EP4656492A1 - Verfahren zum überwachen eines an einem bahnsteig gelegenen gleisabschnitts - Google Patents

Verfahren zum überwachen eines an einem bahnsteig gelegenen gleisabschnitts

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Publication number
EP4656492A1
EP4656492A1 EP24179271.2A EP24179271A EP4656492A1 EP 4656492 A1 EP4656492 A1 EP 4656492A1 EP 24179271 A EP24179271 A EP 24179271A EP 4656492 A1 EP4656492 A1 EP 4656492A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
track section
images
sta
obstacle
generated
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
EP24179271.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Braband
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
Priority to EP24179271.2A priority Critical patent/EP4656492A1/de
Priority to PCT/EP2025/063343 priority patent/WO2025247651A1/de
Publication of EP4656492A1 publication Critical patent/EP4656492A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61B—RAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B1/00—General arrangement of stations, platforms, or sidings; Railway networks; Rail vehicle marshalling systems
    • B61B1/02—General arrangement of stations and platforms including protection devices for the passengers

Definitions

  • the invention comprises a method for monitoring a track section located at a railway platform. Furthermore, the invention comprises a railway system with a platform and a track section located thereon. The invention also comprises a computer program product containing program instructions. Finally, the invention comprises a computer-readable storage medium containing data.
  • the object of the invention is to solve the problems described in the prior art.
  • it is an object to provide a method for monitoring a track section located at a railway platform, with which monitoring can be automated and a high level of safety can be achieved at the same time.
  • it is an object of the invention to provide a vehicle, a computer program product, and a computer-readable storage medium with which the improved method can be implemented.
  • a method for monitoring a track section located at a railway platform in which the track section is detected by several imaging sensors for monitoring purposes.
  • Imaging sensors are defined as sensors whose measured values can be converted into an image of the environment being monitored, primarily the track section and the platform edge. These can include, for example, optical cameras, radar, lidar, and similar devices.
  • a device is computer-aided or computer-implemented if it has a computing environment, or a method is computer-implemented if a computing environment performs at least one step of the method.
  • a computing environment is an IT infrastructure consisting of functional components such as processors, memory units, programs, and data to be processed by the programs, which is used to execute at least one application that has a task to perform. Further functional components can consist of sensors and actuators, which enable interaction between the computing environment and the outside world.
  • the IT infrastructure can also be organized as a network of these functional components.
  • computing instances form functional units that can be assigned to applications (defined, for example, by a number of program modules) and can execute them.
  • these functional units form self-contained systems, either physically (e.g., computer, processor) and/or virtually (e.g., program module).
  • Computers are electronic devices consisting of several functional components and possessing data processing capabilities.
  • computers can be clients, servers, handheld computers, communication devices, and other electronic devices for data processing, which may include processors and memory units and may also be interconnected via interfaces to form a network.
  • Processors can be, for example, converters, sensors for generating measurement signals, or electronic circuits.
  • a processor can be a central processing unit (CPU), a microprocessor, a microcontroller, or a digital signal processor, possibly in combination with a memory unit for storing program instructions and data.
  • CPU central processing unit
  • microprocessor a microcontroller
  • digital signal processor possibly in combination with a memory unit for storing program instructions and data.
  • the term "processor” can also refer to a virtualized processor or a soft CPU.
  • Storage units can be implemented on computer-readable storage devices in the form of random-access memory (RAM) or data storage devices (hard disk or data carrier).
  • RAM random-access memory
  • data storage devices hard disk or data carrier
  • Program modules are individual software functional units that enable a program sequence of process steps according to the invention.
  • Interfaces can be implemented using hardware, for example wired or wireless connections, or software, for example as interaction between individual program modules of one or more computer programs, and serve to exchange data, preferably in the form of digital data sets or analog signals.
  • the aforementioned components of the track section form part of the visible surface and are therefore also captured in the imaging process. However, if these components are obscured by an object, this can be determined in a known manner by evaluating the images generated by the imaging process. For this purpose, the process can, for example, utilize computer-generated artificial intelligence.
  • the imaging sensor scans the track section or measures any radiation emanating from the track section. This can be done optically, for example, using an image sensor, but also by scanning, for example, using radar, whereby an image can also be generated using radar scanning.
  • obstacles are defined as all objects whose presence is detected in the track section, even though these objects are not intended to be there. Examples include people, animals, or larger inanimate objects. Plants or parts of plants are also considered inanimate objects, as they cannot move independently. Objects that are part of the railway infrastructure in a broader sense and cover the track section, such as balise housings, are not considered obstacles.
  • the error signal can be interpreted in multiple ways and may require different actions.
  • the hardware and software involved in the process can be checked for proper function (maintenance can be requested, for example).
  • the presence of an obstacle is likely, which is why the obstacle signal is generated in this case as well, according to process step c).
  • the fact that an error signal is generated in process step d) is not interpreted as meaning that an obstacle signal generated according to process step c) was generated unjustifiably, even though this possibility cannot be ruled out.
  • the process proceeds as if the obstacle signal was generated correctly.
  • An advantage of the invention is that the redundant generation of obstacle signals provides an additional failure indication for the hardware and software involved in the process, which is firmly integrated into the process flow.
  • an obstacle signal for the The foreign object in question is always generated twice, i.e., redundantly. If this is not the case, it indicates one of the errors mentioned above (1) to (3).
  • a partial system failure therefore means that it can still be used to detect foreign objects in the track section. This is achieved because even the single detection of a foreign object as an obstacle, as explained above, triggers the generation of an obstacle signal.
  • the system can be repaired in time, so that a complete failure does not normally occur. For example, a defective camera can be replaced.
  • Safety Integrity Level 4 represents the highest and Safety Integrity Level 1 the lowest level of safety integrity.
  • the respective Safety Integrity Level influences the confidence interval of a measured value; the higher the Safety Integrity Level that the respective device must meet, the smaller the confidence interval.
  • the dimension of functional safety for the various Safety Integrity Levels (SILs) can be clearly described by the expected frequency of a failure of the safety-relevant system, MTBF (Mean Time Between Failures), which is expressed in years (a). For SIL-1, this ranges from 10 to 100 years, for SIL-2 from 100 to 1000 years, for SIL-3 from 1000 to 10000 years, and for SIL-4 from 10000 to 100000 years.
  • a railway system with a platform and a track section located thereon wherein a plurality of imaging sensors are installed in the railway system for monitoring the track section.
  • the invention provides that the railway system has a computing environment configured to carry out a method according to one of the preceding claims.
  • the advantages associated with this aspect of the invention have already been explained above, and reference is made to these advantages.
  • a computer program product containing program instructions that can be executed by a computing environment.
  • the invention provides that at least steps b), c), and d) of the method according to any one of claims 1-9 are executed.
  • a computer program product containing program modules with program instructions, wherein the program modules can run in the same computing instance or in several computing instances of the computing environment.
  • the computer program product which can comprise one or more computer programs, can be used to carry out the method according to the invention and/or its exemplary embodiments, and the advantages described above are achieved through its implementation.
  • a computer-readable storage medium containing data which is stored as data records on the storage medium.
  • the invention provides that the data records make the computer program product described above, according to the last preceding claim, executable.
  • provisioning device for storing and/or providing the computer program in the form of a
  • the provisioning device is described as a computer-readable storage medium.
  • it is a storage unit that stores the computer program and makes it available for retrieval.
  • the provisioning device is a network service, a computer system, a server system, in particular a distributed computer system, such as a cloud-based system or virtual computer system, which stores the computer program on a computer-readable storage medium and preferably makes it available in the form of a data stream.
  • the provision of the computer program product takes the form of program modules describing program data sets as a file, in particular as a download file, or as a data stream, in particular as a download data stream.
  • the computer program product is transferred, for example, using the provisioning device to a computing environment so that the method according to the invention can be executed in one or more computing instances of this computing environment.
  • each of the sensors belongs either to a first group of sensors or to a second group of sensors, wherein the generated images of the first group each border on each other in a boundary area with adjacent images and the generated images of the second group also each border on each other in a boundary area with adjacent images.
  • this description of the invention refers to images being adjacent to one another, it means that the contents of the Images that are adjacent to each other are aligned in such a way that a seamless overall image is created.
  • the focus of this overall image is the track section to be monitored, which is thus completely and seamlessly depicted in each group of images.
  • the boundary of the images is therefore located at their respective edges.
  • the boundary of the images is a connecting area between adjacent images, through which the content of the images can be seamlessly joined.
  • the entire sensor data is not necessarily used to generate the images. Due to the positioning of the sensors, a sensor axis defining the sensor's orientation may be positioned at an angle to the track section.
  • the track section forms a surface that approximates a horizontal plane, with the sensor axis being oriented at an angle, i.e., not perpendicular, to this horizontal plane. Due to the resulting perspective distortion in the sensor data, the area covered by the sensor must be larger than the area relevant to the part of the track section being monitored. To generate the image, it is essentially extracted from the sensor data and then contains only the area relevant for carrying out the process. Computer-aided algorithms that enable such a combination of individual images into a complete image are generally known and therefore do not need to be explained in more detail here.
  • the boundary region can thus be defined as the edge area of the respective adjacent images where they border the respective neighboring image. For practical reasons (alignment of the cameras in the train stations), an overlap area may also occur in this edge region. However, this embodiment of the invention is essentially designed not to use such an overlap area to generate redundant pixels in the overall image of a group of images (i.e., the images generated by one group of sensors). Rather, the other group of images is used to generate the redundancy.
  • One advantage of this approach is that by assigning sensors to the first and second groups respectively, the generation of redundancy in object detection within the images can be effectively controlled. These objects are then imaged exactly once in each group of images, meaning exactly twice when using both a first and a second group. This simplifies the process for determining the necessity of error signals. Furthermore, it allows for the detection of an error with a comparatively high degree of certainty.
  • a warning signal is a signal generated to indicate a potential hazard.
  • the warning signal is intended to trigger a further inspection or simply heightened alertness, for example, for the train driver.
  • an alarm signal is a signal that, with regard to the necessary safety of railway operations, requires immediate safety action. This can preferably be achieved by a Automatic emergency braking of the vehicle or an emergency braking initiated by the train driver will take place.
  • a perimeter area must cover a (currently) non-safety-critical section of the platform, including the track, while the central area must cover the entire area where detected obstacles require immediate safety action.
  • a perimeter area is not necessarily present on all edges of the generated image.
  • a perimeter area that captures the platform edge is particularly advantageous.
  • the side of the track section opposite the platform edge can also be additionally secured by a perimeter area if, for example, there is another track with a platform edge opposite it. Obstacles can also enter the track from there. If the edge opposite the platform is secured by a fence or if platform screen doors are provided, the perimeter areas mentioned in the images can be omitted.
