EP4029758A1 - Safety-critical on-board monitoring of the environment of a rail vehicle - Google Patents

Safety-critical on-board monitoring of the environment of a rail vehicle Download PDF

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Publication number
EP4029758A1
EP4029758A1 EP21203168.6A EP21203168A EP4029758A1 EP 4029758 A1 EP4029758 A1 EP 4029758A1 EP 21203168 A EP21203168 A EP 21203168A EP 4029758 A1 EP4029758 A1 EP 4029758A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail vehicle
track
dimensions
detected
data
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP21203168.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andrew Palmer
Emanuel Brämer
Markus Wilhelm
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 EP4029758A1 publication Critical patent/EP4029758A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041Obstacle detection

Definitions

  • the invention relates to a method for onboard monitoring of the surroundings of a rail vehicle.
  • the invention also relates to an environment monitoring device.
  • the invention also relates to a rail vehicle.
  • Rail vehicle drivers also referred to as drivers for short, have to fulfill many additional tasks in addition to actually controlling the journey of a rail vehicle.
  • One of the critical tasks of the rail vehicle driver is to observe the surroundings of his rail vehicle and to report any observations that could affect a potential problem for the operation of the rail transport system. This includes, for example, the observation of whether the vegetation growing in the periphery has gotten too close to the tracks or whether other components of the environment have changed and could possibly pose a future hazard. Examples of this are fallen trees, branches that have fallen on the tracks, boulders that have fallen on the tracks and a thick layer of snow in the track area. It should be noted that drivers monitor not only their own track, but also neighboring tracks.
  • a person on board for example a driver or another person, has always been assigned to take on the task of observing the surroundings.
  • vegetation monitoring attempts to accomplish this task through alternative methods.
  • One such alternative method uses a special surveillance vehicle that accurately records the location of vegetation.
  • the position of the vegetation can also be recorded by satellites or aircraft.
  • an onboard video camera may also be pointed at a track to capture video data to determine where vegetation is growing into the track bed or embankment of a track.
  • the object is therefore to provide a method and a device for monitoring the surroundings, which can at least partially relieve a driver of a rail vehicle of having to monitor the surroundings of the rail vehicle and are at least as effective as a human person.
  • sensor data are recorded from a monitoring area which includes a track section of an adjacent track and its surroundings.
  • the sensor data is then checked and evaluated to determine whether there is an object in the monitored area. In this case, an object is therefore detected and localized in the monitored area on the basis of the sensor data recorded.
  • Sensor units are preferably used as the sensor unit, which are also used for detecting potential collision obstacles on the track on which the rail vehicle itself travels.
  • no additional sensors for monitoring the adjacent track need to be installed on the rail vehicle.
  • the position of the track section of the adjacent track is preferably also determined.
  • an adjacent track is to be understood in this context, a track that is in the monitoring area of the sensors of the rail vehicle and therefore of the rail vehicle while driving or can also be monitored when stationary.
  • an adjacent track should be understood to mean a track that is located next to, or more precisely right next to, the track on which the rail vehicle being monitored is driving or standing.
  • dimensions of the track section of the track adjacent to the rail vehicle are preferably also determined.
  • the dimensions include in particular the width of the area occupied by the adjacent track.
  • track widths are known, but the track body can also be wider than the track width, for example in the area of a switch.
  • a position and orientation of the rail vehicle itself is determined. This position can take place, for example, by self-localization and an independent measurement of the orientation of the rail vehicle. Since the tracks or parts of the track sections can be obscured from the sensors, whether due to a curve or an object lying on the tracks, or poor weather conditions, the tracks or the track on which the rail vehicle is traveling as well as the adjacent track will also be on Localized based on map data.
  • Determining whether the detected object could pose a risk to rail traffic preferably includes a comparison of the position and dimensions of the detected and localized object with the position and dimensions of the monitored track section of the adjacent track.
  • This comparison also preferably takes place as a function of the determined position and the dimensions of the monitored track section of the adjacent track. For example, it is determined whether the detected and localized object overlaps or is in the monitored track section protrudes into it or is even located completely in the monitored track section.
  • a position and corresponding dimensions of a driving channel of a rail vehicle possibly traveling on the adjacent track are also taken into account.
  • the position and the dimensions of the driving channel of a rail vehicle can be determined using the position and the track width of the adjacent track.
  • the position and the dimensions of a driving channel of the rail vehicle being monitored and/or a rail vehicle moving on the track on which the rail vehicle being monitored is driving can also be taken into account in order to determine whether an object is even protruding into the driving channel on this side.
  • the determination step includes a comparison of the aforementioned variables.
  • a hazard message is generated and sent to a suitable location, for example a central stationary monitoring device, such as a central traffic control center. or passed on to a rail vehicle traveling on the adjacent track.
  • the rail network can be examined and monitored with regard to disruptive or dangerous objects at a higher frequency than is the case when inspecting with the aid of special monitoring vehicles.
  • the accuracy of the localization and the resolution of the monitoring achieved are much higher than when using satellite-based monitoring of a rail network, since the sensors installed on a rail vehicle, due to their much greater proximity to the monitored area, can achieve a much higher resolution of the monitored area with comparatively little technical effort can achieve.
  • the monitoring method according to the invention also has advantages over aircraft-based monitoring methods Method has the advantage that a three-dimensional positioning and extent of an obstacle can be determined, while monitoring from a bird's-eye view often only enables two-dimensional data of an object in the track area to be determined.
  • branches or boulders as well as passing rail vehicles can be advantageously monitored in addition to the vegetation located at the edge of the tracks.
  • a further advantage of the method according to the invention is that the on-board sensors already present for detecting obstacles on one's own track can also be used for the inspection of neighboring tracks, so that there is little or no additional hardware outlay. Consequently, the monitoring method according to the invention can be implemented in a particularly resource-saving manner and without much effort.
  • the environmental monitoring device which is at least predominantly on-board, has a sensor unit for acquiring sensor data from a monitoring area.
  • the monitoring area includes a track section of a track that is adjacent to a track on which a rail vehicle that includes the environmental monitoring device according to the invention is moving, as well as its surroundings.
  • the sensor unit is preferably already present on board the rail vehicle for other monitoring tasks and is only used for monitoring the adjacent track, so that resources are saved and the conversion effort for implementing the environmental monitoring device according to the invention is reduced.
  • the area monitoring device has an object recognition unit for detecting and localizing an object in the area surrounding the adjacent track on the basis of the sensor data.
  • the detection and localization include determining a position and the dimensions of the detected and localized object.
  • knowledge of the position of the object and of the area occupied by the object can be used for a subsequent comparison.
  • the environmental monitoring device includes an evaluation unit for determining whether the detected object could pose a risk for rail traffic, ie in particular for a rail vehicle traveling on the adjacent track or for a rail vehicle traveling on its own track. This determination is made by a comparison based on knowledge of the position and dimensions of the detected and localized object and the sensor data.
  • the surroundings monitoring device shares the advantages of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle.
  • the environmental monitoring device preferably comprises a track detection unit for determining a position and dimensions of a track section of a track adjacent to a rail vehicle on the basis of a position and orientation of the rail vehicle and on the basis of map data which depict the track on which the rail vehicle is traveling and the adjacent track.
  • the position of the adjacent track is preferably determined by sensors that are already on board the rail vehicle for other tasks.
  • rail vehicles have sensors for detecting obstacles and identifying such obstacles on their own track in order to prevent a collision with them.
  • the edge area of the sensor field which includes one or more neighboring tracks, can also be used to carry out an inspection of the neighboring track and its surroundings with regard to interfering objects, in particular obstacles.
  • the evaluation unit is set up to determine whether the detected object poses a risk to rail traffic by comparing the position and dimensions of the detected and localized object with the position and dimensions of the monitored track section of the adjacent track.
  • a relative position of the object and the area occupied by the object in relation to the position and extent of the adjacent track section can advantageously be determined and used for a subsequent comparison.
  • This determination step is therefore carried out by a comparison based on knowledge of the position and dimensions of the adjacent track and/or, if necessary, based on the position and dimensions of a driving channel of a rail vehicle traveling on the adjacent track and based on knowledge of the position and dimensions of the detected object.
  • the position and the dimensions of a driving channel of the rail vehicle being monitored can also be taken into account in order to determine whether an object protrudes into the driving channel on this side.
  • a suitable point such as a central monitoring device or a traffic control center or a rail vehicle traveling on one of the two tracks for warning.
  • the rail vehicle according to the invention has the environment monitoring device according to the invention and a data transmission device for transmitting a hazard message to a stationary device, such as a traffic control center, or to another rail vehicle. That rail vehicle according to the invention shares the advantages of the environmental monitoring device according to the invention.
  • Some components of the environmental monitoring device according to the invention can, if necessary after the addition of hardware systems, such as a sensor unit, for the most part be designed in the form of software components. This relates in particular to parts of the track detection unit, the object recognition unit and the evaluation unit.
  • these components can also be partially implemented in the form of software-supported hardware, for example FPGAs or the like, particularly when particularly fast calculations are involved.
  • the interfaces required for example when it is only a matter of taking over data from other software components, can be designed as software interfaces. However, they can also be in the form of hardware interfaces that are controlled by suitable software.
  • a largely software-based implementation has the advantage that computer systems already present in a rail vehicle can be easily retrofitted with a software update after a possible supplementation with additional hardware elements, such as additional sensor units, in order to work in the manner according to the invention .
  • the object is also achieved by a corresponding computer program product with a computer program, which can be loaded directly into a memory device of such a computer system, with program sections in order to execute the steps of the method according to the invention that can be implemented by software when the computer program is executed in the computer system.
  • Such a computer program product can, in addition to the computer program, optionally contain additional components, such as e.g. B. a documentation and/or additional components, too Hardware components, such as hardware keys (dongles, etc.) for using the software.
  • additional components such as e.g. B. a documentation and/or additional components, too Hardware components, such as hardware keys (dongles, etc.) for using the software.
  • a computer-readable medium for example a memory stick, a hard disk or another transportable or permanently installed data medium, on which the program sections of the computer program that can be read and executed by a computer unit are stored, can be used for transport to the storage device of the computer system and/or for storage on the computer system.
  • the computer unit can, for. B. this have one or more cooperating microprocessors or the like.
  • the position and orientation of the rail vehicle is based on a GNSS-based position and orientation estimate and/or on sensor data from the area surrounding the rail vehicle and on a recognition of features in the area position and orientation estimate based on the rail vehicle.
  • GNSS stands for satellite navigation or in English "global navigation satellite system”.
  • the features of the environment or the position and orientation of the rail vehicle determined based on the sensor data can be compared with a map in order to further improve the accuracy of the position determination and orientation determination. Because the position of a rail vehicle restrictive conditions by being tied to a rail route, it can easily be cross-checked with map data to improve position estimation, e.g. by satellite navigation.
  • these marks and objects and their positions which were detected and determined by on-board sensors, can be compared with map data in which the objects mentioned are recorded, and so a calibration or adjustment of the position determination of objects in the vicinity of the rail vehicle as well as enables calibration or adjustment of the self-localization of the rail vehicle. Since the position of the rail vehicle influences the determination of the position of the adjacent track, the position of the monitored area or a monitored adjacent track section can also be determined more precisely in this way. In this way, the sensor-based determination of the position of objects in the area surrounding the rail vehicle and the evaluation with regard to a possible source of danger in the area surrounding the rail vehicle are made more precise.
  • 3D data are recorded and/or generated from the monitoring area.
  • the 3D data from the surroundings of the rail vehicle advantageously allow an exact assessment of a positioning and whether an object detected in the area poses a risk to rail traffic.
  • depth sensor data are recorded as 3D data from the area surrounding the adjacent track.
  • Such a depth sensor allows three-dimensional scanning of an area to be monitored, as a result of which a position, an orientation and the extent of an object in three-dimensional space can be determined more precisely.
  • the 3D data can be captured from the monitored environment by a lidar unit or a stereo camera, for example.
  • Lidar units or stereo cameras are also used to detect collision obstacles for the monitoring rail vehicle.
  • these special sensor units can also be used to monitor track sections on adjacent tracks.
  • the 3D data can preferably be reproduced as a depth image or as a point cloud.
  • Point clouds are particularly suitable for capturing the environment using lidar systems or laser-based systems in general, as they limit the amount of data to be processed.
  • the step of determining the risk includes a comparison of the 3D data with the position and the dimensions of the driving channel of a rail vehicle running on the adjacent track.
  • it can be determined whether an object protrudes into the driving channel of the adjacent track and, if necessary, a danger message can be issued.
  • the 3D data is based on video data from a mono camera and determined based on optical flow detection of the captured video data.
  • a mono camera should be understood as a camera with only one lens that generates 2D image data. If image data is now captured from different positions and/or viewing angles of the camera, a 3D image of the environment can still be generated with reduced hardware expenditure.
  • the concept of capturing the optical flow is used here.
  • the concept of determining 3D data based on the acquisition of the optical flow can be implemented, for example, using a "structure from motion" algorithm.
  • the structure-from-motion method does not calculate the 3D environment directly from the recordings of two cameras with known relative positions, as is the case when using stereo cameras. Rather, the missing third degree of freedom is determined from the movement of the mono camera between two images, without the use of additional sensors being necessary.
  • the environment is then reconstructed three-dimensionally and in real time in the form of a point cloud.
  • the trajectory of the camera and thus the movement of the rail vehicle in the area can be calculated. This results in a simultaneous location determination and environment recognition.
  • information on the course of the track, on surfaces and on objects in the vicinity of the rail vehicle is extracted from the point cloud.
  • a complex 3D camera can be dispensed with and three-dimensional information about the surroundings of the rail vehicle can still be generated.
  • the detected object is classified. Furthermore, the hazard is determined on the basis of the determined class of the detected object. For example, the detected object is classified as vegetation or as a rock or as a tree. The danger of a rock or tree will then rated as significantly higher than the risk of relatively harmless vegetation.
  • the dimensions and the position of the rail vehicle on the adjacent track are recorded and a comparison is made between the Driving channel of the rail vehicle carried out on the adjacent track and the dimensions and the position of the rail vehicle to determine whether the rail vehicle protrudes at least partially from the driving channel.
  • the dimensions and the position of the rail vehicle on the adjacent track can also be compared with the position and the dimensions of the driving channel of the observing or monitoring rail vehicle.
  • An object may protrude from the rail vehicle on the adjacent track, endangering rail vehicles on the track on which the detecting rail vehicle is traveling. If a sensor measurement determines that the protruding object is protruding into the traffic channel on this side, a danger message can also be issued in order to warn rail vehicles that are running on the track of the rail vehicle being observed or to prevent a collision yourself.
  • the dimensions and position of the rail vehicle driving on the adjacent track can also be compared with driving channels on other tracks or the infrastructure gauges at the edge of a track in order to avoid the risk of trains on other tracks or the infrastructure colliding with the track to be able to determine and assess the detected rail vehicle.
  • the safety of the monitored rail network is advantageously further improved by these refinements.
  • IMU data is to be understood as data from an inertial measurement unit, which is referred to as an “inertial measurement unit” in English.
  • a beacon is a so-called radio beacon.
  • the feature data can include landmarks or the track body, for example.
  • the sensor data recorded can also be combined in order to be able to determine the position and orientation of the rail vehicle or the position of objects in the vicinity of the rail vehicle more precisely.
  • certain sensors are particularly suited to certain weather conditions. If necessary, this sensor data can be weighted according to the current weather conditions in such a way that a particularly precise measurement result is achieved.
  • Individual sensors of the rail vehicle can also be calibrated with a map to correct for effects of vibration, drift in an extrinsic calibration of the rail vehicle sensors.
  • a calibration and adjustment of the sensor system used for monitoring the surroundings is advantageously achieved, so that a hazard determination becomes more accurate and reliable due to the more precise data basis.
  • the evaluation of the sensor data recorded by the rail vehicle for object detection or obstacle detection can be carried out by a specialist who recognizes possible dangers or collision objects using image data based on the recorded sensor data. This process can take place in semi-real time, with the sensor data first being transmitted to the person via a radio network, or afterwards, with the data only being uploaded or transmitted to the person when the rail vehicle stops at a station or a depot. where access to a network is possible.
  • the semi-real-time operation enables a timely response to a detected obstacle.
  • the evaluation afterwards can be carried out much more quickly, since the sensor data can be played back at a much higher data rate, with the obstacles becoming recognizable.
  • it may take place with a significant time delay at the time a source of danger occurs.
  • the sensor data can also be automatically analyzed by a computer. This process can take place in real time when the sensor data is analyzed with an onboard computer, or afterwards when the sensor data is first transferred to the cloud and evaluated there.
  • a combination of the two procedures is also possible, with only potentially dangerous objects that were automatically detected being examined again by a person in order to determine whether the detected object is actually dangerous.
  • the automated detection does not have to be carried out so precisely, as a result of which computing capacity and data transmission capacity can be saved and robust hazard detection is nevertheless achieved.
  • FIG 1 a flow chart 100 is shown, which illustrates a method for monitoring the area U of a rail vehicle 2 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a position P s and an orientation OR s of the rail vehicle 2 being monitored are determined.
  • satellite navigation data are recorded using a GNSS receiver and landmarks LM from the area surrounding the rail vehicle 2 using an object sensor, for example a lidar sensor or a radar sensor or a camera.
  • the landmarks LM are identified and a distance d and an orientation of the rail vehicle relative to the landmarks LM are determined using the sensor data.
  • An absolute orientation OR s of the rail vehicle 2 can be determined on the basis of the determined position P s of the rail vehicle 2 and the relative orientation OR s of the rail vehicle 2 to the landmark LM.
  • map data KD are used, which reflect the track G1 on which the rail vehicle 2 travels and an adjacent track G2.
  • the map data KD in combination with the knowledge of the position P s and the orientation OR s of the rail vehicle 2 are then used in step 1.III to determine a position P and dimensions of the rail vehicle 2 adjacent track G2 or a track section GA- G2 of the adjacent track G2 to determine.
  • 3D data 3D-SD are recorded from a surveillance area BU.
  • the monitoring area BU includes the monitored track section GA-G2 of the adjacent track G2 and its environment U.
  • the environment U includes a strip to the right and left of the adjacent track G2, in which no disturbing objects such as vegetation or boulders should occur , so that the movement of a rail vehicle, which is located on the track section GA-G2 that is also monitored, is not disturbed by the objects.
  • step 1.V an object O is detected and localized in the monitoring area BU on the basis of the 3D data 3D-SD recorded in step 1.IV.
  • an AI-based image evaluation with a detection or classification of objects O can be carried out.
  • step 1.VI it is also determined whether the detected object O could pose a risk to rail traffic. This determination is made depending on the position P and the dimensions b of the monitored track section GA-G2 of the adjacent track G2. Furthermore, the position P F and the dimensions b F of a driving channel FK of a rail vehicle 2a possibly traveling on the adjacent track G2 are compared with the position P o and the dimensions of the detected object O when determining the risk. If, based on this comparison, it is determined, for example, that the object O is in the driving channel FK, the object O is classified as dangerous and corresponding danger information is transmitted by radio to a central dispatcher.
  • FIG 2 is a schematic representation 20 of a scenario in which a neighboring track G2 is monitored by a rail vehicle 2 according to FIG FIG 1 illustrated method.
  • the rail vehicle 2 travels in the direction of the arrow, i.e. from left to right, on a first track G1, which in figure 2 as the upper track or left track, and detects a wide triangular area B D in front of the rail vehicle 2, which is in FIG 2 is marked with a dashed line.
  • the sensor is actually used to detect an area of the first track G1 in front of rail vehicle 2, i.e. in FIG 1 to the right of the rail vehicle 2, in order to avoid collisions of the rail vehicle 2 with an object (not shown) located in the driving channel of the rail vehicle 2.
  • the triangular area B D includes a rectangular monitoring area BU, which includes a track section GA-G2 of a second track G2 adjacent to the first track G1, in FIG 2 the lower track or right track, includes.
  • This track section GA-G2 is now monitored more or less alongside or in addition to the section of the first track G1 lying in front of the rail vehicle 2 . If an object O is now detected and localized by the environmental monitoring device 30 in the monitoring area BU, its position P o and its dimensions AB are compared with the position P F of a driving channel FK and its dimensions b F on the second track G2.
  • a hazard message GI is transmitted to a central dispatcher line 22 via a radio unit 21 of the rail vehicle 2 .
  • Rail vehicles 2a traveling on the adjacent track G2 are warned in good time of the detected danger.
  • the environment monitoring device 30 includes a track detection unit 31 for determining a position P and dimensions b of a track section GA-G2 of a track G2 adjacent to the track G1 on which the rail vehicle 2 is traveling (see FIG FIG 2 ).
  • the track detection unit 31 receives from a GNSS unit 32a position data P s of the rail vehicle 2 and from additional sensor units (not shown) and on the basis of map data KD information about the orientation OR s of the rail vehicle 2.
  • the track detection unit 31 receives from a 3D Sensor unit 32 3D sensor data 3D-SD from a monitoring area BU, which includes the track section GA-G2 of the adjacent track G2 and its surroundings U. On the basis of the received sensor data P s , OR s , 3D-SD and on the basis of stored The track detection unit 31 uses map data KD to determine the position P and the dimensions b of the adjacent track G2 or of the track section GA-G2 of the adjacent track G2.
  • the position data P and dimensions b of the adjacent track section GA-G2 are transmitted to an evaluation unit 34, which is also part of the environmental monitoring device 30.
  • the area monitoring device 30 includes an object detection unit that is set up to detect and localize an object O in the area U of the adjacent track G2 on the basis of the sensor data 3D-SD which it receives from the 3D sensor unit 32 .
  • Such a detection can be done, for example, by comparing it with comparative data from the track section from a database or by using an AI-based approach.
  • a localization of the detected object O in the monitoring area BU or a determination of position data P o and dimensions AB of the detected object O can be realized, for example, by determining the distance and orientation based on the detected 3D sensor data 3D-SD.
  • the environmental monitoring device 30 also includes an evaluation unit 34, which is set up to determine, based on the determined position data P o of the detected object O and the position P and the dimensions b of the adjacent track G2, whether the detected and localized object O could pose a hazard to rail traffic.
  • the object O can be a boulder or a fallen tree, for example.
  • it can be determined, for example, whether the object O is in the driving channel FK (see FIG 2 ) of a rail vehicle 2a running on the adjacent track G2 or into the driving channel of a rail vehicle running on its own track G1.
  • the hazard is determined on the basis of knowledge of the position P and the dimensions b of the adjacent track G2 and knowledge of the position P F and the dimensions b F of a driving channel FK of a rail vehicle 2a traveling on the adjacent track G2 and on the basis of knowledge of the position P o and the dimensions AB of the detected object O. If it is determined that the object O is located in the driving channel FK, a central driving service line 22 (see FIG 2 ) issued a hazard warning GI so that the central dispatcher 22 could detect a rail vehicle 2a traveling on the adjacent track G2 (see FIG 4 ) can warn in time.
  • a scenario 40 of a monitoring of an oncoming rail vehicle 2a on a second track G2 adjacent to a first track G1 is illustrated by a first rail vehicle 2 traveling on the first track G1.
  • the first rail vehicle 2 uses its surroundings monitoring device 30 to monitor a triangular area B D in the direction of travel, which is marked with an arrow.
  • Part of this triangular area B D is also a rectangular monitoring area BU, which includes a track section GA-G2 of the adjacent track G2.
  • a second rail vehicle 2a approaching the first rail vehicle 2 is located in the rectangular monitoring area BU.
  • the second rail vehicle 2a has loaded a load L, which, however, is not fixed sufficiently firmly on the second rail vehicle 2a, so that it has already slipped to the right, ie in the direction of the first track G1, and out of the actually intended driving channel FK of the second rail vehicle 2a protrudes to the right.
  • a position P o and dimensions AB of the detected object or the detected load L are now determined and there is a comparison of the position P o and the dimensions AB of the detected load L and the width b 2a of the through the Last L widened second rail vehicle 2 with a position P F and a maximum allowable width b F of a driving channel FK on the second track G2. If determined by the comparison If it is found that the load L protrudes from the driving channel FK of the second track G2, then it is concluded that the load L has become detached or is not properly fastened to the second rail vehicle 2a. In this case, it is determined that the second rail vehicle 2a could pose a risk to other rail vehicles.
  • the position P o and the dimensions AB of the detected object or the detected load L or the width b 2a of the second rail vehicle 2 can be compared with the position and a maximum permitted width of a driving channel of a rail vehicle on the first track G1 take place. If it is determined on the basis of this additional comparison that the load L protrudes into the driving channel on the first track G1, a hazard message can also be issued stating that the second rail vehicle 2a poses a risk to rail vehicles traveling on the first track G1 .
  • a flowchart 500 is shown, which illustrates a method for monitoring the surroundings of a rail vehicle 2 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • a position P s and an orientation OR s of a first rail vehicle 2 are determined in step 5.1.
  • satellite navigation data are detected by sensors with the aid of a GNSS receiver and landmarks LM in the vicinity of the rail vehicle 2 .
  • the landmarks LM are identified and a distance d and an orientation of the first rail vehicle 2 to a landmark LM are determined using the sensor data.
  • An absolute orientation OR s of the rail vehicle 2 can be determined on the basis of the determined position P s of the rail vehicle 2 and the relative orientation of the rail vehicle 2 to the landmark LM.
  • map data KD are used, which reflect the track G1 on which the rail vehicle 2 travels and an adjacent track G2.
  • the map data KD in combination with the knowledge of the position P s and the orientation OR s of the rail vehicle 2 are then used in step 5.III to determine a position P and dimensions b of the rail vehicle 2 adjacent track G2 or a track section GA -G2 on the adjacent track G2, also referred to as adjacent track section GA-G2 for short.
  • 3D data 3D-SD are recorded from a surveillance area BU.
  • the monitoring area BU includes the track section GA-G2 of the adjacent track G2 and its environment U.
  • the environment U includes a strip to the right and left of the adjacent track G2, in which no disturbing objects such as vegetation or boulders should occur.
  • step 5.V a second rail vehicle 2a is detected and localized in the monitoring area BU on the basis of the 3D data 3D-SD.
  • step 5.VI the dimensions b 2a of the second rail vehicle 2a are then determined on the basis of the 3D data 3D-SD and the width b 2a of the second rail vehicle 2a at the widest point of the rail vehicle 2a is compared with a maximum permissible Channel width b F for the second track G2.
  • the width b 2a can be increased by a shifted load L hanging out on the second rail vehicle 2a in such a way that the load protrudes from the maximum permitted driving channel FK. It is therefore clear that the load L is not correctly attached to the second rail vehicle 2a and thus represents a safety risk.
  • Step 5 In the event that such an exceeding of the limits of the driving channel FK was determined by the load L, which is 5 marked with "j" becomes the Step 5.VII passed and a corresponding danger message GI transmitted, for example, to the second rail vehicle 2a and a central dispatcher. If the load L does not exceed the limits of the maximum permissible width b F of the driving channel FK of the second track G2, which in 5 is marked with "n”, no hazard message GI is issued and a return is made to step 5.I and the monitoring process is repeated.

