Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines spurgebundenen Fahrzeugs mit einer Vorrichtung der erweiterten Realität sowie eine Vorrichtung der erweiterten Realität und ein spurgebundenes Fahrzeug mit einer Vorrichtung der erweiterten Realität.
Technischer Hintergrund
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Moderne spurgebundene Fahrzeuge, beispielsweise Schienenfahrzeuge des Personenverkehrs, können inzwischen über ein Geschwindigkeitsregelsystem für den gezielten Halt, beispielsweise an einem Bahnsteig, verfügen. Insbesondere ältere spurgebundene Fahrzeuge sind seltener mit einem solchen Geschwindigkeitsregelsystem für den gezielten Halt ausgerüstet. Wird jedoch ein vorgegebener Haltebereich nicht eingehalten, kann es vorkommen, dass nicht sämtliche Einstiegstüren des spurgebundenen Fahrzeugs nutzbar sind, da sie nicht vom Bahnsteig aus erreichbar sind. Dies kann ein Gefahrenpotential für die Fahrgäste darstellen. Entsprechend werden die Einstiegstüren nur selektiv freigegeben, also die Einstiegstüren, die sich nicht am Bahnsteig befinden, bleiben gesperrt und/oder die Position des spurgebundenen Fahrzeugs zum Bahnsteig wird nochmals korrigiert. Beides führt zu einer signifikanten Verlängerung der Ein- und Ausstiegszeiten. Zwar kann eine streckenseitige Beschilderung zum Haltepunkt vorgesehen sein, doch unterschiedliche spurgebundene Fahrzeuge unterscheiden sich in ihrer Bremscharakteristik, wodurch Erfahrungen aus anderen Fahrzeugen nicht unmittelbar übertragbar sind und somit der optimale Haltepunkt auch von erfahrenen Fahrzeugführern verpasst werden kann.
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Zum assistieren Fahren sind Vorrichtungen der erweiterten Realität, sogenannte Augmented-Reality-Systeme bekannt geworden, wie beispielsweise Head-up-Displays oder Datenbrillen.
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Die Offenlegungsschriften
EP 3 974 284 A1 und
EP 4 052 990 A1 offenbaren ein solches Verfahren und eine Anordnung zur Darstellung von in eine reale Umgebung eingebetteten virtuellen Objekten für ein Schienenfahrzeug.
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Die Offenlegungsschrift
EP 3 079 966 A1 lehrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung und Darstellung eines voraussichtlichen zukünftigen Aufenthaltsorts eines Schienenfahrzeugs. Dieser kann anhand von einem Bewegungszustand des Fahrzeugs, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung, Fahrtrichtung, ermittelt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs des Personenverkehrs, weiter zu vereinfachen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Durch den optischen Vergleich zwischen der ermittelten Ziel-Haltelinie und der ermittelten prognostizierten Haltelinie ist es dem Fahrzeugführer des spurgebundenen Fahrzeugs einfach möglich, ein gezieltes Halten des spurgebundenen Fahrzeugs durch Regeln der Geschwindigkeit des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere durch Regeln einer Abbremsung des spurgebundenen Fahrzeugs, zu bewirken. Somit kann eine Halteposition erreicht werden, an der sich alle Einstiegstüren in einem nutzbaren Bereich eines Bahnsteigs befinden. Die Erfindung lässt sich leicht in bestehende Fahrzeuge integrieren, ohne dass eine Neuzulassung notwendig ist, da es sich lediglich um ein Assistenzsystem ohne direkten Zugriff auf Fahrzeugfunktionen handelt und der Fahrzeugführer weiterhin für die Fahrzeugsteuerung verantwortlich ist. Dennoch wird durch die Erfindung der Fahrzeugführer entlastet.