  • a boundary area which includes the boundary area already explained above, can be defined to reduce the probability of triggering false alarm signals when neighboring images overlap.
  • One advantage of this variant is that setting up edge areas creates a possibility for the invention to be implemented.
  • the system is more sensitive, meaning it reacts earlier to (potential) obstacles in the track section, thus, for example, putting the train driver on alert.
  • the increased sensitivity of the system means that an alarm and a subsequent safety measure are not always immediately triggered, which would unnecessarily disrupt train traffic in the event of a false alarm.
  • the aspects of the invention explained above are determined by the fact that the sensors are aligned with the track section in such a way that the respective edge areas of the images extend between the respective central areas of the images and the platform edge.
  • the aspects of the invention explained above are determined by the fact that for each boundary region at least one vector is defined which indicates a direction in which an obstacle can move into the part of the track section covered by the image.
  • One advantage of this variant is that the vectors make it easier and faster to assess whether identified objects should be considered a hazard in the form of a (potential) obstacle or not.
  • an enclosing shape can be found for each object located near the area. For example, a cylinder for stationary people, a cuboid or similar shape for other objects. This implies a rough classification of the object.
  • a vector can be assigned to each object with possible directions of movement. For example, a train can move with or against its direction of travel, but not to the right or left relative to its direction of travel.
  • Calculating the volume of an object helps determine whether it must be classified as an obstacle. For example, a small and/or flat object on the track will likely be easily traversed by an approaching vehicle without a collision. This applies, for instance, to packaging waste that has been thrown onto the track.
  • Projecting the object onto the track section serves to assess the object's position on the track section. Evaluating the projection is simpler than evaluating the object itself. This allows the evaluation to be performed within a horizontal, approximately two-dimensional area defined by the track section.
  • One advantage of this variant is that the hazard potential of an identified object can be better assessed, and thus its classification as an obstacle can be carried out more easily and with greater certainty.
  • the aspects of the invention explained above are determined by the fact that a test routine is carried out when a vehicle is on the track section.
  • test routine can be performed each time this occurs. During this routine, the vehicle must be detected. Simultaneously, it can be verified whether the vehicle is being detected redundantly by the relevant sensors. This allows for regular verification of the procedure's functionality and the hardware components involved, such as the sensors. This significantly increases the safety of the procedure, as the test routine also provides evidence of component failures.
  • the aspects of the invention explained above are determined by the fact that, during the execution of the test routine, it is checked whether the vehicle was recognized as the object.
  • test routine can advantageously be carried out simultaneously with the ongoing operation of the method.
  • the test routine can advantageously be carried out simultaneously with the ongoing operation of the method.
  • it is necessary to simultaneously run the normal operation of the method according to the invention in order to detect obstacles on the track section.
  • the advantage is that a test routine can be executed very simply and at high speed if the algorithm for generating an error signal only needs to check whether the number m of vehicle detection events is a multiple of the redundant coverage n of the track section by the sensors. In other words, all redundant sensors must detect the vehicle. If the number m of detection events is not a multiple of the redundancy n, this is a clear indication that detection by one of the sensors was unsuccessful. This then triggers the generation of an error signal, which can then be used, for example, to perform maintenance on the safety system that executes the procedure.
  • FIG. 1 The diagram shows a platform BS and a track GL, on which a vehicle FZ is entering platform BS. There is also a control center LZ, where, for example, the current timetable can be monitored. Communication between the control center LZ, the vehicle FZ, and platform BS is possible via antennas AT through a fifth interface S5, a sixth interface S6, and a seventh interface S7.
  • Platform BS is equipped with a first sensor SN1, a second sensor SN2, a third sensor SN3 and a fourth sensor SN4, which in the example according to Figure 1 These are surveillance cameras. They monitor a track section STA of track GL, located in front of platform BS. If a living obstacle HD1 in the form of a person or an inanimate obstacle HD2 in the form of an object is present on track GL, this is detected by the sensors.
  • a computing environment RU in which the inventive method takes place, can be considered jointly by Figure 1 and Figure 2 can be extracted.
  • the computing instances and functional components used interact with each other via interfaces.
  • a first computer CP1 (compare) is located on platform BS.
  • Figure 2 communicates with the sensors.
  • a third computer, CP3, is used in the control center LZ, and a second computer, CP2, is provided in the vehicle FZ.
  • the computing instances formed by the control center LZ, platform BS, and vehicle FZ can also contain multiple computers, of which the in Figure 2
  • the images shown are merely examples to illustrate the communication connections.
  • CP1 a first processor, PR1 is connected to a first memory unit, SE1, via an eleventh interface, S11.
  • a second processor, PR2 is connected to a second memory unit, SE2, via a twelfth interface, S12.
  • CP3, a third processor, PR3, is connected to a third memory unit, SE3, via a thirteenth interface, S13.
  • SN1, a fifth processor, PR5, is connected to a fifth memory unit, SE5, via a fifteenth interface, S15.
  • a sixth processor, PR6 is connected to a sixth memory unit, SE6, via a sixteenth interface, S16.
  • a seventh processor, PR7 is connected to a seventh memory unit, SE7, via a seventeenth interface, S17.
  • an eighth processor, PR8 is connected to an eighth memory unit, SE8, via an eighteenth interface, S18.
  • the fifth processor PR5 of the first sensor SN1 and the first processor PR1 of the first computer CP1 are connected via a first interface S1.
  • the sixth processor PR6 of the second sensor SN2 and the first processor PR1 of the first computer CP1 are connected via a second interface S2.
  • the seventh processor PR7 of the third sensor SN3 and the first processor PR1 of the first computer CP1 are connected via a third interface S3.
  • the eighth processor PR8 of the fourth sensor SN4 and the first processor PR1 of the first computer CP1 are connected via a fourth interface S4.
  • the first processor PR1 and the second processor PR2 are connected via the fifth interface S5.
  • the second processor PR2 and the third processor PR3 are connected via the sixth interface S6.
  • the first processor PR1 and the second processor PR2 are connected via the seventh interface S7.
  • the platform BS can be schematically identified, and its length defines track section STA on track GL.
  • This track section STA can be represented in several images B1 ... B9, although the actual edge of the original images captured by the sensors is not shown in figures three and four. It becomes clear that, due to the field of view 'a' resulting for the sensors, a larger original image is captured by the sensors than is shown in the figures.
  • Figures 3 and 4 As indicated, only the section of the original image displayed as an image, suitable for monitoring track section STA, is of interest. Algorithms for selecting the appropriate section in the original image and for correcting the resulting image are known and will not be explained in detail here. Images B1 ... B9 are generated using sensors SN1 ...
  • the first image B1, the third image B3, the fifth image B5, and the seventh image B7 form a first group
  • the second image B2, the fourth image B4, and the sixth image B6 form a second group.
  • the adjacent images in the first group and the adjacent images in the second group directly adjoin each other with their relevant image sections.
  • complete monitoring of track section STA is possible with both the first and second groups of images. This creates redundancy; every point of interest on track section STA is therefore captured in two images.
  • the images are shown.
  • the images from the first group and the images from the second group each overlap by half.
  • the first image B1, the fourth image B4, and the seventh image B7 form a first group; the second image B2, the fifth image B5, and the sixth image B6 form a second group; and the third image B3, the sixth image B6, and the ninth image form a third group.
  • the first sensor SN1, the second sensor SN2 and the third sensor SN3, as well as the fourth sensor SN4, the fifth sensor SN5 and the sixth sensor SN6, as well as the seventh sensor SN7, the eighth sensor SN8 and the ninth sensor SN9 are arranged at one point on platform BS.
  • Figure 5 is one of the in Figures 3 and 4
  • the images shown are three-dimensional (and thus before any distortion correction). It becomes clear that the image can be divided into different areas, namely a central area ZB and a peripheral area RB.
  • the peripheral area RB borders the central area ZB on the outside, but does not have to completely surround it (even if this is shown in the diagram).
  • Figure 5 (This is the case in the example shown). Rather, the edge area RB can be further divided into several segments, not all of which need to be realized in the image.
  • transition-side edge segments URS which are aligned at right angles to the platform edge.
  • the transition-side edge segments URS define a boundary area within which adjacent images, which should actually blend seamlessly into one another, are allowed to overlap. Therefore, these edge segments are referred to as transition-side edge segments URS.
  • They define, so to speak, a tolerance range for the alignment of the images. which must not overlap further than the width of the transition-side edge segment URS specifies.
  • the tolerance range is preferably dimensioned such that predefined detectable obstacles are larger (preferably at least twice as large) than the width of the transition-side edge segment URS defining the tolerance range, measured parallel to the platform edge.
  • FIG 5 Two people are also depicted who can form living obstacles HD1. It can be seen that one of the people is standing in the center of the central area ZB. The other person is standing at the platform edge with their arm extending over the edge, so that it is located in the platform-side edge segment BRS. Therefore, the person in the central area ZB is intended to trigger an alarm signal to interrupt train traffic at platform BS, while the person at the platform edge is only intended to trigger a warning signal, for example, to increase the train driver's attention.
  • FIG 5 The diagram also schematically illustrates how the assessment can be performed using a computer-aided algorithm.
  • the living obstacles HD1 are surrounded by an enclosing body UKP, into which they each fit, using image processing.
  • the enclosing bodies UKP are each cylinders. It is now possible to perform a projection PRJ of the enclosing body UKP onto the image and thus the background. This is in Figure 5 The area is shown hatched. Using the PRJ projection, the algorithm can assess where the obstacle is located. Specifically, as shown in Figure 5 shown in one case with the entire projection area PRJ completely in the central area ZB and in the other case with only a part of the projection area PRJ in the platform-side edge area RB.
  • the process is started (abbreviated: START).
  • the STA track section is recorded using the sensors (SCN for short).
  • Image processing can already be performed at this stage to obtain relevant images from the original images generated by the sensors (selection of image sections, possibly distortion correction). However, the original images can also be used.
  • the images generated by the sensors are analyzed to detect obstacles on track section STA. If necessary, enclosing bodies and projection surfaces can be generated (see Figure 5).
  • step 4 a check is performed to see if an obstacle has been detected on track section STA (abbreviated as OBS). If not, the process recursively repeats step 2. If an obstacle has been detected, the process continues to step 5.
  • OBS track section
  • the images are subjected to computer-aided image processing in a known manner, and the image content is analyzed for the presence of obstacles (application of known image processing algorithms).
  • step 5 a further check is performed to determine whether the detected obstacle was identified in a central area ZB of the image (abbreviated: CEN?).
  • a central area ZB of the image abbreviated: CEN?.
