehicle speed v, for example a speed sensor.

Durch Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 wird ein Antriebsmoment, welches von einer Antriebsmaschine 2 des Schienenfahrzeugs 1 erzeugt wird, auf einen Maximalwert begrenzt. Weiter wird mittels der Einrichtung 8 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrzeuggeschwindigkeit v bestimmt und dann mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung 6 mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellwert v_th verglichen, wobei der entgleiste Zustand detektiert wird, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellwert v_th ist.A drive torque, which is generated by a drive machine 2 of the rail vehicle 1, is limited to a maximum value by the control and evaluation device 7. Furthermore, the vehicle speed v is determined by means of the device 8 for determining the vehicle speed and then compared with a predetermined speed threshold value v_th by means of the control and evaluation device 6, the derailed condition being detected if the vehicle speed v is smaller than the predetermined speed threshold value v_th.

Es ist weiter möglich, dass die Vorrichtung 6 eine Speichereinrichtung 3 umfasst, die zur Speicherung des mindestens einen Maximalwerts des Antriebsmoments und/oder zur Speicherung des mindestens einen vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellwerts v_th und/oder zur Speicherung der mindestens einen zulässigen Geschwindigkeit dient. Auch können diese Informationen - wie vorhergehend erläutert - in einer einer Fahrzeugposition p zugeordneten Weise in der Speichereinrichtung 3 gespeichert sein.It is further possible for the device 6 to include a storage device 3, which is used to store the at least one maximum value of the drive torque and/or to store the at least one predetermined speed threshold v_th and/or to store the at least one permissible speed. This information can also - as explained above - be stored in the storage device 3 in a manner assigned to a vehicle position p.

Weiter kann durch die Speichereinrichtung 3 eine Information gespeichert sein, ob eine Fahrzeugposition p eine Position im Bereich eines Betriebshofs ist.Furthermore, the storage device 3 can store information as to whether a vehicle position p is a position in the area of a depot.

Weiter kann die Vorrichtung einen Positionsbestimmungseinrichtung 9 umfassen. Diese kann wiederum die vorhergehend erläuterte GNSS-Einrichtung 4 und/oder die Einrichtung 5 zur Balisendetektion umfassen.The device can also include a position determination device 9. This can in turn include the previously explained GNSS device 4 and/or the device 5 for balise detection.

Weiter kann die Vorrichtung eine Hindernisdetektionseinrichtung und/oder eine Signalerfassungseinrichtung umfassen oder datentechnisch mit einer solchen verbunden sein. Der entgleiste Zustand kann bei einer solchen Ausführungsform nur dann detektiert werden, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellwert v_th ist und kein Hindernis und/oder Signal detektiert wurde, welche(s), insbesondere automatisiert, zur Verlangsamung des Schienenfahrzeugs 1 führen würde.Furthermore, the device can comprise an obstacle detection device and/or a signal detection device or can be connected to one in terms of data technology. In such an embodiment, the derailed condition can only be detected if the vehicle speed v is less than the predetermined speed threshold v_th and no obstacle and/or signal was detected which, in particular in an automated manner, would lead to the slowing down of the rail vehicle 1.

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1. Fig. 4 shows a schematic view of a rail vehicle 1 according to the invention.

Diese umfasst eine Antriebsmaschine 2. Ferner umfasst das Schienenfahrzeug 1 eine Vorrichtung 6 zur Detektion eines entgleisten Zustands mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 7, einer Einrichtung 8 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit v und einer Speichereinrichtung 3 sowie einer Positionsbestimmungseinrichtung 9.This includes a drive machine 2. Furthermore, the rail vehicle 1 includes a device 6 for detecting a derailed condition with a control and evaluation device 7, a device 8 for determining the vehicle speed v and a storage device 3 and a position determining device 9.

Claims (8)

  1. Method for detecting a derailed condition of a rail vehicle (1), comprising
    - determining a vehicle position (p) and limiting a driving torque generated by a drive machine (2) of the rail vehicle (1) to a position-dependent maximum value (AM_max), in a fault-free operating state of the rail vehicle (1),
    - determining a vehicle speed (v),
    - detecting the derailed state if the vehicle speed (v) is less than a speed threshold value (v_th) which is determined as a function of position.
  2. Method according to claim 1, characterised in that a permissible speed being dependent on the vehicle position (p) is determined, the maximum value (AM_max) of the driving torque being determined as a function of this permissible speed.
  3. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the rail vehicle (1) is an assisted, automated or autonomously operated rail vehicle.
  4. Method according to one of the preceding claims, in that the limiting of the driving torque, the determination of the vehicle speed (v) and/or the comparison of the vehicle speed (v) with the speed threshold value (v_th) is only carried out if the rail vehicle (1) is in the area of a service depot.
  5. Method according to any of claims 1 to 4, characterised in that the vehicle position (p) is determined by a GNSS-based determination device (4) and/or by an odometerbased determination device and/or by an infrastructure-based determination device (5).
  6. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the derailed state is detected if the vehicle speed (v) is lower than the speed threshold value (v_th) and no further reason for the speed reduction is detected.
  7. Device for detecting a derailed state of a rail vehicle (1), comprising at least one control device (7), at least one evaluation device (7) and at least one device (8) for determining the vehicle speed (v), a vehicle position (p) being determined and a driving torque which is generated by a drive machine (2) of the rail vehicle (1) being limited to a position-dependent maximum value (AM_max) by means of the control device (7), the vehicle speed (v) being determined by means of the device (8) for determining the vehicle speed (v), the vehicle speed being compared with a speed threshold value (v_th) which is determined as a function of position, by means of the evaluation device (7) and the derailed state being detected if the vehicle speed (v) is lower than the speed threshold value (v_th).
  8. Rail vehicle with a device (6) for detecting a derailed condition according to claim 7.
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