Ausgestaltungen der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines spurgebundenen Fahrzeugs des Personenverkehrs, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Vorrichtung der erweiterten Realität (Augmented-Reality-System) umfasst folgende Verfahrensschritte:
- Ermitteln zumindest einer Ziel-Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug, insbesondere für ein spurgebundenes Fahrzeug des Personenverkehrs, insbesondere für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, im Fahrbetrieb des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere bei der Zufahrt zu einer Haltestelle und/oder bei der Einfahrt in eine Haltestelle, und Darstellen zumindest der ermittelten Ziel-Haltelinie auf einer Anzeige der Vorrichtung der erweiterten Realität;
- Ermitteln einer prognostizierten Haltelinie in Abhängigkeit zumindest einer momentanen Geschwindigkeit, insbesondere eines Geschwindigkeitsverlaufs, des spurgebundenen Fahrzeugs, an welcher prognostizierten Haltelinie das spurgebundene Fahrzeug bei der momentanen Geschwindigkeit, insbesondere bei dem Geschwindigkeitsverlauf, zu einem vollständigen Halt kommen würde und Darstellen der ermittelten prognostizierten Haltelinie auf der Anzeige der Vorrichtung der erweiterten Realität.
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Daten zu einem momentanen Geschwindigkeitsverlaufs des spurgebundenen Fahrzeugs umfassen zumindest Daten betreffend die momentane Geschwindigkeit und die momentane Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der erweiterten Realität (Augmented-Reality-System) ist eingerichtet zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und hierfür die zur Ausführung des jeweiligen Verfahrensschritts geeigneten Mittel. Es umfasst wenigstens eine Anzeige zur Darstellung von Informationen, insbesondere zur Darstellung zumindest der ermittelten Ziel-Haltelinie und der ermittelten prognostizierten Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug, insbesondere in Bezug zu einer Umgebung des spurgebundenen Fahrzeugs.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung der erweiterten Realität ein Projektor oder ein Head-Up-Display für einen Führerstand des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere des Schienenfahrzeugs des Personenverkehrs. Gemäß einer weiteren Weiterbildung handelt es sich bei der Vorrichtung der erweiterten Realität um eine Datenbrille für einen Fahrzeugführer des spurgebundenen Fahrzeugs.
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Ein erfindungsgemäßes spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, umfasst einen Führerstand und wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung der erweiterten Realität (Augmented-Reality-System), insbesondere in dem Führerstand des spurgebundenen Fahrzeugs. Der Projektor oder das Head-Up-Display können weitergebildet in den Führerstand des spurgebundenen Fahrzeugs integriert sein. Die Datenbrille kann ausgebildet sein zur Verwendung durch den Fahrzeugführer des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere im Führerstand des spurgebundenen Fahrzeugs.
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Zum Ermitteln der Ziel-Haltelinie und/oder der prognostizierte Haltelinie kann die Vorrichtung der erweiterten Realität weitergebildet eine Recheneinheit, beispielsweise in Form eines Mikrocomputers, aufweisen.
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Zunächst wird eine Ziel-Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug ermittelt, insbesondere mittels der Vorrichtung der erweiterten Realität. Dies kann weitergebildet anhand von Daten über eine vorgegebene Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug erfolgen. Die vorgegebene Haltelinie kann abhängig von der Länge des spurgebundenen Fahrzeugs, der Anzahl und/oder der Position der Einstiegstüren des spurgebundenen Fahrzeugs vorgegeben sein. Darüber hinaus kann die Ziel-Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug in Abhängigkeit von Daten über eine Haltestelle, insbesondere einen Bahnsteig, für das spurgebundene Fahrzeug ermittelt werden, an welcher Haltestelle, insbesondere an welchem Bahnsteig, das spurgebundene Fahrzeug halten soll. Diese Daten können in einer Datenbank des spurgeführten Fahrzeugs gespeichert sein. Die Datenbank kann also Daten zur Strecke des spurgeführten Fahrzeugs und zur Haltestelle für das spurgeführte Fahrzeug enthalten, beispielsweise in Form einer digitalen Karte, sowie auch Daten über das spurgeführte Fahrzeug selbst, insbesondere zu den Maßen des spurgeführten Fahrzeugs, aber auch zur Antriebs- und insbesondere Bremsleistung des spurgeführten Fahrzeugs oder zum momentanen Gewicht des spurgeführten Fahrzeugs oder zu anderen aktuellen Zuständen des spurgeführten Fahrzeugs.