  • an area within the image is thus defined and interpreted as the central area ZB. If the object is at least partially located in the central area ZB of the image, there is a risk of collision between approaching trains and the obstacle, and the process continues to step 7. If the obstacle was not detected in the central area ZB of the image, this means that the obstacle lies entirely within a peripheral area RB of the image, with the peripheral area RB seamlessly adjoining the central area ZB. And we continue with step 6.
  • the central area ZB and the peripheral area RB of the image combine to form the evaluation area within the image.
  • the evaluation area does not necessarily have to encompass the entire image content when using the original images. This is because the original images may also contain elements that do not need to be checked for obstacles (for example, the background behind track section STA or the foreground of platform BS, which is located outside a safety distance from the platform edge). These elements are then not examined.
  • a warning signal is generated and output, or further processed in a computer-aided process (WRN).
  • WRN computer-aided process
  • a further check is performed to determine whether the detected obstacle is a train (abbreviated: TRN?).
  • a train is not usually interpreted as an obstacle because it is part of normal railway operations for trains to pull up to platform BS.
  • the process continues to step 11.
  • a [missing information] can be [missing information].
  • Figure 6 A comparison with a timetable, in particular a current actual timetable, for example in the control center LZ via the first interface S1, is not shown. If the train is not expected at platform BS as scheduled, an obstacle signal can be generated because the unscheduled train could pose an obstacle to a scheduled train.
  • Step 8 involves generating a warning signal, which can be output or processed computationally. (abbreviated: ALT).
  • a safety measure (MSR) is implemented. This could, for example, consist of the train applying the emergency brakes. Following trains may also need to be stopped.
  • MSR safety measure
  • step 10 the process is terminated (abbreviated: STOP).
  • STOP train service resumes
  • the process can be restarted with step 1.
  • test routine serves to detect camera failures and thus advantageously increases the safety level during the process. Errors in the process can be detected early in this way and used, for example, to initiate maintenance measures, while operation can continue due to the redundancy of the sensors used.
  • the test routine can be started in parallel with the process, which is why a recursion to step two also occurs.
  • an error signal (ERR) is output.
  • This error signal could, for example, be used to initiate maintenance of the system. If a higher level of safety is required, the error signal can also be used as a reason to stop the process and train operations (not shown).

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Überwachen eines an einem Bahnsteig (BS) gelegenen Gleisabschnitts (STA), bei dem zum Überwachen der Gleisabschnitt (STA) von mehreren bildgebenden Sensoren erfasst wird. Die Sensoren sind derart auf den Gleisabschnitt (STA) ausgerichtet, dass Bilder (B1 ... B7) mit einer Überlappung erzeugbar sind. Infolge der Überlappung ist jeder Ort des Gleisabschnitts (STA) in mindestens zwei Bildern vorhanden. Die erzeugten Bilder werden rechnergestützt auf Hindernisse im Gleisabschnitt (STA) hin analysiert. Ein auf das Vorhandensein eines Hindernisses hinweisendes Signal wird erzeugt, wenn ein Hindernis durch das Analysieren erkannt wurde. Ein auf einen Fehler hinweisendes Signal wird erzeugt, wenn das Hindernis durch das Analysieren nur einmalig erkannt wurde. Ferner umfasst die Erfindung eine Bahnanlage mit einem Bahnsteig (BS), ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Speichermedium.

Description

    Technisches Gebiet
  • Von der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines an einem Bahnsteig gelegenen Gleisabschnitts umfasst. Ferner ist von der Erfindung eine Bahnanlage mit einem Bahnsteig und einem an diesem liegenden Gleisabschnitt, umfasst. Ferner ist von der Erfindung ein Computerprogrammprodukt, enthaltend Programmbefehle, umfasst. Ferner ist von der Erfindung ein Computerlesbares Speichermedium, enthaltend Daten, umfasst.
    • Technischer Hintergrund
  • Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, Bahnsteige mithilfe von Kameras zu überwachen. Die Kamerabilder werden beispielsweise durch das Betriebspersonal eines Bahnbetreibers überwacht, sodass der Zugverkehr unterbrochen werden kann, wenn sich auf dem Gleisabschnitt, welcher sich entlang des Bahnsteigs erstreckt, ein Hindernis entdeckt wird. Als Hindernisse werden Objekte oder Lebewesen verstanden, deren Größe zu einer Kollision mit einem einfahrenden Zug führen würde. Hierbei handelt es sich um Fremdkörper auf dem betreffenden Gleisabschnitt, die vorzugsweise ausgehend vom Bahnsteig auf den Gleisabschnitt gelangen können.
  • Aus dem erläuterten Stand der Technik ergibt sich das Problem, dass die manuelle Überwachung von Bahnsteigen personalaufwendig und damit kostenintensiv ist. Außerdem sind Fehleinschätzungen seitens des Personals nicht ausgeschlossen. Eine Automatisierung der Überwachung birgt jedoch das Problem, dass es sich bei der zu bewältigenden Aufgabe um ein sicherheitsrelevantes Thema (Sicherheit ist im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung im Sinne der Betriebssicherheit, auch Safety genannt, zu verstehen) handelt, sodass eine Automatisierung den Anforderungen an die Sicherheit im Bahnbetrieb genügen muss.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die beschriebenen Probleme im Stand der Technik zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Überwachen eines an einem Bahnsteig gelegenen Gleisabschnitts anzugeben, mit dem eine Überwachung automatisiert werden kann und gleichzeitig ein hohes Sicherheitsniveau erreicht werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium anzugeben, mit dem das verbesserte Verfahren durchführbar ist.
  • Beschrieben wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines an einem Bahnsteig gelegenen Gleisabschnitts bei dem zum Überwachen der Gleisabschnitt von mehreren bildgebenden Sensoren erfasst wird.
  • Als bildgebende Sensoren werden Sensoren verstanden, deren Messwerte in ein Bild der zu überwachenden Umgebung, also vorrangig des Gleisabschnitts und der Bahnsteigkante, umgewandelt werden können. Hierbei kann es sich beispielsweise um optische Kameras, Radar, Lidar und dergleichen handeln.
  • Rechnergestützt oder computerimplementiert ist eine Vorrichtung, wenn diese eine Rechenumgebung aufweist, oder ein Verfahren, wenn eine Rechenumgebung mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt.
  • Eine Rechenumgebung ist eine IT-Infrastruktur, bestehend aus Funktionskomponenten wie Prozessoren, Speichereinheiten, Programmen und aus mit den Programmen zu verarbeitenden Daten, die zur Ausführung mindestens einer Applikation, die eine Aufgabe zu erfüllen hat, verwendet werden. Weitere Funktionskomponenten können aus Sensoren und Aktuatoren bestehen, welche eine Interaktion der Rechenumgebung mit der Außenwelt ermöglichen. Die IT-Infrastruktur kann auch als Netzwerk der genannten Funktionskomponenten organisiert sein.
  • Recheninstanzen bilden innerhalb einer Rechenumgebung funktionale Einheiten aus, die Applikationen (gegeben beispielsweise durch eine Anzahl von Programmmodulen) zugeordnet werden können und diese ausführen können. Diese funktionalen Einheiten bilden bei der Ausführung der Applikation physikalisch (beispielsweise Computer, Prozessor) und/oder virtuell (beispielsweise Programmmodul) in sich geschlossene Systeme.
  • Computer sind aus mehreren Funktionskomponenten bestehende elektronische Geräte mit Datenverarbeitungseigenschaften. Computer können beispielsweise Clients, Server, Handheld-Computer, Kommunikationsgeräte und andere elektronische Geräte zur Datenverarbeitung sein, die Prozessoren und Speichereinheiten aufweisen können und über Schnittstellen auch zu einem Netzwerk zusammengeschlossen sein können.
  • Prozessoren können beispielsweise Wandler, Sensoren zur Erzeugung von Messsignalen oder elektronische Schaltungen sein. Bei einem Prozessor kann es sich um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen und Daten handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor oder eine Soft-CPU verstanden werden.
  • Speichereinheiten können auf computerlesbaren Speichern in Form von Arbeitsspeichern (engl. Random-Access Memory, RAM) oder Datenspeichern (Festplatte oder Datenträger) ausgeführt sein.
  • Programmmodule sind einzelne Software-Funktionseinheiten, die einen erfindungsgemäßen Programmablauf von Verfahrensschritten ermöglichen.
  • Diese Software-Funktionseinheiten können in einem einzigen Computerprogramm oder in mehreren miteinander kommunizierenden Computerprogrammen verwirklicht sein. Die hierbei realisierten Schnittstellen können softwaretechnisch innerhalb eines einzigen Prozessors umgesetzt sein oder hardwaretechnisch, wenn mehrere Prozessoren zum Einsatz kommen.
  • Schnittstellen können hardwaretechnisch, beispielsweise kabelgebunden oder als Funkverbindung, oder softwaretechnisch, beispielsweise als Interaktion zwischen einzelnen Programmmodulen eines oder mehrerer Computerprogramme, realisiert sein und dienen einem Austausch von Daten vorzugsweise in Form von digitalen Datensätzen oder analogen Signalen.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen sei an dieser Stelle angemerkt, dass einzelne Anspruchsmerkmale mit kleinen lateinischen Buchstaben durchnummeriert werden, ohne dass dabei Rücksicht auf die Anspruchsnummerierung genommen wird. Dies bedeutet, dass jeder Buchstabe im gesamten Anspruchssatz nur einmal vorkommt, was eine eindeutige Adressierung der betreffenden Anspruchsmerkmale ohne Nennung der Anspruchsnummer ermöglicht. Deswegen kommt der Reihenfolge der Buchstaben jedoch keine Bedeutung zu.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
    1. a) die Sensoren derart auf den Gleisabschnitt ausgerichtet sind, dass Bilder mit einer Überlappung erzeugbar sind, wobei infolge der Überlappung jeder Ort des Gleisabschnitts in mindestens zwei Bildern vorhanden ist,
    2. b) die erzeugten Bilder rechnergestützt auf Hindernisse im Gleisabschnitt hin analysiert werden,
    3. c) ein auf das Vorhandensein eines Hindernisses hinweisendes Signal erzeugt wird, wenn ein Hindernis durch das Analysieren erkannt wurde, und
    4. d) ein auf einen Fehler hinweisendes Signal erzeugt wird, wenn das Hindernis durch das Analysieren nur einmalig erkannt wurde.
  • Die in dieser Erfindungsbeschreibung verwendeten Begriffe haben die folgende Bedeutung.
