EP4786306A1

EP4786306A1 - Verfahren und system zur hinderniserkennung während und nach der zugkupplung

Info

Publication number: EP4786306A1
Application number: EP25154596.8A
Authority: EP
Inventors: Andreas STEINGRÖVER
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2025-01-29
Filing date: 2025-01-29
Publication date: 2026-08-05
Also published as: US20260217292A1; CN122481804A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, System und eine Zugsteuerungsvorrichtung zur Erkennung von Hindernissen während sich ein automatisch gesteuerter aktiver Zug (1) einem passiven Zug (2) zum Kuppeln nähert. Das Verfahren verwendet mindestens einen ersten fahrzeugseitigen Sensor eines ersten Sensortyps zur Erkennung von Hindernissen, wenn der Abstand zwischen den Zügen über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Mindestens ein zweiter fahrzeugseitiger Sensor eines zweiten Sensortyps, der sich vom ersten Sensortyp unterscheidet, wird zur Erkennung von Hindernissen verwendet, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Das Verfahren ignoriert den ersten Sensor zur Erkennung von Hindernissen, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Das System umfasst den ersten und zweiten Sensor und eine Zugsteuerungsvorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens ausgelegt ist. Ein Computerprogrammprodukt mit Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens wird ebenfalls bereitgestellt.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von Hindernissen während und nach der Zugkupplung gemäß Anspruch 1, eine Zugsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, ein System zur Erkennung von Hindernissen während und nach der Zugkupplung gemäß Anspruch 11 und ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 15.