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Anschließend wird eine prognostizierte Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug in Abhängigkeit zumindest eines momentanen Geschwindigkeitsverlaufs des spurgebundenen Fahrzeugs ermittelt, an der das spurgebundene Fahrzeug bei dem momentanen Geschwindigkeitsverlauf zu einem vollständigen Halt kommen würde. Weitergebildet wird die prognostizierte Haltelinie in zusätzlicher Abhängigkeit von Daten
- zu einer momentanen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs, und/oder
- zu einer momentanen Stellung zumindest eines Steuerungselements zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremsleistung des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrhebel-Stellung, und/oder
- zu einer momentanen Position des spurgebundenen Fahrzeugs, und/oder
- zu einem Verlauf einer Strecke oder einer Spur für das spurgebundene Fahrzeug in Fahrtrichtung des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Gleisverlaufs eines Gleises des Schienenfahrzeugs vor dem Schienenfahrzeug, und/oder
- zu einer Trajektorie des spurgebundenen Fahrzeugs,
ermittelt.
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Eine entsprechend weitergebildete Vorrichtung der erweiterten Realität ist entsprechend weitergebildet zur Ermittlung der prognostizierten Haltelinie in zusätzlicher Abhängigkeit von Daten
- zu einer momentanen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs, und/oder
- zu einer momentanen Stellung zumindest eines Steuerungselements zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremsleistung des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrhebel-Stellung, und/oder
- zu einer momentanen Position des spurgebundenen Fahrzeugs, und/oder
- zu einem Verlauf einer Strecke oder einer Spur für das spurgebundene Fahrzeug in Fahrtrichtung des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Gleisverlaufs eines Gleises des Schienenfahrzeugs vor dem Schienenfahrzeug, und/oder
- zu einer Trajektorie des spurgebundenen Fahrzeugs.
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Hierzu kann das spurgebundene Fahrzeug entsprechende Sensoren zur Erfassung von Daten
- zu einer momentanen Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs, und/oder
- zu einer momentanen Stellung zumindest eines Steuerungselements zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremsleistung des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrhebel-Stellung, und/oder
- zu einer momentanen Position des spurgebundenen Fahrzeugs, und/oder
- zu eines Verlaufs einer Strecke oder einer Spur für das spurgebundene Fahrzeug in Fahrtrichtung des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere eines Gleisverlaufs eines Gleises des Schienenfahrzeugs vor dem Schienenfahrzeug, und/oder
- zu einer Trajektorie des spurgebundenen Fahrzeugs
umfassen. Daten über den Streckenverlauf des spurgebundenen Fahrzeugs können auch in der Datenbank des spurgebundenen Fahrzeugs gespeichert sein. Die momentane Position des spurgebundenen Fahrzeugs, beispielsweise mittels eines globalen Satellitennavigationssystems erfasst, kann mit dem Streckenverlauf des spurgebundenen Fahrzeugs abgeglichen werden.
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Darüber hinaus kann das spurgebundene Fahrzeug wenigstens eine Bereitstellungsvorrichtung zur Bereitstellung von Daten und Informationen, insbesondere der oben genannten erfassten Daten und/oder von in der Datenbank des spurgebundenen Fahrzeugs gespeicherten Daten zur Strecke und/oder zum spurgeführten Fahrzeug, für die Vorrichtung der erweiterten Realität aufweisen, beispielsweise eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer Kommunikationseinrichtung der Vorrichtung der erweiterten Realität. Die Vorrichtung der erweiterten Realität weist weitergebildet eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer Kommunikationseinrichtung des spurgebundenen Fahrzeugs auf. Die Kommunikationseinrichtungen weisen insbesondere zueinander komplementäre, physische oder virtuelle, Schnittstellen auf. Die Kommunikationseinrichtung der Vorrichtung der erweiterten Realität ist zumindest zum Empfang von Daten vom spurgeführten Fahrzeug ausgebildet. Die Kommunikationseinrichtung des spurgeführten Fahrzeugs ist zumindest zum Senden von Daten zur Kommunikationseinrichtung der Vorrichtung der erweiterten Realität ausgebildet.