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  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur bordseitigen Überwachung der Umgebung (U) eines Schienenfahrzeugs (2) beschrieben. Bei dem Verfahren werden Sensordaten (SD) von einem Überwachungsbereich (BU), welcher einen Gleisabschnitt (GA-G2) eines Gleises (G2), welches einem Gleis (G1), auf dem sich das Schienenfahrzeug (2) bewegt, benachbart ist sowie dessen Umgebung (U) umfasst, erfasst. Außerdem wird ein Objekt (O, L, 2a) in dem Überwachungsbereich (BU) auf Basis der Sensordaten (3D-SD) detektiert und lokalisiert. Dann wird ermittelt, ob das detektierte Objekt (O, L, 2a) eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte. Diese Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit von den erfassten Sensordaten (3D-SD) und der Position (P<sub>O</sub>) und den Abmessungen (AB, b<sub>2a</sub>) des detektierten und lokalisierten Objekts (O, L, 2a). Es wird auch eine Umgebungsüberwachungseinrichtung (30) beschrieben. Weiterhin wird ein Schienenfahrzeug (2) beschrieben.A method for on-board monitoring of the surroundings (U) of a rail vehicle (2) is described. In the method, sensor data (SD) from a monitoring area (BU) that is adjacent to a track section (GA-G2) of a track (G2) that is adjacent to a track (G1) on which the rail vehicle (2) is moving, as well as its Environment (U) includes detected. In addition, an object (O, L, 2a) is detected and localized in the monitored area (BU) on the basis of the sensor data (3D-SD). It is then determined whether the detected object (O, L, 2a) could pose a risk to rail traffic. This determination takes place depending on the recorded sensor data (3D-SD) and the position (P<sub>O</sub>) and the dimensions (AB, b<sub>2a</sub>) of the detected and localized object ( O, L, 2a). An environmental monitoring device (30) is also described. Furthermore, a rail vehicle (2) is described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs. Außerdem betrifft die Erfindung eine Umgebungsüberwachungseinrichtung. Überdies betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug.The invention relates to a method for onboard monitoring of the surroundings of a rail vehicle. The invention also relates to an environment monitoring device. The invention also relates to a rail vehicle.