  • Ist von einem Gleisabschnitt die Rede, so handelt es sich hierbei um die Gleisanlage, aufweisend einen Oberbau, bestehend hauptsächlich aus den Schienen und den Schwellen (außerdem beispielsweise Befestigungsmittel für die Schienen) sowie einen Unterbau, der den Untergrund für die Schwellen zur Verfügung stellt, beispielsweise eine Schüttung oder eine Betonunterlage. Es wird ohne weiteres deutlich, dass die genannten Komponenten des Gleisabschnitts einen Teil der sichtbaren Oberfläche bilden und somit auch im bildgebenden Verfahren abgebildet werden. Werden diese Komponenten jedoch durch ein Objekt verdeckt, so lässt sich dies in an sich bekannter Weise ermitteln, indem die durch das bildgebende Verfahren erzeugten Bilder ausgewertet werden. Hierbei kann sich das Verfahren beispielsweise einer rechnergestützt erzeugten künstlichen Intelligenz bedienen.
  • Wenn im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung von einem Erfassen die Rede ist, so ist damit gemeint, dass der bildgebende Sensor den Gleisabschnitt abtastet (scannt) oder vorhandene von dem Gleisabschnitt ausgehende Strahlung misst. Dies kann beispielsweise optisch durch einen Bildsensor erfolgen aber auch durch Abtastung beispielsweise mittels Radar, wobei auch mithilfe einer Radarabtastung ein Bild erzeugt werden kann.
  • Als Hindernisse werden im Sinne der Erfindung alle Objekte bezeichnet, deren Anwesenheit im Gleisabschnitt erfasst werden, ohne dass diese Körper sich dort befinden sollen oder dürfen. Als Beispiele seien Menschen, Tiere oder größere unbelebte Objekte zu nennen. Zu unbelebten Objekten werden auch Pflanzen oder Pflanzenteile gezählt, da diese sich nicht eigenständig bewegen können. Objekte, die zur Bahnanlage im weiteren Sinne gehören und den Gleisabschnitt bedecken, wie zum Beispiel Balisengehäuse, zählen nicht als Hindernisse.
  • Ein auf ein Hindernis hinweisendes Signal ist aufgrund seiner Charakteristik dahingehend zu interpretieren, dass ein Fremdkörper im Gleisabschnitt erkannt wurde. Dieses soll im Folgenden auch kurz als Hindernissignal bezeichnet werden. Ein auf einen Fehler hinweisendes Signal ist aufgrund seiner Charakteristik dahingehend zu interpretieren, dass ein Fehler vorliegt, der dazu führt, dass ein Fremdkörper nur einmalig erkannt wurde. Ein Fehler muss deswegen vorliegen, weil die Überlappung der erzeugten Bilder ausreicht, damit jeder Ort des Gleisabschnitts in mindestens zwei Bildern vorhanden ist. Dies bedeutet jedoch auch, dass ein erkannter Fremdkörper die Entstehung von mindestens zwei Bildern beeinflusst. Wenn ein Fremdkörper somit nur einmal erkannt wurde, liegt mit Bezug auf den ordnungsgemäßen Ablauf des Verfahrens ein Fehler vor, der unterschiedliche Ursachen haben kann.
    1. 1) Ein Fremdkörper könnte so am Bildrand platziert sein, dass dieser nicht ganz abgebildet wird und infolgedessen nicht erkannt wird.
    2. 2) Die Bilderkennung in einem Bild könnte nicht gelungen sein, obwohl der Fremdkörper vollständig in dem Bild platziert ist.
    3. 3) Ein bildgebender Sensor könnte defekt sein, beispielsweise vollständig ausgefallen sein.
  • Somit kann das Fehlersignal in mehrfacher Weise interpretiert werden und unterschiedliche Maßnahmen erforderlich machen. Die am Verfahren beteiligte Hardware sowie Software kann auf ihre ordnungsgemäße Funktion hin überprüft werden (eine Wartung kann beispielsweise angefordert werden). Außerdem ist das Vorhandensein eines Hindernisses wahrscheinlich, weswegen auch in diesem Fall gemäß dem Verfahrensschritt c) das Hindernissignal erzeugt wird. Mit anderen Worten wird die Tatsache, dass im Verfahrensschritten d) ein Fehlersignal erzeugt wird, nicht dahingehend interpretiert, dass ein gemäß Verfahrensschritt c) erzeugtes Hindernissignal zu Unrecht erzeugt wurde, auch wenn dieser Fall nicht ausgeschlossen werden kann. Im Interesse der Betriebssicherheit (Safety) wird im Zweifelsfalle so gehandelt, als ob das Hindernissignal zu Recht erzeugt wurde.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die redundante Erzeugung von Hindernissignalen eine zusätzliche Ausfalloffenbarung für die am Verfahren beteiligte Hardware sowie Software fest in den Verfahrensablauf implementiert ist. Anders ausgedrückt muss bei einem ordnungsgemäßen Ablauf des Verfahrens ein Hindernissignal für den betreffenden Fremdkörper immer zweimal, also redundant erzeugt werden. Ist dies nicht der Fall, weist dies auf einen der oben genannten Fehler 1) bis 3) hin. Ein Teilausfall des Systems bewirkt daher, dass dieses noch zur Erkennung von Fremdkörpern im Gleisabschnitt verwendet werden kann. Dies wird dadurch bewirkt, dass auch die einmalige Erkennung eines Fremdkörpers als Hindernis, wie oben erklärt, zum Anlass genommen wird, ein Hindernissignal zu erzeugen. Gleichzeitig kann das Verfahren aber rechtzeitig instandgesetzt werden, sodass es im Normalfall nicht zu einem Komplettausfall kommt. Beispielsweise kann eine defekte Kamera ausgewechselt werden. Hierdurch steigt insgesamt die Betriebssicherheit des Verfahrens, sodass dieses vorteilhaft auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen wie der hier vorliegenden Überwachung eines an einem Bahnsteig liegenden Gleisabschnitts verwendet werden kann. Idealerweise werden die für eine solche Aufgabe im Bahnbetrieb geltenden Sicherheitslevel SIL-1 und SIL-2 erreichbar.
  • Die Anforderungen an die Zertifizierung sicherheitsrelevanter Anwendungen beispielsweise in der Bahntechnik sind sehr hoch. Gemäß der internationalen Norm IEC 61508 beziehungsweise spezifisch für den Bahnbereich gemäß der europäischen Norm EN 50129 werden für Sicherheitsfunktionen vier Sicherheits-Integritätslevel oder Englisch Safety Integrity Level (SIL) beziehungsweise Sicherheits-Anforderungsstufen für die geforderte funktionale Sicherheit (Safety) unterschieden. Hierbei stellt der Sicherheits-Integritätslevel 4 die höchste und der Sicherheits-Integritätslevel 1 die niedrigste Stufe der Sicherheits-Integrität dar. Der jeweilige Sicherheits-Integritätslevel beeinflusst das Vertrauensintervall eines Messwertes dahingehend, dass das Vertrauensintervall umso kleiner ist, je höher der Sicherheits-Integritätslevel ist, der seitens der jeweiligen Vorrichtung zu erfüllen ist. Die Dimension der funktionalen Sicherheit der verschiedenen Sicherheits-Integritätslevel lässt sich anschaulich mit der zu erwartenden Häufigkeit eines Ausfalls des sicherheitsrelevanten Systems MTBF (Mean Time Between Failures) beschreiben, wobei dies in Jahren (a) angegeben wird. Diese liegt bei SIL-1 im Bereich von 10 ... 100 a, bei SIL-2 im Bereich von 100 ... 1000 a, bei SIL-3 im Bereich von 1000 ... 10000 a, und bei SIL-4 im Bereich von 10000 ... 100000 a.
  • Beschrieben wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Bahnanlage mit einem Bahnsteig und einem an diesem liegenden Gleisabschnitt, wobei in der Bahnanlage eine Vielzahl von bildgebenden Sensoren zur Überwachung des Gleisabschnitts installiert sind.
  • Gemäß diesem Aspekt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bahnanlage eine Rechenumgebung aufweist, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen. Die mit diesem Aspekt der Erfindung verbundenen Vorteile sind vorstehend bereits erläutert worden, wobei auf diese Vorteile verwiesen wird.
  • Beschrieben wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt, enthaltend Programmbefehle, die durch eine Rechenumgebung ausführbar sind. Gemäß diesem Aspekt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest die Schritte b), c) und d) des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9 ausgeführt wird.
  • Gemäß der Erfindung wird somit ein Programmmodule enthaltendes Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen beschrieben, wobei die Programmmodule in derselben Recheninstanz oder mehreren Recheninstanzen der Rechenumgebung laufen können. Mittels des Computerprogrammproduktes, das ein Computerprogramm oder mehrere Computerprogramme umfassen kann, sind jeweils das erfindungsgemäße Verfahren und/oder dessen Ausführungsbeispiele ausführbar und mit der Ausführung werden die vorstehend beschriebenen Vorteile erreicht.
  • Beschrieben wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, enthaltend Daten, welche als Datensätze vom Speichermedium gespeichert werden. Gemäß diesem Aspekt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Datensätze das vorstehend beschriebene Computerprogrammprodukt nach dem letzten voranstehenden Anspruch ausführbar machen.
  • Darüber hinaus wird somit eine Bereitstellungsvorrichtung zum Speichern und/oder Bereitstellen des Computerprogramms in Form eines computerlesbaren Speichermediums beschrieben. Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise eine Speichereinheit, die das Computerprogramm speichert und zum Abruf bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung ein Netzwerkdienst, ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes, beispielsweise cloudbasiertes Computersystem oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogramm auf einem computerlesbaren Speichermedium speichert und vorzugsweise in Form eines Datenstroms bereitstellt.
  • Die Bereitstellung erfolgt in Form von Programmmodule beschreibenden Programmdatensätzen als Datei, insbesondere als Downloaddatei, oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des Computerprogrammproduktes. Das Computerprogrammprodukt wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in eine Rechenumgebung übertragen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren in einer Recheninstanz oder mehreren Recheninstanzen dieser Rechenumgebung zur Ausführung gebracht werden kann.
    • Ausgestaltungen der Erfindung
  • Weiterbildungen der Erfindung beschreibende Varianten werden nachfolgend ohne Beschränkung des grundlegenden Gedankens der Erfindung erläutert.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass jeder der Sensoren entweder einer ersten Gruppe von Sensoren oder einer zweiten Gruppe von Sensoren angehört, wobei die erzeugten Bilder der ersten Gruppe jeweils in einem Grenzbereich mit jeweils benachbarten Bildern aneinandergrenzen und die erzeugten Bilder der zweiten Gruppe ebenfalls jeweils in einem Grenzbereich jeweils mit benachbarten Bildern aneinandergrenzen.