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Ein Fahrhebel eines Schienenfahrzeugs kann auch als Fahr-Brems-Hebel bezeichnet werden, da er üblicherweise zur Steuerung der Antriebs- und Bremsleistung des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist.
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Die Ausgabe sowohl der ermittelten Ziel-Haltelinie als auch der ermittelten prognostizierten Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug erfolgt durch die Vorrichtung der erweiterten Realität auf einer Anzeige der Vorrichtung der erweiterten Realität, beispielsweise auf dem Head-up-Display oder auf der Datenbrille, insbesondere in Bezug zu einer Umgebung des spurgebundenen Fahrzeugs.
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Zur weiteren Unterstützung des Fahrzeugführers des spurgebundenen Fahrzeugs können gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens Bedienungsempfehlungen für das spurgebundene Fahrzeug bzw. für den Fahrzeugführer des spurgebundenen Fahrzeugs zur Bedienung des spurgebundenen Fahrzeugs, wie beispielsweise eine Fahrhebel-Stellung, ermittelt und auf der Anzeige der Vorrichtung der erweiterten Realität dargestellt werden, insbesondere um das Fahrzeug an der ermittelten Ziel-Haltelinie zum vollständigen Halt zu bringen. Wird den Bedienungsempfehlungen gefolgt wird somit die ermittelte Ziel-Haltelinie mit der ermittelten prognostizierten Haltelinie zusammengeführt. Die Bedienungsempfehlungen werden weitergebildet in Abhängigkeit der oben genannten erfassten Daten und/oder in Abhängigkeit der in der Datenbank des spurgebundenen Fahrzeugs gespeicherten Daten über die Strecke und/oder das spurgebundene Fahrzeug ermittelt.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird ein Ziel-Haltebereich für das spurgebundene Fahrzeug ermittelt, wobei der Ziel-Haltebereich die Ziel-Haltelinie umfasst. Der Ziel-Haltebereich weist in Fahrtrichtung des spurgebundenen Fahrzeugs aufeinanderfolgende Grenzen auf. Die Ziel-Haltelinie kann als optimale Ziel-Haltelinie in diesen Grenzen des Ziel-Haltebereichs liegen oder eine Grenze des Ziel-Haltebereich bilden.
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Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Zeichnung
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Fig. 1 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In Fig. 1 ist schematisch ein Ablaufdiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt a. wird eine Ziel-Haltelinie für das spurgebundene Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, in dessen Betrieb, insbesondere bei der Zufahrt zu einer Haltestelle und/oder bei der Einfahrt in eine Haltestelle ermittelt. Darüber hinaus wird zumindest anhand von Daten zu einem momentanen Geschwindigkeitsverlaufs des spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere anhand von Daten betreffend die momentane Geschwindigkeit und die momentane Beschleunigung des spurgebundenen Fahrzeugs, eine prognostizierte Haltelinie des spurgebundenen Fahrzeugs ermittelt, an der das spurgebundene Fahrzeug bei dem momentanen Geschwindigkeitsverlauf zu einem vollständigen Halt kommen würde.
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Anschließend werden im zweiten Verfahrensschritt b. beide ermittelten Haltelinien durch die Vorrichtung der erweiterten Realität einem Fahrzeugführer ausgegeben, insbesondere auf einer Anzeige der Vorrichtung der erweiterten Realität, insbesondere in Bezug auf die Umgebung des spurgebundenen Fahrzeugs, dargestellt.