Schienenfahrzeugführer, kurz auch als Fahrer bezeichnet, haben neben der eigentlichen Steuerung der Fahrt eines Schienenfahrzeugs viele zusätzliche Aufgaben zu erfüllen. Eine der kritischen Aufgaben des Schienenfahrzeugführers besteht darin, die Umgebung seines Schienenfahrzeugs zu beobachten und alle Beobachtungen zu melden, die ein potentielles Problem für den Betrieb des Schienentransportsystems betreffen könnten. Davon umfasst ist zum Beispiel die Beobachtung, ob die in der Peripherie wachsende Vegetation zu nahe an die Gleise vorgedrungen ist oder sich andere Bestandteile der Umgebung geändert haben und möglicherweise eine zukünftige Gefahr darstellen könnten. Beispiele hierfür sind umgefallene Bäume, auf die Gleise gefallene Äste, auf die Gleise gefallene Felsbrocken und eine dicke Schneedecke im Gleisbereich. Es ist anzumerken, dass die Fahrer nicht nur ihr eigenes Gleis, sondern auch benachbarte Gleise überwachen. Weiterhin beobachten Fahrer auch entgegenkommende oder vorbeifahrende Züge, um Gefahrenquellen, wie zum Beispiel Ladegut auf einem entgegenkommenden Zug, das nicht korrekt gesichert wurde und sich daher verschoben hat, zu erkennen. Wird der Bahnbetrieb auf einen fahrerlosen Betrieb umgestellt, so gibt es an Bord eines Schienenfahrzeugs keine Person, die die vorgenannten Aufgaben erfüllen könnte. Folglich müssen die beschriebenen Aufgaben durch andere Einrichtungen und/oder Personen erfüllt werden.Rail vehicle drivers, also referred to as drivers for short, have to fulfill many additional tasks in addition to actually controlling the journey of a rail vehicle. One of the critical tasks of the rail vehicle driver is to observe the surroundings of his rail vehicle and to report any observations that could affect a potential problem for the operation of the rail transport system. This includes, for example, the observation of whether the vegetation growing in the periphery has gotten too close to the tracks or whether other components of the environment have changed and could possibly pose a future hazard. Examples of this are fallen trees, branches that have fallen on the tracks, boulders that have fallen on the tracks and a thick layer of snow in the track area. It should be noted that drivers monitor not only their own track, but also neighboring tracks. Drivers also monitor oncoming or passing trains to identify sources of danger, such as cargo on an oncoming train that has not been properly secured and has therefore shifted. If railway operations are switched to driverless operation, there is no person on board a rail vehicle who could perform the aforementioned tasks. Consequently, the tasks described must be performed by other institutions and/or people.

Bisher wurde daher immer eine Person an Bord, beispielsweise ein Fahrer oder eine andere Person, damit beauftragt, die Aufgabe der Beobachtung der Umgebung zu übernehmen. Unter den oben beschriebenen Überwachungsaufgaben wurde lediglich bei der Überwachung der Vegetation versucht, diese Aufgabe durch alternative Methoden zu erfüllen. Bei einem solchen alternativen Verfahren wird ein spezielles Überwachungsfahrzeug eingesetzt, das die Position der Vegetation genau aufzeichnet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Position der Vegetation auch durch Satelliten oder Luftfahrzeuge aufgezeichnet werden. Zusätzlich kann auch eine bordseitige Videokamera auf eine Schienenstrecke gerichtet werden, mit der Videodaten aufgenommen werden, um zu ermitteln, wo die Vegetation in das Gleisbett oder den Bahndamm einer Schienenstrecke einwächst.So far, therefore, a person on board, for example a driver or another person, has always been assigned to take on the task of observing the surroundings. Among the monitoring tasks described above, only vegetation monitoring attempts to accomplish this task through alternative methods. One such alternative method uses a special surveillance vehicle that accurately records the location of vegetation. Alternatively or additionally, the position of the vegetation can also be recorded by satellites or aircraft. Additionally, an onboard video camera may also be pointed at a track to capture video data to determine where vegetation is growing into the track bed or embankment of a track.

Allerdings bringen diese Verfahren folgende Probleme mit sich: Wird ein speziell für eine Überwachung ausgelegtes Fahrzeug genutzt, so fallen dafür hohe Kosten an, und da normalerweise nur wenige dieser speziellen Überwachungsfahrzeuge zur Verfügung stehen, ist es unmöglich, das gesamte Schienennetz mit einer ausreichenden Häufigkeit abzufahren, um Probleme und Gefahren zeitnah bzw. rechtzeitig zu erkennen. Die Bildaufnahme mit Satelliten ist hinsichtlich der Auflösung eingeschränkt und eine Bildaufnahme der Schienen, die von oben erfolgt, kann nicht dazu genutzt werden, zwischen überhängender Vegetation, welche keinen Einfluss auf den Bahnbetrieb ausübt, und der Vegetation, welche sich im Höhenbereich der Schienenfahrzeuge befindet und daher eine Gefahr für diese bedeuten kann, zu unterscheiden. Die bordseitige Überwachung der Vegetation durch bordseitige Kameras wird mit speziellen Kameras durchgeführt, die auf das Gleisbett gerichtet sind, um kleine wachsende Pflanzen zu identifizieren. Allerdings kann mit einer solchen Kamera keine Vegetation identifiziert werden, die neben dem Gleisbett wächst und möglicherweise in Zukunft in den Fahrbereich der Schienenfahrzeuge einwachsen wird.However, these methods have the following problems: the use of a vehicle specially designed for surveillance is very expensive, and since few of these special surveillance vehicles are usually available, it is impossible to cover the entire rail network with sufficient frequency , in order to identify problems and dangers promptly and in good time. Image acquisition with satellites is limited in terms of resolution and image acquisition of the rails from above cannot be used between overhanging vegetation, which has no influence on railway operations, and the vegetation, which is located in the height range of the rail vehicles and therefore a danger for this can mean to distinguish. Onboard surveillance of vegetation by onboard cameras is performed with dedicated cameras aimed at the track bed to identify small growing plants. However, such a camera cannot be used to identify any vegetation that grows next to the track bed and may grow into the driving area of the rail vehicles in the future.

Es besteht also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umgebungsüberwachung bereitzustellen, welche einen Fahrer eines Schienenfahrzeugs zumindest teilweise von der Überwachung der Umgebung des Schienenfahrzeugs entlasten können und zumindest ähnlich effektiv sind wie eine menschliche Person.The object is therefore to provide a method and a device for monitoring the surroundings, which can at least partially relieve a driver of a rail vehicle of having to monitor the surroundings of the rail vehicle and are at least as effective as a human person.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1, eine Umgebungsüberwachungseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 und ein Schienenfahrzeug gemäß Patentanspruch 13 gelöst.This object is achieved by a method for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle according to patent claim 1, an environment monitoring device according to patent claim 12 and a rail vehicle according to patent claim 13.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs durch eine Sensoreinheit des Schienenfahrzeugs werden Sensordaten von einem Überwachungsbereich erfasst, welcher einen Gleisabschnitt eines benachbarten Gleises sowie dessen Umgebung umfasst. Die Sensordaten werden dann daraufhin geprüft und ausgewertet, ob sich ein Objekt in dem Überwachungsbereich befindet. Für diesen Fall wird also ein Objekt in dem Überwachungsbereich auf Basis der erfassten Sensordaten detektiert und lokalisiert. Als Sensoreinheit werden bevorzugt Sensoreinheiten genutzt, die auch für eine Detektion von potentiellen Kollisionshindernissen auf dem Gleis, welches von dem Schienenfahrzeug selbst befahren wird, genutzt werden. Vorteilhaft müssen daher keine zusätzlichen Sensoren für die Überwachung des Nachbargleises an dem Schienenfahrzeug installiert werden.In the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle using a sensor unit of the rail vehicle, sensor data are recorded from a monitoring area which includes a track section of an adjacent track and its surroundings. The sensor data is then checked and evaluated to determine whether there is an object in the monitored area. In this case, an object is therefore detected and localized in the monitored area on the basis of the sensor data recorded. Sensor units are preferably used as the sensor unit, which are also used for detecting potential collision obstacles on the track on which the rail vehicle itself travels. Advantageously, therefore, no additional sensors for monitoring the adjacent track need to be installed on the rail vehicle.

Dann wird ermittelt, ob das detektierte Objekt eine Gefahr für den Schienenverkehr, also insbesondere für ein auf dem benachbarten Gleis fahrendes Schienenfahrzeug oder für ein auf dem eigenen Gleis fahrendes Schienenfahrzeug darstellen könnte. Dieser Ermittlungsschritt erfolgt in Abhängigkeit von den Sensordaten und der Position und den Abmessungen des detektierten und lokalisierten Objekts.It is then determined whether the detected object could pose a risk to rail traffic, that is to say in particular to a rail vehicle traveling on the adjacent track or to a rail vehicle traveling on its own track. This determination step takes place depending on the sensor data and the position and the dimensions of the detected and localized object.

Bevorzugt wird auch die Position des Gleisabschnitts des benachbarten Gleises ermittelt. Als benachbartes Gleis soll in diesem Zusammenhang ein Gleis verstanden werden, das sich im Überwachungsbereich der Sensorik des Schienenfahrzeugs befindet und daher von dem Schienenfahrzeug während der Fahrt oder auch im Stand überwacht werden kann. Im engeren Sinn soll als benachbartes Gleis ein Gleis verstanden werden, welches sich neben, genauer gesagt direkt neben dem Gleis befindet, auf dem das überwachende Schienenfahrzeug fährt oder steht.The position of the track section of the adjacent track is preferably also determined. As an adjacent track is to be understood in this context, a track that is in the monitoring area of the sensors of the rail vehicle and therefore of the rail vehicle while driving or can also be monitored when stationary. In the narrower sense, an adjacent track should be understood to mean a track that is located next to, or more precisely right next to, the track on which the rail vehicle being monitored is driving or standing.

Weiterhin werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs bevorzugt auch Abmessungen des Gleisabschnitts des dem Schienenfahrzeug benachbarten Gleises ermittelt. Die Abmessungen umfassen insbesondere die Breite des von dem benachbarten Gleis eingenommenen Bereichs. In der Regel sind Spurweiten bekannt, der Gleiskörper kann aber zum Beispiel im Bereich einer Weiche auch breiter sein als die Spurweite.Furthermore, with the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle, dimensions of the track section of the track adjacent to the rail vehicle are preferably also determined. The dimensions include in particular the width of the area occupied by the adjacent track. As a rule, track widths are known, but the track body can also be wider than the track width, for example in the area of a switch.

Zur Ermittlung der Position des benachbarten Gleisabschnitts wird eine Position und Orientierung des Schienenfahrzeugs selbst ermittelt. Diese Position kann zum Beispiel durch Selbstlokalisierung und eine selbstständige Messung der Orientierung des Schienenfahrzeugs erfolgen. Da die Gleise oder Teile der Gleisabschnitte gegenüber den Sensoren verdeckt sein können, sei es aufgrund einer Kurve oder eines Objekts, das auf den Schienen liegt, oder schlechter Wetterbedingungen, werden die Schienen bzw. das von dem Schienenfahrzeug befahrene Gleis sowie das benachbarte Gleis auch auf Basis von Kartendaten lokalisiert.To determine the position of the adjacent track section, a position and orientation of the rail vehicle itself is determined. This position can take place, for example, by self-localization and an independent measurement of the orientation of the rail vehicle. Since the tracks or parts of the track sections can be obscured from the sensors, whether due to a curve or an object lying on the tracks, or poor weather conditions, the tracks or the track on which the rail vehicle is traveling as well as the adjacent track will also be on Localized based on map data.

Das Ermitteln, ob das detektierte Objekt eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte, umfasst bevorzugt einen Vergleich der Position und der Abmessungen des detektierten und lokalisierten Objekts mit der Position und der Abmessungen des überwachten Gleisabschnitts des benachbarten Gleises.Determining whether the detected object could pose a risk to rail traffic preferably includes a comparison of the position and dimensions of the detected and localized object with the position and dimensions of the monitored track section of the adjacent track.

Auch bevorzugt erfolgt dieser Vergleich in Abhängigkeit von der ermittelten Position und den Abmessungen des überwachten Gleisabschnitts des benachbarten Gleises. Dabei wird beispielsweise ermittelt, ob das detektierte und lokalisierte Objekt mit dem überwachten Gleisabschnitt überlappt bzw. in diesen hineinragt oder sich gar vollständig in dem überwachten Gleisabschnitt befindet.This comparison also preferably takes place as a function of the determined position and the dimensions of the monitored track section of the adjacent track. For example, it is determined whether the detected and localized object overlaps or is in the monitored track section protrudes into it or is even located completely in the monitored track section.

Weiterhin werden gegebenenfalls auch eine Position sowie entsprechende Abmessungen eines Fahrkanals eines auf dem benachbarten Gleis möglicherweise fahrenden Schienenfahrzeugs mitberücksichtigt. Im einfachsten Fall lassen sich die Position sowie die Abmessungen des Fahrkanals eines Schienenfahrzeugs anhand der Position sowie der Spurbreite des benachbarten Gleises ermitteln. Auch die Position und die Abmessungen eines Fahrkanals des überwachenden Schienenfahrzeugs und/oder eines Schienenfahrzeugs, welches sich auf dem Gleis bewegt, auf dem das überwachende Schienenfahrzeug fährt, können berücksichtigt werden, um zu ermitteln, ob ein Objekt etwa sogar in den diesseitigen Fahrkanal hineinragt. Der Ermittlungsschritt umfasst einen Vergleich der vorgenannten Größen. Wird dabei ermittelt, dass sich das Objekt im Fahrkanal des benachbarten Gleises oder des Gleises befindet, auf dem sich das überwachende Schienenfahrzeug bewegt, so wird eine Gefahrenmeldung erzeugt und an eine geeignete Stelle, beispielsweise eine zentrale stationäre Überwachungseinrichtung, wie zum Beispiel eine zentrale Fahrdienstleitstelle, oder auch an ein auf dem benachbarten Gleis fahrendes Schienenfahrzeug weitergegeben.Furthermore, a position and corresponding dimensions of a driving channel of a rail vehicle possibly traveling on the adjacent track are also taken into account. In the simplest case, the position and the dimensions of the driving channel of a rail vehicle can be determined using the position and the track width of the adjacent track. The position and the dimensions of a driving channel of the rail vehicle being monitored and/or a rail vehicle moving on the track on which the rail vehicle being monitored is driving can also be taken into account in order to determine whether an object is even protruding into the driving channel on this side. The determination step includes a comparison of the aforementioned variables. If it is determined that the object is in the driving channel of the adjacent track or the track on which the monitoring rail vehicle is moving, a hazard message is generated and sent to a suitable location, for example a central stationary monitoring device, such as a central traffic control center. or passed on to a rail vehicle traveling on the adjacent track.

Vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Schienennetz mit einer höheren Frequenz hinsichtlich störender oder gefährlicher Objekte untersucht und überwacht werden, als es bei der Inspektion mit Hilfe von speziellen Überwachungsfahrzeugen der Fall ist. Außerdem sind die Genauigkeit der Lokalisierung sowie die erzielte Auflösung der Überwachung viel höher als bei der Anwendung einer satellitenbasierten Überwachung eines Schienennetzes, da die an einem Schienenfahrzeug installierten Sensoren aufgrund ihrer viel größeren Nähe zu dem Überwachungsbereich mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand eine viel höhere Auflösung des Überwachungsbereichs erzielen können. Auch gegenüber auf Fluggeräten basierenden Überwachungsverfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass eine dreidimensionale Positionierung und Ausdehnung eines Hindernisses ermittelt werden kann, während bei einer Überwachung aus der Vogelperspektive oft nur eine Ermittlung von zweidimensionalen Daten eines Objekts im Gleisbereich möglich ist. Vorteilhaft lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren neben der am Rand der Gleise befindlichen Vegetation auch Äste oder Felsbrocken sowie vorbeifahrende Schienenfahrzeuge überwachen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass dafür die ohnehin für die Hinderniserkennung auf dem eigenen Gleis vorhandenen bordseitigen Sensoren auch für die Inspektion benachbarter Gleise eingesetzt werden können, so dass ein zusätzlicher Hardwareaufwand gering ist bzw. überhaupt nicht besteht. Mithin lässt sich das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren besonders ressourcensparend und ohne viel Aufwand realisieren.Advantageously, with the method according to the invention, the rail network can be examined and monitored with regard to disruptive or dangerous objects at a higher frequency than is the case when inspecting with the aid of special monitoring vehicles. In addition, the accuracy of the localization and the resolution of the monitoring achieved are much higher than when using satellite-based monitoring of a rail network, since the sensors installed on a rail vehicle, due to their much greater proximity to the monitored area, can achieve a much higher resolution of the monitored area with comparatively little technical effort can achieve. The monitoring method according to the invention also has advantages over aircraft-based monitoring methods Method has the advantage that a three-dimensional positioning and extent of an obstacle can be determined, while monitoring from a bird's-eye view often only enables two-dimensional data of an object in the track area to be determined. With the method according to the invention, branches or boulders as well as passing rail vehicles can be advantageously monitored in addition to the vegetation located at the edge of the tracks. A further advantage of the method according to the invention is that the on-board sensors already present for detecting obstacles on one's own track can also be used for the inspection of neighboring tracks, so that there is little or no additional hardware outlay. Consequently, the monitoring method according to the invention can be implemented in a particularly resource-saving manner and without much effort.

Die erfindungsgemäße, zumindest überwiegend bordseitige Umgebungsüberwachungseinrichtung weist eine Sensoreinheit zum Erfassen von Sensordaten von einem Überwachungsbereich auf. Der Überwachungsbereich umfasst einen Gleisabschnitt eines Gleises, welches einem Gleis, auf dem sich ein Schienenfahrzeug bewegt, das die erfindungsgemäße Umgebungsüberwachungseinrichtung umfasst, benachbart ist, sowie dessen Umgebung. Wie erwähnt, ist die Sensoreinheit vorzugsweise bereits für andere Überwachungsaufgaben an Bord des Schienenfahrzeugs vorhanden und wird für die Überwachung des benachbarten Gleises nur mitverwendet, so dass Ressourcen eingespart werden und der Umrüstungsaufwand zur Realisierung der erfindungsgemäßen Umgebungsüberwachungseinrichtung reduziert ist.The environmental monitoring device according to the invention, which is at least predominantly on-board, has a sensor unit for acquiring sensor data from a monitoring area. The monitoring area includes a track section of a track that is adjacent to a track on which a rail vehicle that includes the environmental monitoring device according to the invention is moving, as well as its surroundings. As mentioned, the sensor unit is preferably already present on board the rail vehicle for other monitoring tasks and is only used for monitoring the adjacent track, so that resources are saved and the conversion effort for implementing the environmental monitoring device according to the invention is reduced.

Die erfindungsgemäße Umgebungsüberwachungseinrichtung weist eine Objekterkennungseinheit zum Detektieren und Lokalisieren eines Objekts in der Umgebung des benachbarten Gleises auf Basis der Sensordaten auf. Die Detektion und Lokalisierung umfassen die Ermittlung einer Position und der Abmessungen des detektierten und lokalisierten Objekts.The area monitoring device according to the invention has an object recognition unit for detecting and localizing an object in the area surrounding the adjacent track on the basis of the sensor data. The detection and localization include determining a position and the dimensions of the detected and localized object.

Vorteilhaft können die Kenntnis der Position des Objekts und des von dem Objekt eingenommenen Bereichs sowie die Kenntnis der Position und der Beschaffenheit des überwachten Gleisabschnitts auf Basis der Sensordaten von dem Überwachungsbereich für einen anschließenden Vergleich genutzt werden.Advantageously, knowledge of the position of the object and of the area occupied by the object, as well as knowledge of the position and the nature of the monitored track section based on the sensor data from the monitoring area, can be used for a subsequent comparison.

Hierzu umfasst die erfindungsgemäße Umgebungsüberwachungseinrichtung eine Auswertungseinheit zum Ermitteln, ob das detektierte Objekt eine Gefahr für den Schienenverkehr, also insbesondere für ein auf dem benachbarten Gleis fahrendes Schienenfahrzeug oder für ein auf dem eigenen Gleis fahrendes Schienenfahrzeug darstellen könnte. Diese Ermittlung erfolgt durch einen Vergleich basierend auf der Kenntnis der Position und der Abmessungen des detektierten und lokalisierten Objekts und der Sensordaten.For this purpose, the environmental monitoring device according to the invention includes an evaluation unit for determining whether the detected object could pose a risk for rail traffic, ie in particular for a rail vehicle traveling on the adjacent track or for a rail vehicle traveling on its own track. This determination is made by a comparison based on knowledge of the position and dimensions of the detected and localized object and the sensor data.

Die erfindungsgemäße Umgebungsüberwachungseinrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs.The surroundings monitoring device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Umgebungsüberwachungseinrichtung eine Gleiserfassungseinheit zum Ermitteln einer Position und von Abmessungen eines Gleisabschnitts eines einem Schienenfahrzeug benachbarten Gleises auf Basis einer Position und Orientierung des Schienenfahrzeugs und auf Basis von Kartendaten, welche das vom Schienenfahrzeug befahrene Gleis und das benachbarte Gleis abbilden. Dabei erfolgt die Positionsermittlung des benachbarten Gleises vorzugsweise durch Sensoren, die sich bereits für andere Aufgaben an Bord des Schienenfahrzeugs befinden. Beispielsweise weisen Schienenfahrzeuge Sensoren zur Hindernisdetektion und Identifizierung solcher Hindernisse auf dem eigenen Gleis auf, um eine Kollision damit zu verhindern. Vorteilhaft kann nun der Randbereich des Sensorfeldes, das ein oder mehrere Nachbargleise umfasst, noch zusätzlich dazu genutzt werden, eine Inspektion des Nachbargleises und dessen Umfeld hinsichtlich störender Objekte, insbesondere Hindernisse, durchzuführen.The environmental monitoring device according to the invention preferably comprises a track detection unit for determining a position and dimensions of a track section of a track adjacent to a rail vehicle on the basis of a position and orientation of the rail vehicle and on the basis of map data which depict the track on which the rail vehicle is traveling and the adjacent track. The position of the adjacent track is preferably determined by sensors that are already on board the rail vehicle for other tasks. For example, rail vehicles have sensors for detecting obstacles and identifying such obstacles on their own track in order to prevent a collision with them. Advantageously, the edge area of the sensor field, which includes one or more neighboring tracks, can also be used to carry out an inspection of the neighboring track and its surroundings with regard to interfering objects, in particular obstacles.

Bei dieser Ausgestaltung ist die Auswertungseinheit dazu eingerichtet, zu ermitteln, ob das detektierte Objekt eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellt, durch einen Vergleich der Position und der Abmessungen des detektierten und lokalisierten Objekts mit der Position und den Abmessungen des überwachten Gleisabschnitts des benachbarten Gleises. Vorteilhaft kann eine Relativposition des Objekts und des von dem Objekt eingenommenen Bereichs zu der Position und der Ausdehnung des benachbarten Gleisabschnitts ermittelt werden und für einen anschließenden Vergleich genutzt werden.In this embodiment, the evaluation unit is set up to determine whether the detected object poses a risk to rail traffic by comparing the position and dimensions of the detected and localized object with the position and dimensions of the monitored track section of the adjacent track. A relative position of the object and the area occupied by the object in relation to the position and extent of the adjacent track section can advantageously be determined and used for a subsequent comparison.

Dieser Ermittlungsschritt erfolgt also durch einen Vergleich basierend auf der Kenntnis der Position und der Abmessungen des benachbarten Gleises und/oder gegebenenfalls auf Basis der Position und den Abmessungen eines Fahrkanals eines auf dem benachbarten Gleis fahrenden Schienenfahrzeugs und auf Basis der Kenntnis der Position und der Abmessungen des detektierten Objekts. Auch die Position und die Abmessungen eines Fahrkanals des überwachenden Schienenfahrzeugs können berücksichtigt werden, um zu ermitteln, ob ein Objekt in den diesseitigen Fahrkanal hineinragt. Wird ermittelt, dass sich der von dem Objekt eingenommene Bereich und der Gleisabschnitt überschneiden oder ein Objekt, das aus einem Schienenfahrzeug herausragt, das auf dem benachbarten Gleisabschnitt unterwegs ist, aus dem genannten Fahrkanal hervorsteht und möglicherweise in den Fahrkanal eines benachbarten Schienenstrangs hineinragt, so wird eine Gefahrenmeldung erzeugt und an eine geeignete Stelle, wie zum Beispiel eine zentrale Überwachungseinrichtung bzw. eine Fahrdienstleitstelle oder ein auf einem der beiden Gleise fahrendes Schienenfahrzeug zur Warnung weitergegeben.This determination step is therefore carried out by a comparison based on knowledge of the position and dimensions of the adjacent track and/or, if necessary, based on the position and dimensions of a driving channel of a rail vehicle traveling on the adjacent track and based on knowledge of the position and dimensions of the detected object. The position and the dimensions of a driving channel of the rail vehicle being monitored can also be taken into account in order to determine whether an object protrudes into the driving channel on this side. If it is determined that the area occupied by the object and the track section overlap or an object protruding from a railway vehicle traveling on the adjacent track section protrudes from said travel channel and possibly into the travel channel of an adjacent track, so generates a danger message and forwards it to a suitable point, such as a central monitoring device or a traffic control center or a rail vehicle traveling on one of the two tracks for warning.

Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug weist die erfindungsgemäße Umgebungsüberwachungseinrichtung auf und eine Datenübermittlungseinrichtung zur Übermittlung einer Gefahrenmeldung an eine stationäre Einrichtung, wie zum Beispiel eine Fahrdienstleitstelle, oder an ein anderes Schienenfahrzeug. Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Umgebungsüberwachungseinrichtung.The rail vehicle according to the invention has the environment monitoring device according to the invention and a data transmission device for transmitting a hazard message to a stationary device, such as a traffic control center, or to another rail vehicle. That rail vehicle according to the invention shares the advantages of the environmental monitoring device according to the invention.

Einige Komponenten der erfindungsgemäßen Umgebungsüberwachungseinrichtung können, gegebenenfalls nach Ergänzung um Hardwaresysteme, wie zum Beispiel eine Sensoreinheit, zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere Teile der Gleiserfassungseinheit, der Objekterkennungseinheit und der Auswertungseinheit.Some components of the environmental monitoring device according to the invention can, if necessary after the addition of hardware systems, such as a sensor unit, for the most part be designed in the form of software components. This relates in particular to parts of the track detection unit, the object recognition unit and the evaluation unit.

Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere, wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise, wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.In principle, however, these components can also be partially implemented in the form of software-supported hardware, for example FPGAs or the like, particularly when particularly fast calculations are involved. Likewise, the interfaces required, for example when it is only a matter of taking over data from other software components, can be designed as software interfaces. However, they can also be in the form of hardware interfaces that are controlled by suitable software.

Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher in einem Schienenfahrzeug vorhandene Rechnersysteme nach einer eventuellen Ergänzung durch zusätzliche Hardwareelemente, wie zum Beispiel zusätzliche Sensoreinheiten, auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines solchen Rechnersystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um die durch Software realisierbaren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Rechnersystem ausgeführt wird.A largely software-based implementation has the advantage that computer systems already present in a rail vehicle can be easily retrofitted with a software update after a possible supplementation with additional hardware elements, such as additional sensor units, in order to work in the manner according to the invention . In this respect, the object is also achieved by a corresponding computer program product with a computer program, which can be loaded directly into a memory device of such a computer system, with program sections in order to execute the steps of the method according to the invention that can be implemented by software when the computer program is executed in the computer system.

Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile, wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.Such a computer program product can, in addition to the computer program, optionally contain additional components, such as e.g. B. a documentation and/or additional components, too Hardware components, such as hardware keys (dongles, etc.) for using the software.

Zum Transport zur Speichereinrichtung des Rechnersystems und/oder zur Speicherung an dem Rechnersystem kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z. B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.A computer-readable medium, for example a memory stick, a hard disk or another transportable or permanently installed data medium, on which the program sections of the computer program that can be read and executed by a computer unit are stored, can be used for transport to the storage device of the computer system and/or for storage on the computer system. The computer unit can, for. B. this have one or more cooperating microprocessors or the like.

Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.The dependent claims and the following description each contain particularly advantageous configurations and developments of the invention. In particular, the claims of a claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category and their descriptive parts. In addition, within the scope of the invention, the various features of different exemplary embodiments and claims can also be combined to form new exemplary embodiments.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs wird die Position und Orientierung des Schienenfahrzeugs auf Basis einer GNSS-basierten Positions- und Orientierungsschätzung und/oder einer auf Sensordaten von der Umgebung des Schienenfahrzeugs und auf einer Erkennung von Merkmalen in der Umgebung des Schienenfahrzeugs basierenden Positions- und Orientierungsschätzung ermittelt. Die Abkürzung "GNSS" steht hier für eine Satellitennavigation bzw. im Englischen "global navigation satellite system". Die Merkmale der Umgebung oder die auf den Sensordaten basierend ermittelte Position und Orientierung des Schienenfahrzeugs lassen sich mit einer Landkarte vergleichen, um die Genauigkeit der Positionsermittlung und Orientierungsermittlung weiter zu verbessern. Da die Position eines Schienenfahrzeugs einschränkenden Bedingungen durch die Gebundenheit an eine Schienenstrecke unterliegt, kann sie leicht mit Kartendaten abgeglichen werden, um die Positionsschätzung, beispielsweise durch Satellitennavigation, zu verbessern.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the area surrounding a rail vehicle, the position and orientation of the rail vehicle is based on a GNSS-based position and orientation estimate and/or on sensor data from the area surrounding the rail vehicle and on a recognition of features in the area position and orientation estimate based on the rail vehicle. The abbreviation "GNSS" stands for satellite navigation or in English "global navigation satellite system". The features of the environment or the position and orientation of the rail vehicle determined based on the sensor data can be compared with a map in order to further improve the accuracy of the position determination and orientation determination. Because the position of a rail vehicle restrictive conditions by being tied to a rail route, it can easily be cross-checked with map data to improve position estimation, e.g. by satellite navigation.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs umfassen die Merkmale mindestens ein Objekt der folgenden Objektarten:

  • Landmarken,
  • den Gleiskörper,
  • markante Objekte in der Umgebung des überwachenden Schienenfahrzeugs, die sich beispielsweise auch im für die Selbstlokalisierung bzw. Ermittlung der Orientierung des Schienenfahrzeugs zur Verfügung stehenden Kartenmaterial wiederfinden lassen.
In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the area surrounding a rail vehicle, the features include at least one object of the following object types:
  • landmarks,
  • the track body,
  • prominent objects in the vicinity of the rail vehicle being monitored, which can also be found, for example, in the map material available for the self-localization or determination of the orientation of the rail vehicle.