  • Wenn im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung davon die Rede ist, dass Bilder aneinandergrenzen, dann ist hiermit gemeint, dass die Inhalte der Bilder, die einander benachbart sind, derart zueinander passen, dass ein lückenloses Gesamtbild entsteht. Im Fokus dieses Gesamtbildes steht der zu überwachende Gleisabschnitt, der auf diese Weise in jeder Gruppe der Bilder vollständig und lückenlos abgebildet ist. Der Grenzbereich der Bilder liegt somit am jeweiligen Rand dieser Bilder. Der Grenzbereich der Bilder ist anders ausgedrückt ein Verbindungsbereich zwischen benachbarten Bildern, durch den die Inhalte der Bilder lückenlos aneinandergefügt werden können. Auch wird zur Erzeugung der Bilder nicht zwangsläufig das gesamte Sensorergebnis verwendet. Auf Grund einer Anbringung der Sensoren kann eine die Ausrichtung des Sensors definierende Sensorachse schräg gegenüber dem Streckenabschnitt angeordnet sein. Anders ausgedrückt bildet der Streckenabschnitt eine an eine horizontale Ebene angenäherte Oberfläche aus, wobei die Sensorachse schräg, also nicht senkrecht, zu dieser horizontalen Ebene ausgerichtet ist. Aufgrund einer daraus folgenden perspektivischen Verzerrung in dem Sensorergebnis muss der durch den Sensor abgedeckte Bereich größer sein als der für den zu erfassenden Teil des Streckenabschnitts relevante Bereich. Zur Erzeugung des Bildes wird dieses sozusagen aus dem Sensorergebnis ausgeschnitten und enthält dann nur den für die Durchführung des Verfahrens relevanten Bereich. Rechnergestützte Algorithmen, die eine solche Ergänzung der Einzelbilder zu einem Gesamtbild ermöglichen, sind an sich allgemein bekannt und müssen daher an dieser Stelle nicht genauer erläutert werden.
  • Als Grenzbereich kann somit der Randbereich der jeweils benachbarten Bilder bezeichnet werden, an denen diese an das jeweils angrenzende Bild angrenzen. Hierbei kann aus praktischen Gründen (Ausrichtung der Kameras in den Bahnhöfen) auch ein Überschneidungsbereich im Randbereich auftreten. Im Wesentlichen ist jedoch diese Ausgestaltung der Erfindung darauf ausgelegt, einen solchen Überschneidungsbereich nicht zur Erzeugung von redundanten Bildpunkten im Gesamtbild einer Gruppe von Bildern (d. h. der von der einen Gruppe von Sensoren erzeugten Bilder) zu nutzen. Vielmehr wird die andere Gruppe der Bilder zur Erzeugung der Redundanz verwendet.
  • Dadurch, dass es zwei Gruppen von Bildern gibt, die für sich genommen jeweils eine lückenlose Erfassung des Gleisabschnitts beinhalten, ist die bereits vorstehend erläuterte Redundanz der Abbildung einzelner Bildelemente gewährleistet, und zwar jeweils einmal in der ersten Gruppe und einmal in der zweiten Gruppe. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass auch eine dritte Gruppe oder weitere Gruppen von Bildern erzeugt werden können, sodass eine dreifache oder sogar mehrfache Redundanz erzeugt wird.
  • Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass durch Zuordnung der Sensoren jeweils zur ersten Gruppe und zur zweiten Gruppe die Erzeugung der Redundanz bei der Erfassung von Objekten in den Bildern gut gesteuert werden kann. Die Abbildung dieser Objekte erfolgt dann in jeder Gruppe von Bildern genau einmal, also bei der Anwendung einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe genau zweimal. Dies vereinfacht das Verfahren, mit dem die Erforderlichkeit von Fehlersignalen ermittelt wird. Außerdem lässt sich vorteilhaft das Auftreten eines Fehlers mit einer vergleichsweise hohen Sicherheit ermitteln.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass jedes Bild in einen Zentralbereich und in einen diesen Zentralbereich zumindest teilweise umgebenden Randbereich aufgeteilt wird, wobei
    • e) als Hindernissignal ein Warnsignal erzeugt wird, wenn ein Hindernis in dem Randbereich erkannt wurde und
    • f) als Hindernissignal ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn ein Hindernis im Zentralbereich erkannt wurde.
  • Unter einem Warnsignal ist ein Signal zu verstehen, welches mit dem Ziel erzeugt wird, auf eine potenzielle Gefahrenlage hinzuweisen. Das Warnsignal soll damit einen weiteren Prüfungsvorgang auslösen oder auch nur eine erhöhte Alarmbereitschaft, beispielsweise beim Zugführer. Demgegenüber ist ein Alarmsignal ein Signal, das mit Blick auf die erforderliche Sicherheit des Bahnbetriebs eine sofortige Sicherheitsmaßnahme erfordert. Dies kann vorzugsweise durch eine automatische Zwangsbremsung des Fahrzeugs oder eine durch den Zugführer eingeleitete Notbremsung erfolgen.
  • Hierbei ist gut nachvollziehbar, dass ein Eindringen eines potenziellen Hindernisses in den Randbereich (noch) keinen sicherheitskritischen Vorfall provoziert. Dies könnte beispielsweise durch eine Hand eines Passagiers geschehen, welcher zu nah an der Bahnsteinkante steht und seine Hand über letztere hinausstreckt. Demgegenüber würde beispielsweise eine Person auf dem Gleis im sicherheitsrelevanten Zentralbereich erfasst werden und das erzeugte Alarmsignal eine sofortige Maßnahme einleiten bzw. erfordern.
  • Die aufgeführten Beispiele machen deutlich, dass ein Randbereich einen (noch) nicht sicherheitskritischen Bereich des Bahnsteigs inklusive Gleisabschnitt abdecken muss, während der Zentralbereich den kompletten Bereich abdecken muss, in dem erkannte Hindernisse eine sofortige Sicherheitsmaßnahme erfordern. Einen Randbereich gibt es nicht notwendigerweise an allen Kanten des erzeugten Bildes. Von besonderem Vorteil ist, wie das oben gezeigte Beispiel deutlich macht, ein Randbereich, der die Bahnsteigkante erfasst. Die der Bahnsteigkante gegenüberliegende Seite des Gleisabschnittes kann ebenfalls durch einen Randbereich zusätzlich abgesichert werden, wenn beispielsweise ein weiteres Gleis mit einer gegenüberliegenden Bahnsteigkante vorhanden ist. Schließlich können auch von dort Hindernisse auf das Gleis gelangen. Wenn die dem Bahnsteig gegenüberliegende Kante durch einen Zaun gesichert ist oder auf dem Bahnsteig Bahnsteigtüren vorgesehen sind, kann auf die genannten Randbereiche in den Bildern verzichtet werden.
  • Ein Randbereich, der den oben bereits erläuterten Grenzbereich beinhaltet, kann definiert werden, um bei Überschneidungen benachbarter Bilder die Wahrscheinlichkeit eines Auslösens von fehlerhaften Alarmsignalen zu verringern.
  • Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass Das Einrichten von Randbereichen eine Möglichkeit schafft, dass das erfindungsgemäße Verfahren empfindlicher, d. h. früher, auf (potentielle) Hindernisse im Gleisabschnitt reagiert und damit beispielsweise den Zugführer in Alarmbereitschaft versetzt. Andererseits wird durch die höhere Empfindlichkeit des Verfahrens nicht immer gleich ein Alarm und daraus folgend eine Sicherheitsmaßnahme abgeleitet, die im Falle eines "Fehlalarms" den Zugverkehr unnötigerweise beeinträchtigen würde.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass die Sensoren derart auf den Gleisabschnitt ausgerichtet werden, dass sich die jeweiligen Randbereiche der Bilder zwischen den jeweiligen Zentralbereichen der Bilder und der Bahnsteigkante erstrecken.
  • Wenn alle Bilder den Zwischenraum zwischen dem Gleis und der Bahnsteigkante in Form eines Randbereichs erfassen, ist es vorteilhaft möglich, die gesamte Bahnsteigkante hinsichtlich einer potenziellen Gefahr durch Eintauchen von Hindernissen aus Richtung des Bahnsteigs zu überwachen. Vorteilhaft kann auch die Bahnsteigkante selbst und sogar ein an diese Bahnsteigkante angrenzender Sicherheitsstreifen des Bahnsteigs mit in den Randbereich integriert werden (vorausgesetzt, dass die genannten Bildelemente durch die Sensoren auch erfasst werden).
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass für jeden Randbereich mindestens ein Vektor definiert wird, der eine Richtung angibt, in die sich ein Hindernis in den durch das Bild abgedeckten Teil des Gleisabschnittes hineinbewegen kann.
  • Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass mittels der Vektoren einfacher und schneller eingeschätzt werden kann, ob identifizierte Objekte als Gefährdung in Form eines (potentiellen) Hindernisses zu bewerten sind oder nicht.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass gefundene Hindernisse durch eine rechnergestützte Verarbeitung der Bilddaten durch einen umhüllenden Körper ergänzt werden, und
    • g) das Volumen des Körpers berechnet wird und
    • h) die Lage einer Projektion des Körpers auf den Gleisabschnitt berechnet wird.
  • Es wird angenommen, dass aus dem Kamerabild und ggf. zusätzlichen Sensorinformationen z. B. Lidar, IR etc. zu jedem Objekt, das sich in der Nähe des Bereichs aufhält, ein einhüllender Körper gefunden werden kann, bei stehenden Personen z. B. ein Zylinder, bei anderen Objekten ein Quader o. ä. Dies impliziert eine grobe Klassifikation des Objekts. Genauso kann wieder ein Vektor mit möglichen Bewegungsrichtungen zu geordnet werden, z. B. kann sich ein Zug mit oder entgegen der Fahrtrichtung bewegen, aber nicht nach rechts oder links bezogen auf die Fahrtrichtung.
  • Die Berechnung des Volumens des Körpers dient dazu, zu bestimmen, ob der Körper als Hindernis klassifiziert werden muss. Beispielsweise wird ein kleines und/oder flaches Objekt auf dem Gleis problemlos vom einfahrenden Fahrzeug ohne eine Kollision überquert werden können. Dies gilt beispielsweise für Verpackungsmüll, der auf das Gleis geworfen wurde.
  • Die Projektion des Körpers auf den Gleisabschnitt dient der Bewertung der Lage des Körpers auf dem Gleisabschnitt. Die Projektion des Körpers auf den Gleisabschnitt ist dabei einfacher zu bewerten als das Abbild des Körpers selbst. Hierdurch kann die Bewertung in einer horizontalen, näherungsweise zweidimensionalen, durch den Gleisabschnitt gebildeten Fläche erfolgen.
  • Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass das Gefährdungspotenzial eines identifizierten Objektes besser eingeschätzt und damit dessen Klassifizierung als Hindernis einfacher und mit einer höheren Sicherheit durchgeführt werden kann.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass eine Testroutine durchgeführt wird, wenn sich auf dem Gleisabschnitt ein Fahrzeug befindet.
  • Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass an einem Bahnsteig regelmäßig Fahrzeuge den Gleisabschnitt nutzen, um das Einsteigen und Aussteigen von Personen zu ermöglichen. Immer dann kann eine Testroutine durchgeführt werden. Dabei muss das Fahrzeug erkannt werden. Gleichzeitig kann untersucht werden, ob das Fahrzeug redundant von den jeweils betroffenen Sensoren gleichermaßen erfasst wird. So kann regelmäßig eine Überprüfung der Funktion des Verfahrens und der an dessen Durchführung beteiligten Hardwarekomponenten wie zum Beispiel den Sensoren durchgeführt werden. Dies steigert vorteilhaft die Sicherheit bei der Durchführung des Verfahrens, wobei durch die Testroutine eine Ausfalloffenbarung für Komponenten der an der Durchführung des Verfahrens beteiligten Komponenten ermöglicht wird.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass bei der Durchführung der Testroutine überprüft wird, ob als Objekt das Fahrzeug erkannt wurde.
  • Ein Vorteil dieser Variante besteht darin, dass bei einem einfahrenden Zug kein Warnsignal oder Alarmsignal ausgelöst werden muss, wenn das erkannte Objekt als Fahrzeug erkannt wird. Hierbei handelt es sich selbstverständlich um einen nicht sicherheitskritischen Vorgang, der im Regelbetrieb regelmäßig auftritt. Wenn das Objekt als Zug erkannt werden kann, kann die Testroutine vorteilhaft gleichzeitig zum laufenden Betrieb des Verfahrens durchgeführt werden. Wenn ein Zug einfährt, ist es nämlich erforderlich, gleichzeitig den Regelbetrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, um Hindernisse auf dem Gleisabschnitt zu erkennen. Alternativ wäre es selbstverständlich auch möglich, im Testbetrieb (Ablauf der Testroutine) auf eine Überwachung durch das erfindungsgemäße Verfahren zu verzichten und stattdessen eine manuelle Überwachung, beispielsweise durch den Zugführer oder auch durch Bahnhofspersonal, welches die Bilder analysiert, durchzuführen.
  • Gemäß einer Variante sind die oben erklärten Aspekte der Erfindung dadurch bestimmt, dass bei der Durchführung der Testroutine
    • i) gezählt wird, wie oft alle Sensoren das Objekt als Fahrzeug erkannt haben, wobei m die Zahl der Erkennungen des Fahrzeugs ist,
    • j) nur dann ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn die Zahl m kein Vielfaches einer Zahl n ist, wobei infolge der Überlappung jeder Ort des Gleisabschnitts in der Zahl von n Bildern vorhanden ist.
  • Der Vorteil ist, dass eine Testroutine sehr einfach und mit hoher Rechengeschwindigkeit ausgeführt werden kann, wenn der Algorithmus zur Erzeugung eines Fehlersignals lediglich überprüfen muss, ob die Anzahl m der Ereignisse einer Erkennung des Fahrzeugs ein Vielfaches der die Redundanz bestimmenden mehrfach Abdeckung n des Gleisabschnitts durch die Sensoren ist. Anders ausgedrückt müssen alle redundanten Sensoren das Fahrzeug erkennen. Wenn die Anzahl m der Erkennung kein Vielfaches der Redundanz n ist, ist das ein sicherer Hinweis darauf, dass die Erkennung mittels eines der Sensoren nicht gelungen ist. Dies bewirkt dann die Erzeugung eines Fehlersignals, auf dessen Veranlassung hin beispielsweise eine Wartung des das Verfahren durchführenden Sicherheitssystems durchgeführt werden kann.
    • Exemplarische Ausführungsbeispiele der Zeichnung
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Varianten der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Komponenten auch mit den vorstehend beschriebenen Varianten der Erfindung kombinierbar.
    • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Bahnanlage mit ihren Wirkzusammenhängen zwischen den zum Einsatz kommenden Funktionskomponenten schematisch.
    • Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Rechenumgebung für die Vorrichtung gemäß Figur 1 als Blockschaltbild der einzelnen Funktionskomponenten und der zwischen diesen ausgebildeten Schnittstellen, wobei einzelne Recheninstanzen Programmmodule ausführen, die jeweils in einem oder mehreren der beispielhaft dargestellten Computer ablaufen können und wobei die gezeigten Schnittstellen demgemäß softwaretechnisch in einem Computer oder hardwaretechnisch zwischen verschiedenen Computern ausgeführt sein können.
    • Figur 3 und Figur 4 zeigen schematische Beispiele für Bilder eines Gleisabschnittes an einem Bahnsteig, die einander überlappen bzw. aneinander angrenzen, in einer Aufsicht von oben.
    • Figur 5 zeigt schematisch ein Bild mit einem Zentralbereich und einem Randbereich und Menschen als Hindernissen in dreidimensionaler Darstellung schematisch.
    • Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm, wobei die gezeigten Verfahrensschritte einzeln oder in Gruppen durch Programmmodule verwirklicht sein können und wobei die Recheninstanzen und Schnittstellen gemäß Figur 2 beispielhaft angedeutet sind.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht betreffender Begriffe sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechtsidentität gleichermaßen umfasst.
  • Gemäß Figur 1 ist ein Bahnsteig BS und ein Gleis GL, auf dem ein Fahrzeug FZ in den Bahnsteig BS einfährt, dargestellt. Weiterhin gibt es eine Leitzentrale LZ, in der beispielsweise ein aktueller Ist-Fahrplan überwacht werden kann. Zwischen der Leitzentrale LZ, dem Fahrzeug FZ und dem Bahnsteig BS ist eine Kommunikation mittels Antennen AT über eine fünfte Schnittstelle S5, eine sechste Schnittstelle S6 und eine siebente Schnittstelle S7 möglich.
  • Der Bahnsteig BS ist mit einem ersten Sensor SN1, einem zweiten Sensor SN2, einem dritten Sensor SN3 und einem vierten Sensor SN4 ausgestattet, bei denen sich es bei dem Beispiel gemäß Figur 1 um Überwachungskameras handelt. Diese überwachen einen Gleisabschnitt STA des Gleises GL, der sich vor dem Bahnsteig BS befindet. Wenn ein lebendiges Hindernis HD1 in Form eines Menschen oder ein unbelebtes Hindernis HD2 in Form eines Objektes auf dem Gleis GL befinden, wird dies durch die Sensoren erfasst.
  • Eine Rechenumgebung RU, in der das erfindungsgemäße Verfahren abläuft, kann einer gemeinsamen Betrachtung von Figur 1 und Figur 2 entnommen werden. Die zum Einsatz kommenden Recheninstanzen und Funktionskomponenten interagieren durch Schnittstellen miteinander. Zu erkennen ist, das auf dem Bahnsteig BS ein erster Computer CP1 (vergleiche Figur 2) mit den Sensoren kommuniziert. In der Leitzentrale LZ kommt ein dritter Computer CP3 zum Einsatz und im Fahrzeug FZ ist ein zweiter Computer CP2 vorgesehen. Selbstverständlich können die durch die Leitzentrale LZ den Bahnsteig BS und den Fahrzeug FZ gebildeten Recheninstanzen auch mehrere Computer enthalten, von denen die in Figur 2 dargestellten lediglich beispielhaft zur Darstellung der Kommunikationsverbindungen dienen.
  • Gemäß Figur 2 sind die jeweils Recheninstanzen bildenden Computer und Sensoren näher dargestellt. Bei dem ersten Computer CP1 ist ein erster Prozessor PR1 mit einer ersten Speichereinheit SE1 durch eine elfte Schnittstelle S11 verbunden. Bei dem zweiten Computer CP2 ist ein zweiter Prozessor PR2 mit einer zweiten Speichereinheit SE2 durch eine zwölfte Schnittstelle S12 verbunden. Bei dem dritten Computer CP3 ist ein dritter Prozessor PR3 mit einer dritten Speichereinheit SE3 durch eine 13. Schnittstelle S13 verbunden. Bei dem ersten Sensor SN1 ist ein fünfter Prozessor PR5 mit einer fünften Speichereinheit SE5 durch eine 15. Schnittstelle S15 verbunden. Bei dem zweiten Sensor SN2 ist ein sechster Prozessor PR6 mit einer sechsten Speichereinheit SE6 durch eine 16. Schnittstelle S16 verbunden. Bei dem dritten Sensor SN3 ist ein siebenter Prozessor PR7 mit einer siebenten Speichereinheit SE7 durch eine 17. Schnittstelle S17 verbunden. Bei dem vierten Sensor SN4 ist ein achter Prozessor PR8 mit einer achten Speichereinheit SE8 durch eine 18. Schnittstelle S18 verbunden.
  • Einer Kombination aus Figur 1 und Figur 2 kann folgendes entnommen werden. Durch eine erste Schnittstelle S1 sind der fünfte Prozessor PR5 des ersten Sensors SN1 und der erste Prozessor PR1 des ersten Computers CP1 miteinander verbunden. Durch eine zweite Schnittstelle S2 sind der sechste Prozessor PR6 des zweiten Sensors SN2 und der erste Prozessor PR1 des ersten Computers CP1 miteinander verbunden. Durch eine dritte Schnittstelle S3 sind ein der siebente Prozessor PR7 des dritten Sensors SN3 und der erste Prozessor PR1 des ersten Computers CP1 miteinander verbunden. Durch eine vierte Schnittstelle S4 sind der achte Prozessor PR8 des vierten Sensors SN4 und der erste Prozessor PR1 des ersten Computers CP1 miteinander verbunden. Durch die fünfte Schnittstelle S5 sind der erste Prozessor PR1 und der zweite Prozessor PR2 miteinander verbunden. Durch die sechste Schnittstelle S6 sind zweite Prozessor PR2 und der dritte Prozessor PR3 miteinander verbunden. Durch die siebente Schnittstelle S7 sind der erste Prozessor PR1 und der zweite Prozessor PR2 miteinander verbunden.
  • Ist im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung nur von Computern, Prozessoren, Speichereinheiten, Sensoren, Bildern oder Schnittstellen die Rede, beziehen sich die Angaben allgemein auf alle der vorstehend im Einzelnen benannten Computer, Prozessoren, Speichereinheiten, Sensoren, Bildern und weiteren Funktionskomponenten, die verbunden durch die Schnittstellen zur Bildung der Rechenumgebung RU beitragen.