Vorteilhaft lassen sich diese Marken und Objekte und deren Positionen, welche durch bordseitige Sensoren erfasst und ermittelt wurden, mit Kartendaten, in denen die genannten Objekte verzeichnet sind, vergleichen, und so wird eine Kalibrierung oder Justierung der Positionsermittlung von Objekten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs sowie eine Kalibrierung oder Justierung der Selbstlokalisierung des Schienenfahrzeugs ermöglicht. Da die Position des Schienenfahrzeugs Einfluss auf die Positionsermittlung des Nachbargleises hat, wird auf diese Weise auch die Position des Überwachungsbereichs bzw. eines überwachten benachbarten Gleisabschnitts genauer ermittelbar. Auf diese Weise wird die sensorbasierte Positionsermittlung von Objekten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs und die Auswertung hinsichtlich einer möglichen Gefahrenquelle in der Umgebung des Schienenfahrzeugs weiter präzisiert.Advantageously, these marks and objects and their positions, which were detected and determined by on-board sensors, can be compared with map data in which the objects mentioned are recorded, and so a calibration or adjustment of the position determination of objects in the vicinity of the rail vehicle as well as enables calibration or adjustment of the self-localization of the rail vehicle. Since the position of the rail vehicle influences the determination of the position of the adjacent track, the position of the monitored area or a monitored adjacent track section can also be determined more precisely in this way. In this way, the sensor-based determination of the position of objects in the area surrounding the rail vehicle and the evaluation with regard to a possible source of danger in the area surrounding the rail vehicle are made more precise.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs werden 3D-Daten von dem Überwachungsbereich erfasst und/oder erzeugt. Vorteilhaft erlauben die 3D-Daten von der Umgebung des Schienenfahrzeugs eine exakte Einschätzung einer Positionierung sowie einer Gefährlichkeit eines in der Umgebung detektierten Objekts für den Schienenverkehr.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle, 3D data are recorded and/or generated from the monitoring area. The 3D data from the surroundings of the rail vehicle advantageously allow an exact assessment of a positioning and whether an object detected in the area poses a risk to rail traffic.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs werden als 3D-Daten von der Umgebung des benachbarten Gleises Tiefensensordaten erfasst. Ein solcher Tiefensensor erlaubt eine dreidimensionale Abtastung eines zu überwachenden Bereichs, wodurch eine Position, eine Orientierung und die Ausdehnung eines Objekts im dreidimensionalen Raum genauer ermittelbar sind.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the area surrounding a rail vehicle, depth sensor data are recorded as 3D data from the area surrounding the adjacent track. Such a depth sensor allows three-dimensional scanning of an area to be monitored, as a result of which a position, an orientation and the extent of an object in three-dimensional space can be determined more precisely.

Die 3D-Daten können beispielsweise durch eine Lidareinheit oder eine Stereokamera von der überwachten Umgebung erfasst werden. Lidareinheiten oder Stereokameras werden auch zur Detektion von Kollisionshindernissen für das überwachende Schienenfahrzeug genutzt. Vorteilhaft können diese speziellen Sensoreinheiten zusätzlich für die Überwachung von Gleisabschnitten benachbarter Gleise verwendet werden.The 3D data can be captured from the monitored environment by a lidar unit or a stereo camera, for example. Lidar units or stereo cameras are also used to detect collision obstacles for the monitoring rail vehicle. Advantageously, these special sensor units can also be used to monitor track sections on adjacent tracks.

Die 3D-Daten können vorzugsweise als Tiefenbild oder als Punktwolke wiedergegeben werden. Punktwolken eignen sich insbesondere für die Erfassung der Umgebung durch Lidarsysteme oder allgemein laserbasierte Systeme, da damit die zu verarbeitende Datenmenge beschränkt wird.The 3D data can preferably be reproduced as a depth image or as a point cloud. Point clouds are particularly suitable for capturing the environment using lidar systems or laser-based systems in general, as they limit the amount of data to be processed.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs umfasst der Schritt der Gefahrenermittlung einen Vergleich der 3D-Daten mit der Position und den Abmessungen des Fahrkanals eines auf dem benachbarten Gleis fahrenden Schienenfahrzeugs. Vorteilhaft kann ermittelt werden, ob ein Objekt in den Fahrkanal des benachbarten Gleises hineinragt, und gegebenenfalls eine Gefahrenmeldung abgegeben werden.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle, the step of determining the risk includes a comparison of the 3D data with the position and the dimensions of the driving channel of a rail vehicle running on the adjacent track. Advantageously, it can be determined whether an object protrudes into the driving channel of the adjacent track and, if necessary, a danger message can be issued.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs werden die 3D-Daten auf Basis von Videodaten von einer Mono-Kamera und auf Basis der Detektion des optischen Flusses der erfassten Videodaten ermittelt. Als Monokamera soll eine Kamera mit nur einem Objektiv verstanden werden, welche 2D-Bilddaten erzeugt. Werden nun Bilddaten aus unterschiedlichen Positionen und/oder Blickwinkeln der Kamera erfasst, so lässt sich trotzdem mit reduziertem Hardwareaufwand ein 3D-Bild von der Umgebung erzeugen. Hierbei findet das Konzept der Erfassung des optischen Flusses Anwendung. Das Konzept der Ermittlung von 3D-Daten auf Basis der Erfassung des optischen Flusses lässt sich zum Beispiel durch einen "structure from motion"-Algorithmus realisieren. Durch den Einsatz einer Monokamera mit zweidimensionalen Aufnahmen errechnet das Structurefrom-Motion-Verfahren die 3D-Umgebung nicht wie bei der Anwendung von Stereokameras direkt aus den Aufnahmen zweier Kameras mit bekannter relativer Position. Vielmehr wird der fehlende dritte Freiheitsgrad aus der Bewegung der Monokamera zwischen zwei Bildern ermittelt, ohne dass eine Verwendung zusätzlicher Sensoren notwendig ist. Die Umgebung wird anschließend in Form einer Punktwolke dreidimensional und in Echtzeit rekonstruiert. Gleichzeitig lassen sich die Trajektorie der Kamera und damit die Bewegung des Schienenfahrzeuges in der Umgebung errechnen. Hierbei kommt es zu einer simultanen Ortsbestimmung und Umgebungserkennung. Aus der Punktwolke werden in einem nächsten Schritt Informationen zum Gleisverlauf, zu Oberflächen und zu Objekten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs extrahiert. Vorteilhaft kann auf eine aufwändige 3D-Kamera verzichtet werden und trotzdem können dreidimensionale Informationen von der Umgebung des Schienenfahrzeugs erzeugt werden.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle, the 3D data is based on video data from a mono camera and determined based on optical flow detection of the captured video data. A mono camera should be understood as a camera with only one lens that generates 2D image data. If image data is now captured from different positions and/or viewing angles of the camera, a 3D image of the environment can still be generated with reduced hardware expenditure. The concept of capturing the optical flow is used here. The concept of determining 3D data based on the acquisition of the optical flow can be implemented, for example, using a "structure from motion" algorithm. By using a mono camera with two-dimensional recordings, the structure-from-motion method does not calculate the 3D environment directly from the recordings of two cameras with known relative positions, as is the case when using stereo cameras. Rather, the missing third degree of freedom is determined from the movement of the mono camera between two images, without the use of additional sensors being necessary. The environment is then reconstructed three-dimensionally and in real time in the form of a point cloud. At the same time, the trajectory of the camera and thus the movement of the rail vehicle in the area can be calculated. This results in a simultaneous location determination and environment recognition. In a next step, information on the course of the track, on surfaces and on objects in the vicinity of the rail vehicle is extracted from the point cloud. Advantageously, a complex 3D camera can be dispensed with and three-dimensional information about the surroundings of the rail vehicle can still be generated.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs erfolgt eine Klassifizierung des detektierten Objekts. Weiterhin erfolgt die Gefahrenermittlung auf Basis der ermittelten Klasse des detektierten Objekts. Beispielsweise wird das detektierte Objekt als Vegetation oder als Felsen oder als Baum klassifiziert. Die Gefahr eines Felsens oder Baums wird dann als deutlich höher eingeschätzt als die Gefahr von relativ harmloser Vegetation.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle, the detected object is classified. Furthermore, the hazard is determined on the basis of the determined class of the detected object. For example, the detected object is classified as vegetation or as a rock or as a tree. The danger of a rock or tree will then rated as significantly higher than the risk of relatively harmless vegetation.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bordseitigen Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs werden für den Fall, dass als Objekt ein auf dem benachbarten Gleis fahrendes Schienenfahrzeug klassifiziert wird, die Abmessungen und die Position des Schienenfahrzeugs auf dem benachbarten Gleis erfasst und es wird ein Vergleich zwischen dem Fahrkanal des Schienenfahrzeugs auf dem benachbarten Gleis und den Abmessungen und der Position des Schienenfahrzeugs durchgeführt, um zu ermitteln, ob das Schienenfahrzeug zumindest teilweise aus dem Fahrkanal herausragt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Vergleich der Abmessungen und der Position des Schienenfahrzeugs auf dem benachbarten Gleis mit der Position und den Abmessungen des Fahrkanals des beobachtenden bzw. überwachenden Schienenfahrzeugs erfolgen. Möglicherweise steht aus dem auf dem benachbarten Gleis befindlichen Schienenfahrzeug ein Objekt hervor, welches Schienenfahrzeuge auf dem Gleis, auf dem das detektierende Schienenfahrzeug fährt, gefährdet. Wird durch eine Sensormessung ermittelt, dass das hervorstehende Objekt in den diesseitigen Fahrkanal hineinragt, so kann ebenfalls eine Gefahrenmeldung herausgegeben werden, um Schienenfahrzeuge, die auf dem Gleis des beobachtenden Schienenfahrzeugs fahren, zu warnen oder selbst eine Kollision zu verhindern.In one embodiment of the method according to the invention for on-board monitoring of the surroundings of a rail vehicle, in the event that a rail vehicle traveling on the adjacent track is classified as an object, the dimensions and the position of the rail vehicle on the adjacent track are recorded and a comparison is made between the Driving channel of the rail vehicle carried out on the adjacent track and the dimensions and the position of the rail vehicle to determine whether the rail vehicle protrudes at least partially from the driving channel. Alternatively or additionally, the dimensions and the position of the rail vehicle on the adjacent track can also be compared with the position and the dimensions of the driving channel of the observing or monitoring rail vehicle. An object may protrude from the rail vehicle on the adjacent track, endangering rail vehicles on the track on which the detecting rail vehicle is traveling. If a sensor measurement determines that the protruding object is protruding into the traffic channel on this side, a danger message can also be issued in order to warn rail vehicles that are running on the track of the rail vehicle being observed or to prevent a collision yourself.

Analog kann auch ein Vergleich der Abmessungen und der Position des Schienenfahrzeugs, welches auf dem benachbarten Gleis fährt, mit Fahrkanälen auf anderen Gleisen oder auch Lichtraumweiten von Infrastruktur am Rand eines Schienenstrangs erfolgen, um Gefahren einer Kollision von Zügen auf anderen Gleisen oder der Infrastruktur mit dem detektierten Schienenfahrzeug ermitteln und einschätzen zu können. Vorteilhaft wird durch diese Ausgestaltungen die Sicherheit des überwachten Schienennetzes weiter verbessert.Analogously, the dimensions and position of the rail vehicle driving on the adjacent track can also be compared with driving channels on other tracks or the infrastructure gauges at the edge of a track in order to avoid the risk of trains on other tracks or the infrastructure colliding with the track to be able to determine and assess the detected rail vehicle. The safety of the monitored rail network is advantageously further improved by these refinements.

Bevorzugt wird für die Umgebungserkennung bzw. Positionsbestimmung mindestens eine Art der folgenden Typen von Sensordaten erfasst:

  • Satellitennavigationsdaten,
  • IMU-Daten,
  • Geschwindigkeitssensordaten,
  • Odometriedaten,
  • infrastrukturbasierte Positionsdaten, vorzugsweise von Beacons,
  • in der Umgebung des Schienenfahrzeugs detektierte Merkmalsdaten, die mit einer Landkarte abgleichbar sind.
At least one of the following types of sensor data is preferably recorded for the environment detection or position determination:
  • satellite navigation data,
  • IMU data,
  • speed sensor data,
  • odometry data,
  • infrastructure-based position data, preferably from beacons,
  • feature data detected in the vicinity of the rail vehicle, which can be compared with a map.

Als IMU-Daten sind Daten einer inertialen Messeinheit zu verstehen, welche im Englischen als "inertial measurement unit" bezeichnet wird.IMU data is to be understood as data from an inertial measurement unit, which is referred to as an “inertial measurement unit” in English.

Unter einem Beacon ist eine sogenannte Funkbake zu verstehen.A beacon is a so-called radio beacon.

Die Merkmalsdaten können beispielsweise Landmarken oder den Gleiskörper umfassen.The feature data can include landmarks or the track body, for example.

Die erfassten Sensordaten können auch kombiniert werden, um die Position und Orientierung des Schienenfahrzeugs oder die Position von Objekten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs genauer ermitteln zu können. Beispielsweise sind bestimmte Sensoren besonders geeignet für bestimmte Wetterbedingungen. Gegebenenfalls können diese Sensordaten entsprechend den aktuellen Wetterbedingungen derart gewichtet werden, dass ein besonders präzises Messergebnis erreicht wird.The sensor data recorded can also be combined in order to be able to determine the position and orientation of the rail vehicle or the position of objects in the vicinity of the rail vehicle more precisely. For example, certain sensors are particularly suited to certain weather conditions. If necessary, this sensor data can be weighted according to the current weather conditions in such a way that a particularly precise measurement result is achieved.

Einzelne Sensoren des Schienenfahrzeugs können auch mit einer Landkarte kalibriert werden, um Effekte der Vibration, der Drift in einer extrinsischen Kalibration der Sensoren des Schienenfahrzeugs zu korrigieren.Individual sensors of the rail vehicle can also be calibrated with a map to correct for effects of vibration, drift in an extrinsic calibration of the rail vehicle sensors.

Eine solche Kalibration kann folgende Schritte umfassen:

  • Verwenden einer geschätzten Position und Orientierung des Schienenfahrzeugs als Startpunkt,
  • Verfeinern der Position und Orientierung des Sensors in der Karte durch Abgleich mit Landmarken und anderen Merkmalen, die in der Umgebung des Schienenfahrzeugs detektiert wurden.
Such a calibration can include the following steps:
  • using an estimated position and orientation of the rail vehicle as a starting point,
  • Refine the position and orientation of the sensor in the map by comparing it with landmarks and other features that have been detected in the vicinity of the rail vehicle.

Vorteilhaft wird eine Kalibration und Justierung der für die Umgebungsüberwachung genutzten Sensorik erreicht, so dass eine Gefahrenermittlung aufgrund der präziseren Datengrundlage genauer und zuverlässiger wird.A calibration and adjustment of the sensor system used for monitoring the surroundings is advantageously achieved, so that a hazard determination becomes more accurate and reliable due to the more precise data basis.

Die Auswertung der von dem Schienenfahrzeug erfassten Sensordaten für eine Objektdetektion bzw. Hindernisdetektion kann durch eine Fachperson erfolgen, die mögliche Gefahren bzw. Kollisionsobjekte anhand von auf den erfassten Sensordaten basierenden Bilddaten erkennt. Dieser Vorgang kann in Semi-Echtzeit erfolgen, wobei zunächst die Sensordaten über ein Funknetz an die Person übermittelt werden, oder im Nachhinein, wobei die Daten nur hochgeladen bzw. an die Person übermittelt werden, wenn das Schienenfahrzeug an einem Bahnhof oder einem Depot hält, wo ein Zugang zu einem Netzwerk möglich ist.The evaluation of the sensor data recorded by the rail vehicle for object detection or obstacle detection can be carried out by a specialist who recognizes possible dangers or collision objects using image data based on the recorded sensor data. This process can take place in semi-real time, with the sensor data first being transmitted to the person via a radio network, or afterwards, with the data only being uploaded or transmitted to the person when the rail vehicle stops at a station or a depot. where access to a network is possible.

Der Semi-Echtzeit-Betrieb ermöglicht eine zeitnahe Antwort auf ein detektiertes Hindernis. Die Auswertung im Nachhinein kann sehr viel schneller durchgeführt werden, da die Sensordaten mit einer viel höheren Datenrate abgespielt werden können, wobei die Hindernisse erkennbar werden. Allerdings findet sie im Gegensatz zu dem Semi-Echtzeit-Ansatz möglicherweise mit einer deutlichen Zeitverzögerung zu dem Zeitpunkt des Auftretens einer Gefahrenquelle statt.The semi-real-time operation enables a timely response to a detected obstacle. The evaluation afterwards can be carried out much more quickly, since the sensor data can be played back at a much higher data rate, with the obstacles becoming recognizable. However, in contrast to the semi-real-time approach, it may take place with a significant time delay at the time a source of danger occurs.

Die Sensordaten können auch durch einen Computer automatisch analysiert werden. Dieser Vorgang kann in Echtzeit erfolgen, wenn die Sensordaten mit einem bordseitigen Rechner analysiert werden, oder im Nachhinein, wenn die Sensordaten zunächst in die Cloud übertragen und dort ausgewertet werden.The sensor data can also be automatically analyzed by a computer. This process can take place in real time when the sensor data is analyzed with an onboard computer, or afterwards when the sensor data is first transferred to the cloud and evaluated there.

Auch eine Kombination der beiden Vorgehensweisen ist möglich, wobei nur möglicherweise gefährliche Objekte, die automatisiert detektiert wurden, von einer Person nochmals begutachtet werden, um zu ermitteln, ob das detektierte Objekt tatsächlich gefährlich ist. Vorteilhaft muss die automatisierte Detektion nicht so exakt durchgeführt werden, wodurch Rechenkapazität und Datenübertragungskapazität eingespart werden kann und trotzdem eine robuste Gefahrenerkennung erreicht wird.A combination of the two procedures is also possible, with only potentially dangerous objects that were automatically detected being examined again by a person in order to determine whether the detected object is actually dangerous. Advantageously, the automated detection does not have to be carried out so precisely, as a result of which computing capacity and data transmission capacity can be saved and robust hazard detection is nevertheless achieved.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

  • FIG 1 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
  • FIG 2 eine schematische Darstellung eines Szenarios einer Überwachung eines benachbarten Gleises durch ein Schienenfahrzeug gemäß dem in FIG 1 veranschaulichten Verfahren,
  • FIG 3 eine schematische Darstellung einer Umgebungsüberwachungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • FIG 4 eine schematische Darstellung eines Szenarios einer Überwachung eines einem ersten Schienenfahrzeug auf einem benachbarten Gleis entgegenkommenden zweiten Schienenfahrzeugs,
  • FIG 5 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures using exemplary embodiments. Show it:
  • FIG 1 a flow chart illustrating a method for monitoring the area surrounding a rail vehicle according to an embodiment of the invention,
  • FIG 2 a schematic representation of a scenario of monitoring an adjacent track by a rail vehicle according to in FIG 1 illustrated procedures,
  • 3 a schematic representation of an environment monitoring device according to an embodiment of the invention,
  • FIG 4 a schematic representation of a scenario for monitoring a second rail vehicle approaching a first rail vehicle on an adjacent track,
  • 5 a flow chart illustrating a method for monitoring the surroundings of a rail vehicle according to a second embodiment of the invention.

In FIG 1 ist ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein Verfahren zur Überwachung der Umgebung U eines Schienenfahrzeugs 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.In FIG 1 a flow chart 100 is shown, which illustrates a method for monitoring the area U of a rail vehicle 2 according to an exemplary embodiment of the invention.

Bei dem Schritt 1.I wird eine Position Ps und eine Orientierung ORs des überwachenden Schienenfahrzeugs 2 selbst ermittelt. Hierzu werden Satellitennavigationsdaten mit Hilfe eines GNSS-Empfängers sowie Landmarken LM aus der Umgebung des Schienenfahrzeugs 2 mit einem Objektsensor, beispielsweise einem Lidarsensor oder einem Radarsensor oder einer Kamera, erfasst. Die Landmarken LM werden identifiziert und es wird ein Abstand d sowie eine Orientierung des Schienenfahrzeugs zu den Landmarken LM anhand der Sensordaten ermittelt. Auf Basis der ermittelten Position Ps des Schienenfahrzeugs 2 sowie der relativen Orientierung ORs des Schienenfahrzeugs 2 zu der Landmarke LM kann eine absolute Orientierung ORs des Schienenfahrzeugs 2 ermittelt werden.In step 1.I, a position P s and an orientation OR s of the rail vehicle 2 being monitored are determined. For this purpose, satellite navigation data are recorded using a GNSS receiver and landmarks LM from the area surrounding the rail vehicle 2 using an object sensor, for example a lidar sensor or a radar sensor or a camera. The landmarks LM are identified and a distance d and an orientation of the rail vehicle relative to the landmarks LM are determined using the sensor data. An absolute orientation OR s of the rail vehicle 2 can be determined on the basis of the determined position P s of the rail vehicle 2 and the relative orientation OR s of the rail vehicle 2 to the landmark LM.

Weiterhin werden bei dem Schritt 1.II Kartendaten KD hinzugezogen, die das von dem Schienenfahrzeug 2 befahrene Gleis G1 und ein benachbartes Gleis G2 wiedergeben.Furthermore, in step 1.II, map data KD are used, which reflect the track G1 on which the rail vehicle 2 travels and an adjacent track G2.

Die Kartendaten KD in Kombination mit der Kenntnis der Position Ps und der Orientierung ORs des Schienenfahrzeugs 2 werden dann bei dem Schritt 1.III dazu genutzt, um eine Position P und Abmessungen des dem Schienenfahrzeug 2 benachbarten Gleises G2 bzw. eines Gleisabschnitts GA-G2 des benachbarten Gleises G2 zu ermitteln.The map data KD in combination with the knowledge of the position P s and the orientation OR s of the rail vehicle 2 are then used in step 1.III to determine a position P and dimensions of the rail vehicle 2 adjacent track G2 or a track section GA- G2 of the adjacent track G2 to determine.

Bei dem Schritt 1.IV werden 3D-Daten 3D-SD von einem Überwachungsbereich BU erfasst. Der Überwachungsbereich BU umfasst den mitüberwachten Gleisabschnitt GA-G2 des benachbarten Gleises G2 sowie dessen Umgebung U. Beispielsweise umfasst die Umgebung U einen Streifen rechts und links von dem benachbarten Gleis G2, in dem keine störenden Objekte, wie zum Beispiel Vegetation oder Felsbrocken, auftreten sollten, damit die Fahrt eines Schienenfahrzeugs, welches sich auf dem mitüberwachten Gleisabschnitt GA-G2 befindet, nicht durch die Objekte gestört wird.In step 1.IV, 3D data 3D-SD are recorded from a surveillance area BU. The monitoring area BU includes the monitored track section GA-G2 of the adjacent track G2 and its environment U. For example, the environment U includes a strip to the right and left of the adjacent track G2, in which no disturbing objects such as vegetation or boulders should occur , so that the movement of a rail vehicle, which is located on the track section GA-G2 that is also monitored, is not disturbed by the objects.

Bei dem Schritt 1.V wird ein Objekt O in dem Überwachungsbereich BU auf Basis der bei dem Schritt 1.IV erfassten 3D-Daten 3D-SD detektiert und lokalisiert. Für diesen Schritt kann zum Beispiel eine KI-basierte Bildauswertung mit einer Erkennung bzw. Klassifizierung von Objekten O durchgeführt werden.In step 1.V, an object O is detected and localized in the monitoring area BU on the basis of the 3D data 3D-SD recorded in step 1.IV. For this step, for example, an AI-based image evaluation with a detection or classification of objects O can be carried out.

Bei dem Schritt 1.VI wird weiterhin ermittelt, ob das detektierte Objekt O eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte. Diese Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit von der Position P und den Abmessungen b des überwachten Gleisabschnitts GA-G2 des benachbarten Gleises G2. Weiterhin werden bei der Gefahrenermittlung die Position PF und die Abmessungen bF eines Fahrkanals FK eines auf dem benachbarten Gleis G2 möglicherweise fahrenden Schienenfahrzeugs 2a mit der Position Po und den Abmessungen des detektierten Objekts O verglichen. Wird aufgrund dieses Vergleichs zum Beispiel ermittelt, dass sich das Objekt O in dem Fahrkanal FK befindet, so wird das Objekt O als gefährlich eingestuft und eine entsprechende Gefahreninformation an eine zentrale Fahrdienstleitung per Funk übermittelt.In step 1.VI, it is also determined whether the detected object O could pose a risk to rail traffic. This determination is made depending on the position P and the dimensions b of the monitored track section GA-G2 of the adjacent track G2. Furthermore, the position P F and the dimensions b F of a driving channel FK of a rail vehicle 2a possibly traveling on the adjacent track G2 are compared with the position P o and the dimensions of the detected object O when determining the risk. If, based on this comparison, it is determined, for example, that the object O is in the driving channel FK, the object O is classified as dangerous and corresponding danger information is transmitted by radio to a central dispatcher.

In FIG 2 ist eine schematische Darstellung 20 eines Szenarios einer Überwachung eines benachbarten Gleises G2 durch ein Schienenfahrzeug 2 gemäß dem in FIG 1 veranschaulichten Verfahren gezeigt. Das Schienenfahrzeug 2 fährt in Pfeilrichtung, also von links nach rechts, auf einem ersten Gleis G1, welches in Figur 2 als das obere Gleis bzw. linke Gleis dargestellt ist, und erfasst durch einen Sensor einer Umgebungsüberwachungseinrichtung 30, welcher im Frontbereich des Schienenfahrzeugs 2 angeordnet ist, einen weiten dreieckigen Bereich BD vor dem Schienenfahrzeug 2, der in FIG 2 gestrichelt markiert ist. Der Sensor dient eigentlich dazu, einen Bereich des ersten Gleises G1 vor dem Schienenfahrzeug 2, also in FIG 1 rechts von dem Schienenfahrzeug 2, zu überwachen, um Kollisionen des Schienenfahrzeugs 2 mit einem im Fahrkanal des Schienenfahrzeugs 2 befindlichen Objekt (nicht gezeigt) zu vermeiden.In FIG 2 is a schematic representation 20 of a scenario in which a neighboring track G2 is monitored by a rail vehicle 2 according to FIG FIG 1 illustrated method. The rail vehicle 2 travels in the direction of the arrow, i.e. from left to right, on a first track G1, which in figure 2 as the upper track or left track, and detects a wide triangular area B D in front of the rail vehicle 2, which is in FIG 2 is marked with a dashed line. The sensor is actually used to detect an area of the first track G1 in front of rail vehicle 2, i.e. in FIG 1 to the right of the rail vehicle 2, in order to avoid collisions of the rail vehicle 2 with an object (not shown) located in the driving channel of the rail vehicle 2.

Der dreieckige Bereich BD umfasst einen rechteckigen Überwachungsbereich BU, welcher einen Gleisabschnitt GA-G2 eines dem ersten Gleis G1 benachbarten zweiten Gleises G2, in FIG 2 das untere Gleis bzw. rechte Gleis, einschließt. Dieser Gleisabschnitt GA-G2 wird nun quasi nebenbei bzw. zusätzlich zu dem vor dem Schienenfahrzeug 2 liegenden Abschnitt des ersten Gleises G1 mitüberwacht. Wird nun von der Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 in dem Überwachungsbereich BU ein Objekt O detektiert und lokalisiert, so wird dessen Position Po und dessen Abmessung AB mit der Position PF eines Fahrkanals FK und dessen Abmessungen bF auf dem zweiten Gleis G2 verglichen. Wird bei diesem Vergleich ermittelt, dass sich das Objekt O in dem Fahrkanal FK befindet, so wird eine Gefahrenmeldung GI über eine Funkeinheit 21 des Schienenfahrzeugs 2 an eine zentrale Fahrdienstleitung 22 übermittelt. Von der zentralen Fahrdienstleitung 22 können dann auf dem benachbarten Gleis G2 fahrende Schienenfahrzeuge 2a (siehe FIG 4), beispielsweise per Funk, rechtzeitig vor der erkannten Gefahr gewarnt werden.The triangular area B D includes a rectangular monitoring area BU, which includes a track section GA-G2 of a second track G2 adjacent to the first track G1, in FIG 2 the lower track or right track, includes. This track section GA-G2 is now monitored more or less alongside or in addition to the section of the first track G1 lying in front of the rail vehicle 2 . If an object O is now detected and localized by the environmental monitoring device 30 in the monitoring area BU, its position P o and its dimensions AB are compared with the position P F of a driving channel FK and its dimensions b F on the second track G2. If it is determined in this comparison that the object O is in the driving channel FK, then a hazard message GI is transmitted to a central dispatcher line 22 via a radio unit 21 of the rail vehicle 2 . Rail vehicles 2a traveling on the adjacent track G2 (see FIG 4 ), e.g. by radio, are warned in good time of the detected danger.