  • In den Figuren 3 und 4 lässt sich schematisch der Bahnsteig BS erkennen, durch dessen Länge der Gleisabschnitt STA auf dem Gleis GL definiert ist. Dieser Gleisabschnitt STA lässt sich in mehreren Bildern B1 ... B9 darstellen, wobei der tatsächliche Rand der durch die Sensoren aufgenommenen Oririnalbilder in den Figuren drei und vier nicht dargestellt ist. Es wird deutlich, dass aufgrund eines Bildwinkels a, der sich für die Sensoren ergibt, ein größeres Originalbild durch die Sensoren aufgenommen wird, als in Figur 3 und 4 angedeutet. Interessant ist jedoch jeweils nur der als Bild dargestellte Ausschnitt des Originalbildes, der zur Überwachung des Gleisabschnittes STA geeignet ist. Algorithmen zur Auswahl des entsprechenden Ausschnitts im Originalbild und zur Entzerrung des so erhaltenen Bildes sind an sich bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher erläutert. Die Bilder B1 ... B9 werden mit Hilfe der Sensoren SN1 ... SN9 erzeugt (somit sind zusätzlich ein fünfter Sensor SN5, ein sechster Sensor SN6, ein siebenter Sensor SN7, ein achter Sensor SN8, und ein neunter Sensor SN9 vorgesehen, welche genauso aufgebaut sind, wie die in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Sensoren).
  • In Figur 3 bilden das erste Bild B1, das dritte Bild B3, das fünfte Bild B5 und das siebente Bild B7 eine erste Gruppe sowie das zweite Bild B2, das vierte Bild B4 und das sechste Bild B6 eine zweite Gruppe. Die benachbarten Bilder in der ersten Gruppe und die benachbarten Bilder in der zweiten Gruppe stoßen jeweils mit ihren relevanten Bildausschnitten direkt aneinander. Somit ist sowohl durch die erste Gruppe von Bildern als auch durch die zweite Gruppe von Bildern eine vollständige Überwachung des Gleisabschnittes STA möglich. Dadurch entsteht Redundanz, jeder interessierende Punkt auf dem Gleisabschnitt STA wird daher in zwei Bildern abgebildet. Dabei überlappen sich die Bilder aus der ersten Gruppe und die Bilder aus der zweiten Gruppe jeweils zur Hälfte.
  • In Figur 4 bilden das erste Bild B1, das vierte Bild B4 und das siebente Bild B7 eine erste Gruppe sowie das zweite Bild B2, das fünfte Bild B5 und das sechste Bild B6 eine zweite Gruppe sowie das dritte Bild B3, das sechste Bild B6, und das neunte Bild eine dritte Gruppe. Hierdurch wird jede Stelle des Gleisabschnittes STA in drei Bildern dargestellt. Anders als in Figur 3 überlappen sich die Bilder gemäß Figur 4 nicht. Dies ist der Grund, dass die Darstellung der Bilder 1-3, der Bilder 4-6 und der Bilder 7-9 genau übereinanderliegen und daher in Figur 4 nicht einzeln zu erkennen sind. Um für die übereinander liegenden Bilder je einer Gruppe immer denselben Bildausschnitt α zu erhalten, sind jeweils der erste Sensor SN1, der zweite Sensor SN2 und der dritte Sensor SN3 sowie der vierte Sensor SN4, der fünfte Sensor SN5 und der sechstes Sensor SN6 sowie der siebente Sensor SN7, der achte Sensor SN8 und der neunte Sensor SN9 an einer Stelle des Bahnsteigs BS angeordnet.
  • In Figur 5 ist eines der in Figur 3 und 4 dargestellten Bilder dreidimensional (und damit vor einer Entzerrung) dargestellt. Es wird deutlich, dass sich das Bild in verschiedene Bereiche aufteilen lässt, nämlich in einen Zentralbereich ZB sowie einen Randbereich RB. Der Randbereich RB grenzt außen an den Zentralbereich ZB an, muss diesen jedoch nicht vollständig umgeben (auch wenn dies in dem gemäß Figur 5 dargestellten Beispiel der Fall ist). Vielmehr lässt sich der Randbereich RB wiederum in mehrere Segmente aufteilen, von denen nicht alle in dem Bild realisiert werden müssen. Es gibt ein bahnsteigseitiges Randsegment BRS sowie ein in dem Bahnsteig BS abgewandtes Randsegment ARS. Diese beiden Randsegmente verlaufen parallel zur Bahnsteigkante. Außerdem gibt es zwei übergangsseitige Randsegmente URS, die im rechten Winkel zur Bahnsteigkante ausgerichtet sind. Die übergangsseitigen Randsegmente URS definieren einen Grenzbereich, innerhalb dessen benachbarte Bilder, die eigentlich nahtlos ineinander übergehen sollen, überschneiden dürfen. Daher werden diese Randsegmente als übergangsseitige Randsegmente URS bezeichnet. Sie definieren sozusagen einen Toleranzbereich bei der Ausrichtung der Bilder, die sich nicht weiter überlappen dürfen als die Breite des übergangsseitigen Randsegmente URS es vorgibt. Der Toleranzbereich ist vorzugsweise so bemessen, dass vorgegebene zu erkennende Hindernisse größer sind (vorzugsweise mindestens doppelt so groß), als die Breite des den Toleranzbereich definierenden übergangsseitigen Randsegmentes URS, gemessen parallel zur Bahnsteigkante.
  • In Figur 5 sind außerdem zwei Personen dargestellt, die lebendige Hindernisse HD1 bilden können. Es ist zu erkennen, dass eine der Personen mitten im Zentralbereich ZB steht. Die andere Person steht an der Bahnsteigkante und hält den Arm über die Bahnsteigkante hinaus, so dass dieser sich im bahnsteigseitigen Randsegment BRS befindet. Daher soll die Person im Zentralbereich ZB ein Alarmsignal auslösen, um den Zugverkehr am Bahnsteig BS zu unterbrechen, während die Person auf der Bahnsteigkante lediglich ein Warnsignal auslösen soll, um zum Beispiel die Aufmerksamkeit des Zugführers zu erhöhen.
  • In Figur 5 ist auch schematisch dargestellt, wie die Beurteilung durch einen Algorithmus computergestützt erfolgen kann. Die lebendigen Hindernisse HD1 werden mittels Bildverarbeitung durch einen umhüllenden Körper UKP umgeben, in den diese jeweils hineinpassen. Im Beispiel gemäß Figur 5 handelt es sich bei den umhüllenden Körpern UKP um je einen Zylinder. Nun ist es möglich, eine Projektion PRJ des umhüllenden Körpers UKP auf das Bild und somit den Untergrund auszuführen. Diese ist in Figur 5 schraffiert dargestellt. Mittels der Projektion PRJ kann der Algorithmus eine Bewertung vornehmen, wo sich das Hindernis befindet. Nämlich, wie in Figur 5 dargestellt, in dem einen Fall mit der ganzen Projektionsfläche PRJ vollständig in dem Zentralbereich ZB und in dem anderen Fall lediglich mit einem Teil der Projektionsfläche PRJ in dem bahnsteigseitigen Randbereich RB.
  • Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft, wie im Flussdiagramm gemäß Figur 3 dargestellt, schrittweise erläutert werden, die von Funktionskomponenten und Recheninstanzen gemäß Figur 1 und 2 durchgeführt werden können. Rechnergestützte Schritte erfolgen in den nicht näher dargestellten Prozessoren.
  • In einem ersten Schritt 1 erfolgt der Start des Verfahrens (kurz: START).
  • In einem zweiten Schritt 2 erfolgt die Erfassung des Gleisabschnitts STA mithilfe der Sensoren (kurz: SCN). Hierbei kann bereits eine Bildverarbeitung erfolgen, um relevante Bilder aus den durch die Sensoren erzeugten Originalbilder zu erhalten (Auswahl von Bildausschnitten, gegebenenfalls Entzerrung). Es können aber auch die Originalbilder verwendet werden.
  • In einem dritten Schritt 3 erfolgt eine Analyse der mit Hilfe der Sensoren erzeugten Bilder (kurz: ANL), um Hindernisse auf dem Gleisabschnitt STA zu erkennen. Gegebenenfalls können hierbei umhüllende Körper und Projektionsflächen erzeugt werden (vergleiche Figur fünf).
  • In einem vierten Schritt 4 erfolgt eine Abfrage, ob ein Hindernis auf dem Gleisabschnitt STA erkannt wurde (kurz: OBS). Ist dies nicht der Fall, erfolgt eine Rekursion und es wird der Schritt 2 wiederholt. Ist dies jedoch der Fall, geht es weiter mit Schritt 5. Zu dem Zweck einer Hinderniserkennung werden in an sich bekannter Weise rechnergestützt die Bilder einer Bildverarbeitung unterzogen und die Bildinhalte mit Blick auf das Vorhandensein von Hindernissen analysiert (Anwendung bekannter Algorithmen zur Bildverarbeitung).
  • In einem fünften Schritt 5 erfolgt eine weitere Abfrage, ob das erkannte Hindernis in einem Zentralbereich ZB des Bildes erkannt wurde (kurz: CEN?). Im Rahmen der Bildbearbeitung wird somit ein Bereich in dem Bild definiert, der als Zentralbereich ZB interpretiert wird. Wenn das Objekt zumindest teilweise im Zentralbereich ZB des Bildes ausgemacht wird, besteht eine Kollisionsgefahr von einfahrenden Zügen mit dem Hindernis, und es wird mit Schritt 7 fortgefahren. Wenn das Hindernis nicht in dem Zentralbereich ZB des Bildes erkannt wurde, bedeutet dies, dass das Hindernis vollständig in einem Randbereich RB des Bildes liegt, wobei der Randbereich RB sich nahtlos außen an den Zentralbereich ZB anschließt, und es geht weiter mit Schritt 6. Somit ergänzen sich der Zentralbereich ZB und der Randbereich RB des Bildes zu dem Auswertungsbereich im Bild, wobei der Auswertungsbereich nicht den kompletten Bildinhalt umfassen muss, wenn die Originalbilder verwendet werden. In den Originalbildern können nämlich auch Bestandteile enthalten sein, welche nicht auf Hindernisse untersucht werden müssen (beispielsweise ein Hintergrund hinter dem Gleisabschnitt STA oder der Vordergrund des Bahnsteigs BS, der außerhalb eines Sicherheitsabstandes von der Bahnsteigkante entfernt liegt). Diese werden dann nicht untersucht.
  • In einem sechsten Schritt 6 erfolgt die Erzeugung eines Warnsignals und die Ausgabe des Warnsignals bzw. dessen Weiterverarbeitung in einem rechnergestützten Prozess (kurz: WRN). Dabei führt das Warnsignal nicht zu einer Unterbrechung des Zugverkehrs, weil keine unmittelbare Kollisionsgefahr besteht. Beispielsweise könnte das Warnsignal aber für einen Zugführer eines einfahrenden Zuges im Fahrstand ausgegeben werden, damit dieser in Bremsbereitschaft geht. Daher erfolgt auch eine Rekursion zum Schritt 2, d. h., dass weitere Bilder von dem Gleisabschnitt STA erzeugt werden.