In FIG 3 ist eine Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 eines Schienenfahrzeugs 2 (siehe FIG 2) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 umfasst eine Gleiserfassungseinheit 31 zum Ermitteln einer Position P und von Abmessungen b eines Gleisabschnitts GA-G2 eines dem Gleis G1, auf dem das Schienenfahrzeug 2 unterwegs ist, benachbarten Gleises G2 (siehe FIG 2). Hierzu erhält die Gleiserfassungseinheit 31 von einer GNSS-Einheit 32a Positionsdaten Ps des Schienenfahrzeugs 2 sowie von zusätzlichen Sensoreinheiten (nicht gezeigt) und auf Basis von Kartendaten KD Informationen über die Orientierung ORs des Schienenfahrzeugs 2. Weiterhin erhält die Gleiserfassungseinheit 31 von einer 3D-Sensoreinheit 32 3D-Sensordaten 3D-SD von einem Überwachungsbereich BU, welcher den Gleisabschnitt GA-G2 des benachbarten Gleises G2 sowie dessen Umgebung U umfasst. Auf der Basis der empfangenen Sensordaten Ps, ORs, 3D-SD sowie auf Basis von gespeicherten Kartendaten KD ermittelt die Gleiserfassungseinheit 31 die Position P und die Abmessungen b des benachbarten Gleises G2 bzw. des Gleisabschnitts GA-G2 des benachbarten Gleises G2.In 3 is an environment monitoring device 30 of a rail vehicle 2 (see FIG 2 ) shown schematically according to an embodiment of the invention. The environment monitoring device 30 includes a track detection unit 31 for determining a position P and dimensions b of a track section GA-G2 of a track G2 adjacent to the track G1 on which the rail vehicle 2 is traveling (see FIG FIG 2 ). For this purpose, the track detection unit 31 receives from a GNSS unit 32a position data P s of the rail vehicle 2 and from additional sensor units (not shown) and on the basis of map data KD information about the orientation OR s of the rail vehicle 2. Furthermore, the track detection unit 31 receives from a 3D Sensor unit 32 3D sensor data 3D-SD from a monitoring area BU, which includes the track section GA-G2 of the adjacent track G2 and its surroundings U. On the basis of the received sensor data P s , OR s , 3D-SD and on the basis of stored The track detection unit 31 uses map data KD to determine the position P and the dimensions b of the adjacent track G2 or of the track section GA-G2 of the adjacent track G2.

Die Positionsdaten P und Abmessungen b des benachbarten Gleisabschnitts GA-G2 werden an eine Auswertungseinheit 34 übermittelt, die ebenfalls Teil der Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 ist. Weiterhin umfasst die Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 eine Objekterkennungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Objekt O in der Umgebung U des benachbarten Gleises G2 auf Basis der Sensordaten 3D-SD, welche sie von der 3D-Sensoreinheit 32 empfängt, zu detektieren und zu lokalisieren. Eine solche Detektion kann zum Beispiel durch einen Vergleich mit Vergleichsdaten von dem Gleisabschnitt aus einer Datenbank erfolgen oder durch Anwendung eines KI-basierten Ansatzes. Eine Lokalisierung des detektierten Objekts O in dem Überwachungsbereich BU bzw. eine Ermittlung von Positionsdaten Po und Abmessungen AB des detektierten Objekts O kann zum Beispiel durch eine Abstandsermittlung und Orientierungsermittlung auf Basis der erfassten 3D-Sensordaten 3D-SD realisiert werden.The position data P and dimensions b of the adjacent track section GA-G2 are transmitted to an evaluation unit 34, which is also part of the environmental monitoring device 30. Furthermore, the area monitoring device 30 includes an object detection unit that is set up to detect and localize an object O in the area U of the adjacent track G2 on the basis of the sensor data 3D-SD which it receives from the 3D sensor unit 32 . Such a detection can be done, for example, by comparing it with comparative data from the track section from a database or by using an AI-based approach. A localization of the detected object O in the monitoring area BU or a determination of position data P o and dimensions AB of the detected object O can be realized, for example, by determining the distance and orientation based on the detected 3D sensor data 3D-SD.

Wie bereits erwähnt, umfasst die Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 auch eine Auswertungseinheit 34, welche dazu eingerichtet ist, auf Basis der ermittelten Positionsdaten Po des detektierten Objekts O sowie der Position P und der Abmessungen b des benachbarten Gleises G2 zu ermitteln, ob das detektierte und lokalisierte Objekt O eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte. Bei dem Objekt O kann es sich zum Beispiel um einen Felsbrocken oder einen umgefallenen Baum handelt. Bei der Gefahrenermittlung kann beispielsweise ermittelt werden, ob das Objekt O in den Fahrkanal FK (siehe FIG 2) eines auf dem benachbarten Gleis G2 fahrenden Schienenfahrzeugs 2a oder in den Fahrkanal eines auf dem eigenen Gleis G1 fahrenden Schienenfahrzeugs hineinragt. Die Gefahrenermittlung erfolgt auf Basis der Kenntnis der Position P und der Abmessungen b des benachbarten Gleises G2 und der Kenntnis der Position PF und der Abmessungen bF eines Fahrkanals FK eines auf dem benachbarten Gleis G2 fahrenden Schienenfahrzeugs 2a sowie auf Basis der Kenntnis der Position Po und der Abmessungen AB des detektierten Objekts O. Wird dabei ermittelt, dass sich das Objekt O in dem Fahrkanal FK befindet, so wird an eine zentrale Fahrdienstleitung 22 (siehe FIG 2) eine Gefahrenmeldung GI herausgegeben, damit die zentrale Fahrdienstleitung 22 ein auf dem benachbarten Gleis G2 fahrendes Schienenfahrzeug 2a (siehe FIG 4) rechtzeitig warnen kann.As already mentioned, the environmental monitoring device 30 also includes an evaluation unit 34, which is set up to determine, based on the determined position data P o of the detected object O and the position P and the dimensions b of the adjacent track G2, whether the detected and localized object O could pose a hazard to rail traffic. The object O can be a boulder or a fallen tree, for example. When determining the danger, it can be determined, for example, whether the object O is in the driving channel FK (see FIG 2 ) of a rail vehicle 2a running on the adjacent track G2 or into the driving channel of a rail vehicle running on its own track G1. The hazard is determined on the basis of knowledge of the position P and the dimensions b of the adjacent track G2 and knowledge of the position P F and the dimensions b F of a driving channel FK of a rail vehicle 2a traveling on the adjacent track G2 and on the basis of knowledge of the position P o and the dimensions AB of the detected object O. If it is determined that the object O is located in the driving channel FK, a central driving service line 22 (see FIG 2 ) issued a hazard warning GI so that the central dispatcher 22 could detect a rail vehicle 2a traveling on the adjacent track G2 (see FIG 4 ) can warn in time.

In FIG 4 ist ein Szenario 40 einer Überwachung eines auf einem einem ersten Gleis G1 benachbarten zweiten Gleis G2 entgegenkommenden Schienenfahrzeugs 2a durch ein auf dem ersten Gleis G1 fahrendes erstes Schienenfahrzeug 2 veranschaulicht. Das erste Schienenfahrzeug 2 überwacht mit seiner Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 einen in Fahrtrichtung, welche mit einem Pfeil gekennzeichnet ist, liegenden dreieckigen Bereich BD. Teil dieses dreieckigen Bereichs BD ist auch ein rechteckiger Überwachungsbereich BU, welcher einen Gleisabschnitt GA-G2 des benachbarten Gleises G2 umfasst. In dem rechteckigen Überwachungsbereich BU befindet sich gerade ein dem ersten Schienenfahrzeug 2 entgegenkommendes zweites Schienenfahrzeug 2a. Das zweite Schienenfahrzeug 2a hat eine Last L geladen, die allerdings nicht hinreichend fest auf dem zweiten Schienenfahrzeug 2a fixiert ist, so dass sie bereits nach rechts, d. h. in Richtung des ersten Gleises G1, verrutscht ist und aus dem eigentlich vorgesehenen Fahrkanal FK des zweiten Schienenfahrzeugs 2a nach rechts hin herausragt.In FIG 4 a scenario 40 of a monitoring of an oncoming rail vehicle 2a on a second track G2 adjacent to a first track G1 is illustrated by a first rail vehicle 2 traveling on the first track G1. The first rail vehicle 2 uses its surroundings monitoring device 30 to monitor a triangular area B D in the direction of travel, which is marked with an arrow. Part of this triangular area B D is also a rectangular monitoring area BU, which includes a track section GA-G2 of the adjacent track G2. A second rail vehicle 2a approaching the first rail vehicle 2 is located in the rectangular monitoring area BU. The second rail vehicle 2a has loaded a load L, which, however, is not fixed sufficiently firmly on the second rail vehicle 2a, so that it has already slipped to the right, ie in the direction of the first track G1, and out of the actually intended driving channel FK of the second rail vehicle 2a protrudes to the right.

Mit Hilfe der Umgebungsüberwachungseinrichtung 30 werden nun eine Position Po und Abmessungen AB des detektierten Objekts bzw. der detektierten Last L ermittelt und es erfolgt ein Vergleich der Position Po und der Abmessungen AB der detektierten Last L bzw. der Breite b2a des durch die Last L verbreiterten zweiten Schienenfahrzeugs 2 mit einer Position PF und einer maximal erlaubten Breite bF eines Fahrkanals FK auf dem zweiten Gleis G2. Falls durch den Vergleich ermittelt wird, dass die Last L aus dem Fahrkanal FK des zweiten Gleises G2 herausragt, so wird daraus gefolgert, dass sich die Last L gelöst hat bzw. nicht vorschriftsmäßig auf dem zweiten Schienenfahrzeug 2a befestigt ist. In diesem Fall wird ermittelt, dass das zweite Schienenfahrzeug 2a eine Gefahr für andere Schienenfahrzeuge darstellen könnte.With the help of the environment monitoring device 30, a position P o and dimensions AB of the detected object or the detected load L are now determined and there is a comparison of the position P o and the dimensions AB of the detected load L and the width b 2a of the through the Last L widened second rail vehicle 2 with a position P F and a maximum allowable width b F of a driving channel FK on the second track G2. If determined by the comparison If it is found that the load L protrudes from the driving channel FK of the second track G2, then it is concluded that the load L has become detached or is not properly fastened to the second rail vehicle 2a. In this case, it is determined that the second rail vehicle 2a could pose a risk to other rail vehicles.

Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Vergleich der Position Po und der Abmessungen AB des detektierten Objekts bzw. der detektierten Last L bzw. der Breite b2a des zweiten Schienenfahrzeugs 2 mit der Position und einer maximal erlaubten Breite eines Fahrkanals eines Schienenfahrzeugs auf dem ersten Gleis G1 erfolgen. Wird auf Basis dieses zusätzlichen Vergleichs ermittelt, dass die Last L in den Fahrkanal auf dem ersten Gleis G1 hineinragt, so kann ebenfalls eine Gefahrenmeldung herausgegeben werden, die besagt, dass durch das zweite Schienenfahrzeug 2a eine Gefahr für auf dem ersten Gleis G1 fahrende Schienenfahrzeuge besteht.Additionally or alternatively, the position P o and the dimensions AB of the detected object or the detected load L or the width b 2a of the second rail vehicle 2 can be compared with the position and a maximum permitted width of a driving channel of a rail vehicle on the first track G1 take place. If it is determined on the basis of this additional comparison that the load L protrudes into the driving channel on the first track G1, a hazard message can also be issued stating that the second rail vehicle 2a poses a risk to rail vehicles traveling on the first track G1 .

In FIG 5 ist ein Flussdiagramm 500 gezeigt, welches ein Verfahren zur Überwachung der Umgebung eines Schienenfahrzeugs 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem in FIG 5 dargestellten Verfahren wird auf ein in FIG 4 gezeigtes Szenario 40 reagiert. Zunächst werden wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei dem Schritt 5.I eine Position Ps und eine Orientierung ORs eines ersten Schienenfahrzeugs 2 ermittelt. Wie bereits erwähnt, werden hierzu Satellitennavigationsdaten mit Hilfe eines GNSS-Empfängers sowie Landmarken LM in der Umgebung des Schienenfahrzeugs 2 sensoriell erfasst. Die Landmarken LM werden identifiziert und es wird ein Abstand d sowie eine Orientierung des ersten Schienenfahrzeugs 2 zu einer Landmarke LM anhand der Sensordaten ermittelt. Auf Basis der ermittelten Position Ps des Schienenfahrzeugs 2 sowie der relativen Orientierung des Schienenfahrzeugs 2 zu der Landmarke LM kann eine absolute Orientierung ORs des Schienenfahrzeugs 2 ermittelt werden.In 5 a flowchart 500 is shown, which illustrates a method for monitoring the surroundings of a rail vehicle 2 according to a second exemplary embodiment of the invention. At the in 5 illustrated procedure is based on an in FIG 4 scenario 40 shown responds. First, as in the method according to the first exemplary embodiment, a position P s and an orientation OR s of a first rail vehicle 2 are determined in step 5.1. As already mentioned, for this purpose satellite navigation data are detected by sensors with the aid of a GNSS receiver and landmarks LM in the vicinity of the rail vehicle 2 . The landmarks LM are identified and a distance d and an orientation of the first rail vehicle 2 to a landmark LM are determined using the sensor data. An absolute orientation OR s of the rail vehicle 2 can be determined on the basis of the determined position P s of the rail vehicle 2 and the relative orientation of the rail vehicle 2 to the landmark LM.

Weiterhin werden bei dem Schritt 5.II Kartendaten KD hinzugezogen, die das von dem Schienenfahrzeug 2 befahrene Gleis G1 und ein benachbartes Gleis G2 wiedergeben.Furthermore, in step 5.II, map data KD are used, which reflect the track G1 on which the rail vehicle 2 travels and an adjacent track G2.

Die Kartendaten KD in Kombination mit der Kenntnis der Position Ps und der Orientierung ORs des Schienenfahrzeugs 2 werden dann bei dem Schritt 5.III dazu genutzt, um eine Position P und Abmessungen b des dem Schienenfahrzeug 2 benachbarten Gleises G2 bzw. eines Gleisabschnitts GA-G2 auf dem benachbarten Gleis G2, auch kurz als benachbarter Gleisabschnitt GA-G2 bezeichnet, zu ermitteln.The map data KD in combination with the knowledge of the position P s and the orientation OR s of the rail vehicle 2 are then used in step 5.III to determine a position P and dimensions b of the rail vehicle 2 adjacent track G2 or a track section GA -G2 on the adjacent track G2, also referred to as adjacent track section GA-G2 for short.

Bei dem Schritt 5.IV werden 3D-Daten 3D-SD von einem Überwachungsbereich BU erfasst. Der Überwachungsbereich BU umfasst den Gleisabschnitt GA-G2 des benachbarten Gleises G2 sowie dessen Umgebung U. Beispielsweise umfasst die Umgebung U einen Streifen rechts und links von dem benachbarten Gleis G2, in dem keine störenden Objekte, wie zum Beispiel Vegetation oder Felsbrocken, auftreten sollten.In step 5.IV, 3D data 3D-SD are recorded from a surveillance area BU. The monitoring area BU includes the track section GA-G2 of the adjacent track G2 and its environment U. For example, the environment U includes a strip to the right and left of the adjacent track G2, in which no disturbing objects such as vegetation or boulders should occur.

Bei dem Schritt 5.V wird ein zweites Schienenfahrzeug 2a in dem Überwachungsbereich BU auf Basis der 3D-Daten 3D-SD detektiert und lokalisiert.In step 5.V, a second rail vehicle 2a is detected and localized in the monitoring area BU on the basis of the 3D data 3D-SD.

Anschließend werden bei dem Schritt 5.VI die Abmessungen b2a des zweiten Schienenfahrzeugs 2a auf Basis der 3D-Daten 3D-SD ermittelt und es erfolgt ein Vergleich der Breite b2a des zweiten Schienenfahrzeugs 2a an der breitesten Stelle des Schienenfahrzeugs 2a mit einer maximal zulässigen Fahrkanalbreite bF für das zweite Gleis G2. Beispielsweise kann die Breite b2a durch eine heraushängende verschobene Last L auf dem zweiten Schienenfahrzeug 2a derart erhöht sein, dass die Last aus dem maximal erlaubten Fahrkanal FK herausragt. Damit ist klar, dass die Last L nicht korrekt auf dem zweiten Schienenfahrzeug 2a befestigt ist und damit ein Sicherheitsrisiko darstellt. Für den Fall, dass eine solche Überschreitung der Grenzen des Fahrkanals FK durch die Last L ermittelt wurde, was in FIG 5 mit "j" gekennzeichnet ist, wird zu dem Schritt 5.VII übergegangen und eine entsprechende Gefahrenmeldung GI beispielsweise an das zweite Schienenfahrzeug 2a und eine zentrale Fahrdienstleitung übermittelt. Wird keine Überschreitung der Grenzen der maximal zulässigen Breite bF des Fahrkanals FK des zweiten Gleises G2 durch die Last L ermittelt, was in FIG 5 mit "n" gekennzeichnet ist, so wird keine Gefahrenmeldung GI herausgegeben und zu dem Schritt 5.I zurückgekehrt und der Überwachungsvorgang wird wiederholt.In step 5.VI, the dimensions b 2a of the second rail vehicle 2a are then determined on the basis of the 3D data 3D-SD and the width b 2a of the second rail vehicle 2a at the widest point of the rail vehicle 2a is compared with a maximum permissible Channel width b F for the second track G2. For example, the width b 2a can be increased by a shifted load L hanging out on the second rail vehicle 2a in such a way that the load protrudes from the maximum permitted driving channel FK. It is therefore clear that the load L is not correctly attached to the second rail vehicle 2a and thus represents a safety risk. In the event that such an exceeding of the limits of the driving channel FK was determined by the load L, which is 5 marked with "j" becomes the Step 5.VII passed and a corresponding danger message GI transmitted, for example, to the second rail vehicle 2a and a central dispatcher. If the load L does not exceed the limits of the maximum permissible width b F of the driving channel FK of the second track G2, which in 5 is marked with "n", no hazard message GI is issued and a return is made to step 5.I and the monitoring process is repeated.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel "ein" bzw. "eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff "Einheit" nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.Finally, it is pointed out once again that the methods and devices described above are merely preferred exemplary embodiments of the invention and that the invention can be varied by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention insofar as it is specified by the claims. For the sake of completeness, it is also pointed out that the use of the indefinite article "a" or "an" does not rule out the possibility that the relevant characteristics can also be present more than once. Likewise, the term "unit" does not rule out that this consists of several components, which can also be spatially distributed if necessary.

Claims (15)

Verfahren zur bordseitigen Überwachung der Umgebung (U) eines Schienenfahrzeugs (2), aufweisend die Schritte: - Erfassen von Sensordaten (3D-SD) von einem Überwachungsbereich (BU), welcher einen Gleisabschnitt (GA-G2) eines Gleises (G2), welches einem Gleis (G1), auf dem sich das Schienenfahrzeug (2) bewegt, benachbart ist, sowie dessen Umgebung (U) umfasst, - Detektieren und Lokalisieren eines Objekts (O, L, 2a) in dem Überwachungsbereich (BU) auf Basis der Sensordaten (3D-SD), wobei eine Position (Po) und die Abmessungen (AB, b2a) des detektierten und lokalisierten Objekts (O, L, 2a) ermittelt werden, - Ermitteln, ob das detektierte Objekt (O, L, 2a) eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte, in Abhängigkeit von - den erfassten Sensordaten (3D-SD) und - der Position (Po) und den Abmessungen (AB, b2a) des detektierten und lokalisierten Objekts (O, L, 2a). Method for on-board monitoring of the surroundings (U) of a rail vehicle (2), having the steps: - Acquisition of sensor data (3D-SD) from a monitoring area (BU) which is a track section (GA-G2) of a track (G2) which is adjacent to a track (G1) on which the rail vehicle (2) is moving, and its surroundings (U), - Detecting and locating an object (O, L, 2a) in the surveillance area (BU) based on the sensor data (3D-SD), wherein a position (P o ) and the dimensions (AB, b 2a ) of the detected and localized object (O, L, 2a) can be determined, - Determine whether the detected object (O, L, 2a) could pose a risk to rail traffic, depending on - the recorded sensor data (3D-SD) and - the position (P o ) and the dimensions (AB, b 2a ) of the detected and located object (O, L, 2a). Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend die Schritte: - Ermitteln einer Position (P) und von Abmessungen (b) des Gleisabschnitts (GA-G2) des dem Gleis (G1), auf dem sich das Schienenfahrzeug (2) bewegt, benachbarten Gleises (G2) auf Basis - einer Position (Ps) und Orientierung (ORs) des Schienenfahrzeugs (2) und - auf Basis von Kartendaten (KD), umfassend das vom Schienenfahrzeug (2) befahrene Gleis (G1) und das benachbarte Gleis (G2), wobei bei dem Ermitteln, ob das detektierte Objekt (O, L, 2a) eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte, ein Vergleich der Position (Po) und der Abmessungen (AB) des detektierten und lokalisierten Objekts (O L, 2a) mit der Position (P) und den Abmessungen (b) des überwachten Gleisabschnitts (GA-G2) des benachbarten Gleises (G2) erfolgt.A method according to claim 1, comprising the steps of: - determining a position (P) and dimensions (b) of the track section (GA-G2) of the track (G1) adjacent to the track (G1) on which the rail vehicle (2) moves (G2) on the basis - a position (P s ) and orientation (OR s ) of the rail vehicle (2) and - On the basis of map data (KD), comprising the track (G1) on which the rail vehicle (2) travels and the adjacent track (G2), wherein when determining whether the detected object (O, L, 2a) could pose a risk to rail traffic, a comparison of the position (P o ) and the dimensions (AB) of the detected and localized object (OL, 2a) with the Position (P) and the dimensions (b) of the monitored track section (GA-G2) of the adjacent track (G2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ermittlung, ob das detektierte Objekt (O, L, 2a) eine Gefahr für ein Schienenfahrzeug auf dem ersten Gleis (G1) darstellen könnte, die Schritte umfasst: - Ermitteln der Position (PF) und der Abmessungen (bF) eines ersten Fahrkanals (FK) eines auf dem benachbarten Gleis (G2) fahrenden Schienenfahrzeugs (2a) und/oder - Ermitteln der Position und der Abmessungen eines zweiten Fahrkanals eines auf dem von dem überwachenden Schienenfahrzeug (2) befahrenen Gleis (G1) fahrenden Schienenfahrzeugs und - Vergleichen der ermittelten Position (PF) und der Abmessungen (bF) des ersten und/oder zweiten Fahrkanals (FK) mit der ermittelten Position (Po) und den Abmessungen (AB, b2a) des detektierten und lokalisierten Objekts (O, L, 2a). Method according to claim 1 or 2, wherein determining whether the detected object (O, L, 2a) could pose a risk to a rail vehicle on the first track (G1) comprises the steps of: - Determining the position (P F ) and the dimensions (b F ) of a first driving channel (FK) of a rail vehicle (2a) traveling on the adjacent track (G2) and/or - Determining the position and the dimensions of a second driving channel of a rail vehicle traveling on the track (G1) on which the monitoring rail vehicle (2) travels and - Comparing the determined position (P F ) and the dimensions (b F ) of the first and/or second driving channel (FK) with the determined position (P o ) and the dimensions (AB, b 2a ) of the detected and localized object (O , L, 2a). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Position (Ps) und Orientierung (ORs) des überwachenden Schienenfahrzeugs (2) ermittelt wird auf Basis von - einer GNSS-basierten Positions- und Orientierungsschätzung und/oder - Sensordaten (3D-SD) von der Umgebung des Schienenfahrzeugs (2) und - einer Positions- und Orientierungsschätzung, welche auf Merkmalen in der Umgebung des Schienenfahrzeugs (2), welche mit einer Landkarte (LK) vergleichbar sind, basiert. Method according to one of the preceding claims, wherein the position (P s ) and orientation (OR s ) of the monitoring rail vehicle (2) is determined on the basis of - a GNSS-based position and orientation estimation and/or - Sensor data (3D-SD) from the environment of the rail vehicle (2) and - A position and orientation estimation, which is based on features in the environment of the rail vehicle (2) which are comparable to a map (LK). Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Merkmale umfassen: - Landmarken, - den Gleiskörper, - markante Objekte in der Umgebung des überwachenden Schienenfahrzeugs (2). The method of claim 4, wherein the features include: - landmarks, - the track body, - Distinctive objects in the vicinity of the rail vehicle being monitored (2). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Sensordaten 3D-Daten (3D-SD) von dem Überwachungsbereich (BU) erfasst und/oder erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein 3D data (3D-SD) of the monitored area (BU) are recorded and/or generated as sensor data. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als 3D-Daten (3D-SD) von dem Überwachungsbereich (BU) des benachbarten Gleises (G2) Tiefensensordaten erfasst werden.Method according to Claim 6, depth sensor data being recorded as 3D data (3D-SD) from the monitoring area (BU) of the adjacent track (G2). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die 3D-Daten (3D-SD) durch eine der folgenden Vorrichtungen erfasst werden: - eine Lidareinheit, - eine Stereokamera. Method according to claim 6 or 7, wherein the 3D data (3D-SD) are acquired by one of the following devices: - a lidar unit, - a stereo camera. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die 3D-Daten (3D-SD) in einer der folgenden Darstellungsarten wiedergegeben werden: - durch ein Tiefenbild, - durch eine Punktwolke. Method according to one of Claims 6 to 8, the 3D data (3D-SD) being reproduced in one of the following types of representation: - through a depth image, - by a point cloud. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die 3D-Daten (3D-SD) auf Basis - von Videodaten von einer Mono-Kamera und - auf Basis der Detektion des optischen Flusses der erfassten Videodaten ermittelt werden. Method according to one of the preceding claims, wherein the 3D data (3D-SD) on the basis - from video data from a mono camera and - be determined on the basis of the detection of the optical flow of the recorded video data. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Klassifizierung des detektierten Objekts (O) erfolgt und die Gefahrenermittlung auf Basis der ermittelten Klasse des detektierten Objekts (O) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which the detected object (O) is classified and the risk is determined on the basis of the determined class of the detected object (O). Umgebungsüberwachungseinrichtung (30), aufweisend: - eine Sensoreinheit (32) zum Erfassen von Sensordaten (3D-SD) von einem Überwachungsbereich (BU), welcher den Gleisabschnitt (GA-G2) eines Gleises (G2), welches einem Gleis (G1), auf dem sich das Schienenfahrzeug (2) bewegt, benachbart ist, sowie dessen Umgebung (U) umfasst, - eine Objekterkennungseinheit (33) zum Detektieren und Lokalisieren eines Objekts (O, L, 2a) in dem Überwachungsbereich (BU) des benachbarten Gleises (G2) auf Basis der Sensordaten (3D-SD), wobei eine Position (Po) und die Abmessungen (AB, b2a) des detektierten und lokalisierten Objekts (O, L, 2a) ermittelt werden,
und
- eine Auswertungseinheit (34) zum Ermitteln, ob das detektierte Objekt (O, L, 2a) eine Gefahr für den Schienenverkehr darstellen könnte, in Abhängigkeit von - den Sensordaten (3D-SD) und - einer Position (Po) und den Abmessungen (AB, b2a) des detektierten und lokalisierten Objekts (O, L, 2a).
An environmental monitoring device (30) comprising: - a sensor unit (32) for acquiring sensor data (3D-SD) from a monitoring area (BU) which covers the track section (GA-G2) of a track (G2) which corresponds to a track (G1) on which the rail vehicle (2nd ) moves, is adjacent, and includes its surroundings (U), - An object detection unit (33) for detecting and locating an object (O, L, 2a) in the monitoring area (BU) of the adjacent track (G2) on the basis of the sensor data (3D-SD), wherein a position (P o ) and the dimensions (AB, b 2a ) of the detected and localized object (O, L, 2a) are determined,
and
- An evaluation unit (34) for determining whether the detected object (O, L, 2a) could pose a risk to rail traffic, depending on - the sensor data (3D-SD) and - A position (P o ) and the dimensions (AB, b 2a ) of the detected and located object (O, L, 2a).
Schienenfahrzeug (2), aufweisend eine Umgebungsüberwachungseinrichtung (30) nach Anspruch 12.Rail vehicle (2), having an environment monitoring device (30) according to claim 12. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit einer Steuereinrichtung eines Schienenfahrzeugs (2) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird.Computer program product with a computer program which can be loaded directly into a memory unit of a control device of a rail vehicle (2), with program sections in order to carry out all the steps of a method according to one of Claims 1 to 11 when the computer program is executed in the control device. Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.Computer-readable medium on which program sections that can be executed by a computer unit are stored in order to carry out all the steps of the method according to one of Claims 1 to 11 when the program sections are executed by the computer unit.
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