  • In einem siebenten Schritt 7 erfolgt eine weitere Abfrage, ob es sich bei dem erkannten Hindernis um einen Zug handelt (kurz: TRN?). Ein Zug ist gewöhnlich nicht als Hindernis zu interpretieren, weil es zum normalen Bahnbetrieb gehört, dass Züge an einem Bahnsteig BS vorfahren. In diesem Fall geht es weiter mit Schritt 11. Um sicherzugehen, dass der Zug planmäßig am Bahnsteig BS vorfahren darf, kann ein in Figur 6 nicht dargestellter Abgleich mit einem Fahrplan, insbesondere einem aktuellen Ist-Fahrplan zum Beispiel in der Leitzentrale LZ über die erste Schnittstelle S1 erfolgen. Wenn der Zug nicht planmäßig am Bahnsteig BS zu erwarten ist, kann ein Hindernissignal erzeugt werden, weil der unplanmäßige Zug für einen planmäßigen Zug ein Hindernis darstellen könnte.
  • Wenn kein Zug erkannt werden konnte, bedeutet dies, dass es sich um ein anderes Hindernis handelt. Es besteht eine akute Kollisionsgefahr mit dem Hindernis. In diesem Fall geht es weiter mit Schritt 8. In diesem achten Schritt 8 erfolgt die Erzeugung eines Warnsignals, welches ausgegeben oder rechnerisch gestützt verarbeitet werden kann. (kurz: ALT).
  • In einem neunten Schritt 9 erfolgt die Durchführung einer Sicherheitsmaßnahme (kurz: MSR). Diese kann beispielsweise darin bestehen, dass der Zug zwangsgebremst wird. Auch nachfolgende Züge müssen eventuell angehalten werden. Die Ableitung der Maßnahmen ist an sich bekannt und bedarf im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung daher keiner weiteren Erläuterung.
  • In einem zehnten Schritt 10 erfolgt ein Beenden des Verfahrens (kurz: STOP). Wenn der Zugbetrieb wieder aufgenommen wird, kann auch das Verfahren mit Schritt 1 wieder gestartet werden.
  • In einem elften Schritt 11 erfolgt die Abarbeitung einer Testroutine (kurz: TST). Diese Testroutine dient einer Ausfalloffenbarung für die Kameras und erhöht somit vorteilhaft das Sicherheitsniveau beim Ablauf des Verfahrens. Fehler im Ablauf des Verfahrens können auf diese Weise früh erkannt werden und beispielsweise zur Einleitung von Wartungsmaßnahmen genutzt werden, wobei der Betrieb wegen der Redundanz bei den eingesetzten Sensoren weiter laufen kann. Die Testroutine kann parallel zum Ablauf des Verfahrens gestartet werden, weswegen auch eine Rekursion zum Schritt zwei erfolgt.
  • In einem zwölften Schritt 12 erfolgt eine Abfrage, ob die Zahl m der insgesamt durch alle Sensoren gefundenen Hindernisse geteilt durch die Redundanz n (bei einfacher Überlappung ist n = 1 usw.) eine natürliche Zahl N ergibt (kurz: m/n=N?). Ist dies der Fall, so ist es ein Hinweis darauf, dass alle Sensoren das Hindernis abgebildet haben. Natürlich könnten zwei Sensoren auf einmal ausgefallen sein, wobei dies nicht auffallen würde. Allerdings ist dieser Fall sehr viel unwahrscheinlicher, als dass ein Sensor ausfällt, weswegen die Abfrage die Sicherheit beim Ablauf des Verfahrens bereits wesentlich erhöht. Eine weitere Maßnahme ist nicht erforderlich.
  • Wenn das Ergebnis jedoch keine natürliche Zahl ist, ist dies ein Hinweis darauf, dass ein Sensor fehlerhafte Ergebnisse erzielt hat oder ausgefallen ist. In einem 13. Schritt 13 erfolgt daher die Ausgabe eines Fehlersignals (kurz: ERR). Dieses Fehlersignal könnte beispielsweise verwendet werden, um die Wartung der Anlage zu initiieren. Wenn ein höheres Sicherheitsniveau verlangt wird, kann das Fehlersignal auch zum Anlass genommen werden, das Verfahren und den Zugbetrieb anzuhalten (nicht dargestellt).
    • Bezugszeichenliste
    • ARS
    abgewandtes Randsegment
    AT
    Antennen
    B1
    erstes Bild
    B2
    zweites Bild
    B3
    drittes Bild
    B4
    viertes Bild
    B5
    fünftes Bild
    B6
    sechstes Bild
    B7
    siebentes Bild
    BRS
    bahnsteigseitiges Randsegment
    BS
    Bahnsteig
    CP1
    erster Computer
    CP2
    zweiter Computer
    CP3
    dritter Computer
    FZ
    Fahrzeug
    GL
    Gleis
    HD1
    lebendiges Hindernis
    HD2
    unbelebtes Hindernis
    LZ
    Leitzentrale
    RB
    Randbereich
    PR1
    erster Prozessor
    PR2
    zweiter Prozessor
    PR3
    dritter Prozessor
    PR5
    fünfter Prozessor
    PR6
    sechster Prozessor
    PR7
    siebenter Prozessor
    PR8
    achter Prozessor
    PRJ
    Projektion
    RU
    Rechenumgebung
    S1
    erste Schnittstelle
    S11
    elfte Schnittstelle
    S12
    zwölfte Schnittstelle
    S13
    13. Schnittstelle
    S15
    15. Schnittstelle
    S16
    16. Schnittstelle
    S17
    17. Schnittstelle
    S18
    18. Schnittstelle
    S1
    erste Schnittstelle
    S2
    zweite Schnittstelle
    S3
    dritte Schnittstelle
    S4
    vierte Schnittstelle
    S5
    fünfte Schnittstelle
    S6
    sechste Schnittstelle
    S7
    siebente Schnittstelle
    SE1
    erste Speichereinheit
    SE2
    zweite Speichereinheit
    SE3
    dritte Speichereinheit
    SE5
    fünfte Speichereinheit
    SE6
    sechste Speichereinheit
    SE7
    siebente Speichereinheit
    SE8
    achte Speichereinheit
    SN1
    erster Sensor
    SN2
    zweiter Sensor
    SN3
    dritter Sensor
    SN4
    vierter Sensor
    SN5
    fünfter Sensor
    SN6
    sechster Sensor
    SN7
    siebenter Sensor
    SN8
    achter Sensor
    SN9
    neunter Sensor
    STA
    Gleisabschnitt
    UKP
    umhüllende Körper
    URS
    übergangsseitige Randsegmente
    ZB
    Zentralbereich

Claims (12)

  1. Verfahren zum Überwachen eines an einem Bahnsteig (BS) gelegenen Gleisabschnitts (STA) bei dem zum Überwachen der Gleisabschnitt (STA) von mehreren bildgebenden Sensoren erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die Sensoren derart auf den Gleisabschnitt (STA) ausgerichtet sind, dass Bilder mit einer Überlappung erzeugbar sind, wobei infolge der Überlappung jeder Ort des Gleisabschnitts (STA) in mindestens zwei Bildern vorhanden ist,
    b) die erzeugten Bilder rechnergestützt auf Hindernisse im Gleisabschnitt (STA) hin analysiert werden,
    c) ein auf das Vorhandensein eines Hindernisses hinweisendes Signal erzeugt wird, wenn ein Hindernis durch das Analysieren erkannt wurde,
    d) ein auf einen Fehler hinweisendes Signal erzeugt wird, wenn das Hindernis durch das Analysieren nur einmalig erkannt wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sensoren entweder einer ersten Gruppe von Sensoren oder einer zweiten Gruppe von Sensoren angehört, wobei die erzeugten Bilder der ersten Gruppe jeweils in einem Grenzbereich mit jeweils benachbarten Bildern aneinandergrenzen und die erzeugten Bilder der zweiten Gruppe ebenfalls jeweils in einem Grenzbereich jeweils mit benachbarten Bildern aneinandergrenzen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bild in einen Zentralbereich (ZB) und in einen diesen Zentralbereich (ZB) zumindest teilweise umgebenden Randbereich (RB) aufgeteilt wird, wobei
    e) als Hindernissignal ein Warnsignal erzeugt wird, wenn ein Hindernis in dem Randbereich (RB) erkannt wurde und
    f) als Hindernissignal ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn ein Hindernis im Zentralbereich (ZB) erkannt wurde.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren derart auf den Gleisabschnitt (STA) ausgerichtet werden, dass sich die jeweiligen Randbereiche (RB) der Bilder zwischen den jeweiligen Zentralbereichen (ZB) der Bilder und der Bahnsteigkante erstrecken.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Randbereich (RB) mindestens ein Vektor definiert wird, der eine Richtung angibt, in die sich ein Hindernis in den durch das Bild abgedeckten Teil des Gleisabschnittes (STA) hinein bewegen kann.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gefundene Hindernisse durch eine rechnergestützte Verarbeitung der Bilddaten durch einen umhüllenden Körper (UKP) ergänzt werden, und
    g) das Volumen des Körpers berechnet wird und
    h) die Lage einer Projektion (PRJ) des Körpers auf den Gleisabschnitt (STA) berechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Testroutine durchgeführt wird, wenn sich auf dem Gleisabschnitt (STA) ein Fahrzeug (FZ) befindet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung der Testroutine überprüft wird, ob als Objekt das Fahrzeug (FZ) erkannt wurde.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung der Testroutine
    i) gezählt wird, wie oft alle Sensoren das Objekt als Fahrzeug (FZ) erkannt haben, wobei m die Zahl der Erkennungen des Fahrzeugs (FZ) ist,
    j) nur dann ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn die Zahl m kein Vielfaches einer Zahl n ist, wobei infolge der Überlappung jeder Ort des Gleisabschnitts (STA) in der Zahl von n Bildern vorhanden ist.
  10. Bahnanlage mit einem Bahnsteig (BS) und einem an diesem liegenden Gleisabschnitt (STA), wobei in der Bahnanlage eine Vielzahl von bildgebenden Sensoren zur Überwachung des Gleisabschnitts (STA) installiert sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bahnanlage eine Rechenumgebung (RU) aufweist, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Computerprogrammprodukt, enthaltend Programmbefehle, die durch eine Rechenumgebung (RU) ausführbar sind, derart, zumindest die Schritte b), c) und d) des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9 ausgeführt wird.
  12. Computerlesbares Speichermedium, enthaltend Daten, welche als Datensätze vom Speichermedium gespeichert werden, derart, dass die Datensätze das Computerprogrammprodukt nach dem letzten voranstehenden Anspruch ausführbar machen.
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