Technologischer Hintergrund

Zugsteuerungssysteme werden verwendet, um den Betrieb von Zügen in Eisenbahnnetzen zu steuern und zu automatisieren. Diese Systeme übernehmen typischerweise Funktionen wie Geschwindigkeitsregelung, Signalgebung, Streckenmanagement und Sicherheitsüberwachung. Mit dem Fortschritt der Eisenbahntechnologie haben sich Zugsteuerungssysteme weiterentwickelt, um komplexere Algorithmen und Sensoren zu integrieren und so Effizienz, Sicherheit und Automatisierungsfähigkeiten zu verbessern.
Ein wichtiger Entwicklungsbereich bei Zugsteuerungssystemen ist die automatisierte Kupplung zwischen Zugwagen. Die Kupplung erfordert eine präzise Ausrichtung und Verbindung zweier Zugwagen oder Lokomotiven, was eine sorgfältige Kontrolle der Zugbewegung und die Erkennung von Hindernissen im Kupplungsbereich erfordert. Traditionell hat sich die Kupplung stark auf menschliche Bediener verlassen, die den Prozess visuell überwachen und die Zugbewegungen steuern. Dieser manuelle Ansatz hat jedoch Einschränkungen in Bezug auf Präzision, Konsistenz und Sicherheit.
Das hier beschriebene Verfahren und System zur Erkennung von Hindernissen während der Zugkupplung kann auch auf Szenarien angewendet werden, in denen Zugwagen in unmittelbarer Nähe positioniert werden, ohne tatsächlich mechanisch gekuppelt zu werden. Dies umfasst Situationen wie das Parken von Zügen in einem Depot oder Bahnhof oder das Positionieren eines Zuges in der Nähe eines Prellbocks am Ende einer Strecke. In diesen Fällen umfasst der in dieser Anwendung verwendete Begriff "Kupplung" nicht nur den Prozess der mechanischen Verbindung von Zugwagen, sondern auch die kontrollierte Annäherung und präzise Positionierung von Zugwagen oder Zügen zueinander oder zu festen Strukturen, wobei die Aufrechterhaltung eines sicheren Abstands und die Erkennung potenzieller Hindernisse entscheidend sind, um Kollisionen zu verhindern und die betriebliche Effizienz zu gewährleisten.
Automatisierte Kupplungssysteme zielen darauf ab, manuelle Methoden zu verbessern, indem sie Sensoren und Steuerungsalgorithmen verwenden, um den Kupplungsprozess zu leiten. Diese Systeme setzen typischerweise verschiedene Arten von Sensoren ein, um die relativen Positionen der Zugwagen und mögliche Hindernisse zu erkennen. Gängige Sensortypen umfassen optische Sensoren, Radar, Lidar und Videokameras. Die Sensordaten werden von Steuerungsalgorithmen verarbeitet, um geeignete Zugbewegungen für eine sichere und präzise Kupplung zu bestimmen.
Bestehende automatisierte Kupplungssysteme stehen jedoch vor mehreren technischen Herausforderungen. Ein Hauptproblem ist die Schwierigkeit, eine zuverlässige Hinderniserkennung bei sehr geringen Abständen zwischen den Zugwagen zu erreichen. Viele Sensortypen, die für die Erkennung über größere Entfernungen gut funktionieren, werden in den letzten Phasen der Kupplung, wenn der Abstand zwischen den Wagen sehr klein ist, weniger effektiv oder unzuverlässig. Dies kann zu potenziellen Sicherheitsrisiken führen, wenn Hindernisse nicht erkannt werden.
Weiterhin wird der passive Zug, mit dem gekuppelt werden soll, auch als ein Hindernis erkannt, so dass der Kuppelvorgang durch die Steuerung zur Vermeidung einer Kollision mit einem Hindernis verhindert wird. Selbst für den Fall, dass die Sensoren zur Hinderniserkennung den passiven Zug auf Grund seiner Größe als solchen erkennen können, so ist doch das Erkennen eines weiteren echten Hindernisses typischerweise nur schwierig möglich.
Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Notwendigkeit präziser Abstandsmessungen mit der Robustheit gegenüber Umweltfaktoren wie Wetterbedingungen, Beleuchtung und Gleisgeometrie in Einklang zu bringen. Sensoren, die hochgenaue Abstandsdaten liefern, können anfällig für Störungen sein, während robustere Sensoren möglicherweise nicht die für die endgültige Kupplungsausrichtung erforderliche Präzision besitzen.
Darüber hinaus gibt es Herausforderungen bei der Entwicklung von Steuerungsalgorithmen, die reibungslos zwischen verschiedenen Sensoreingängen und Kupplungsphasen wechseln können, während gleichzeitig Sicherheit und Effizienz gewährleistet bleiben. Das System muss in der Lage sein, zuverlässig zu erkennen, wann zwischen Erkennungsmethoden für größere und kürzere Reichweiten umgeschaltet werden muss.
Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Hinderniserkennungssystem für die Zugkupplung benötigt wird, das eines oder mehrere dieser Probleme überwindet.
EP 2 537 731 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Messung des Abstands zwischen zwei öffentlichen Verkehrsfahrzeugen, die mechanisch gekuppelt oder entkuppelt werden können. Das System verwendet Videogeräte, um Muster oder Markierungen auf den Fahrzeugen zu erkennen, deren abgebildete geometrische Merkmale sich mit der Änderung des Abstands zwischen den Fahrzeugen verändern. Dies ermöglicht die Bestimmung des Abstands basierend auf der optischen Auflösung der Muster. Dieses System verwendet jedoch ausschließlich optische Sensoren, die bei sehr geringen Abständen mit Nachteilen verbunden sein können und kleinere Hindernisse zwischen den Zügen möglicherweise nicht erkennen.
US 2010/0044998 A1 beschreibt ein autonomes Schienenfahrzeug mit einem einziehbaren Kupplungssystem zur Verbindung mit anderen Fahrzeugen. Das System umfasst einen ersten Kupplungsteil an der Vorderseite des Fahrzeugs und einen zweiten Teil an der Rückseite, wodurch Fahrzeuge zu einem Zug gekuppelt werden können. Schutzmittel wie Faltenbälge werden verwendet, um den Kontakt zwischen der Kupplung und äußeren Elementen zu verhindern. Während dieses System einen Kupplungsmechanismus mit Eindringschutz für den Spalt zwischen den gekuppelten Zugteilen bereitstellt, befasst es sich nicht speziell mit der Hinderniserkennung während des Kupplungsvorgangs.
US 2020/0189631 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein System zur Überwachung des Abstands zwischen Eisenbahnwagen während der Kupplung unter Verwendung eines an einem Wagen befestigten Abstandssensors. Das System kann Zugbewegungen basierend auf den Abstandsdaten steuern, um den Kupplungsvorgang zu automatisieren. Dieses System verlässt sich jedoch auf einen einzigen Typ von Abstandssensor, der möglicherweise Einschränkungen in der Zuverlässigkeit über den gesamten Bereich der Kupplungsabstände aufweist.
Basierend auf den bekannten Verfahren zur Erkennung von Hindernissen während der Zugkupplung adressiert die vorliegende Erfindung die Herausforderung, ein zuverlässiges und effizientes Hinderniserkennungssystem bereitzustellen, das über den gesamten Bereich der Kupplungsabstände effektiv arbeiten kann.
Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
Die folgenden Absätze erläutern Definitionen für die in den Ansprüchen verwendeten technischen Begriffe. Die Definitionen sollten nicht als Einschränkung der Offenbarung verstanden werden, sondern vielmehr als Hinweis auf einige Möglichkeiten, Implementierungen der Erfindung zu verstehen, ohne Interpretationen auszuschließen, die in den Definitionen nicht erwähnt werden. Dementsprechend fallen andere Implementierungen in den Umfang der folgenden Absätze.
Der in den Ansprüchen verwendete Begriff "Zug" bezieht sich auf jedes Schienenfahrzeug, das für die Fahrt auf Schienen konzipiert ist. Dies umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Lokomotiven, Personenwagen, Güterwagen, Hochgeschwindigkeitszüge, U-Bahnen, Straßenbahnen und Stadtbahnen. Züge können durch verschiedene Mittel angetrieben werden, einschließlich Dieselmotoren, Elektromotoren oder Hybridsysteme. Im Kontext dieser Erfindung bezieht sich "Zug" speziell auf Schienenfahrzeuge, die mit anderen Schienenfahrzeugen gekuppelt werden können, um längere Zugverbände zu bilden.
"Kupplung" bezieht sich auf den Prozess der mechanischen und/oder elektrischen Verbindung von zwei oder mehr Zugeinheiten miteinander. Dies beinhaltet typischerweise das Ausrichten und Verbinden von Kupplungsmechanismen, die sich an den Enden von Zugwagen oder Lokomotiven befinden. Die Kupplung kann verschiedenen Zwecken dienen, einschließlich der Bildung längerer Zugverbände, dem Hinzufügen von Antriebseinheiten oder der Verbindung von Personenabteilen. Im Kontext dieser Erfindung bezieht sich Kupplung speziell auf die kontrollierte Annäherung und Verbindung einer aktiven Zugeinheit mit einer passiven Zugeinheit.
Im Kontext dieser Erfindung kann sich "Kupplung" auch auf den Prozess beziehen, Zugwagen oder -einheiten in unmittelbarer Nähe zueinander zu positionieren, ohne notwendigerweise eine mechanische Verbindung herzustellen. Unmittelbare Nähe kann hier beispielsweis unterhalb eines Abstands von 1 m bedeuten. Dies kann Szenarien umfassen wie:

1. Parken von Zügen in einem Depot oder Bahnhof für eine effiziente Raumnutzung
2. Positionierung eines Zuges in der Nähe eines Prellbocks am Ende einer Strecke
3. Ausrichtung mehrerer Zugeinheiten für Wartungs- oder Inspektionszwecke
4. Anordnung von Zugwagen in einer bestimmten Konfiguration für Be- oder Entladevorgänge
5. das virtuelle Kuppeln von Zugteilen, welche dann im dichten Abstand hintereinander herfahren

In diesen Fällen umfasst der Begriff "Kupplung" bzw. "Kuppeln" die kontrollierte Annäherung und präzise Positionierung von Zugwagen oder Zügen zueinander oder zu festen Strukturen. Die beschriebenen Methoden und Systeme zur Hinderniserkennung während der Kupplung bzw. des Kuppelns oder danach können in diesen Situationen gleichermaßen anwendbar sein, wo die Aufrechterhaltung eines sicheren Abstands und die Erkennung potenzieller Hindernisse wichtig sind, um Kollisionen zu verhindern und die betriebliche Effizienz zu gewährleisten.
Der in den Ansprüchen verwendete Begriff "Sensor" bezieht sich auf ein Gerät, das in der Lage ist, physikalische Eigenschaften zu erkennen oder zu messen und sie in Signale umzuwandeln, die von einem Steuerungssystem interpretiert werden können. Im Kontext dieser Erfindung werden Sensoren zur Hinderniserkennung und Abstandsmessung zwischen Zugeinheiten verwendet. Sensoren können als Hardware-Geräte mit zugehöriger Schaltung implementiert sein und können Softwarekomponenten für Signalverarbeitung und Dateninterpretation enthalten.
"Fahrzeugseitiger Sensor" bezieht sich speziell auf Sensorgeräte, die direkt auf einer Zugeinheit installiert sind, im Gegensatz zu streckenseitigen Sensoren. Diese können in die bestehenden Systeme des Zuges integriert oder als separate Module hinzugefügt werden. Fahrzeugseitige Sensoren können über verschiedene Kommunikationsprotokolle wie CAN-Bus, Ethernet oder drahtlose Netzwerke mit den Steuerungssystemen des Zuges verbunden sein.
Der "erste Sensortyp" und der "zweite Sensortyp" beziehen sich auf unterschiedliche Kategorien von Sensortechnologien, die für die Hinderniserkennung eingesetzt werden. Diese können als Softwaremodule implementiert sein, die auf einem Server oder einer Cloud-Infrastruktur installiert sind, oder als dedizierte Hardware-Komponenten. In einer Cloud-Implementierung könnte die Sensordatenverarbeitung über mehrere virtuelle Maschinen in einer skalierbaren Architektur verteilt sein. Server-Implementierungen könnten dedizierte Rack-montierte Hardware in einem Rechenzentrum umfassen, mit redundanten Stromversorgungen und Netzwerkverbindungen für Zuverlässigkeit.
Jeder Sensortyp, ob in Software oder Hardware implementiert, umfasst typischerweise Komponenten für Datenerfassung, Signalverarbeitung und Kommunikation. Die Hardware-Implementierung eines solchen Systems würde typischerweise Folgendes umfassen:

1. Eine Prozessor- oder Mikrocontroller-Einheit (MCU) zur Ausführung von Sensoralgorithmen und Datenverarbeitungsaufgaben.
2. Datenspeicherkomponenten wie RAM für temporäre Daten und Flash-Speicher oder Solid-State-Laufwerke für die langfristige Speicherung von Sensorkonfigurationen und historischen Daten.
3. Ein-/Ausgangsschnittstellen zum Anschluss an die eigentlichen Sensorelemente (z.B. Radarantennen, optische Elemente) und zur Kommunikation mit anderen Zugsystemen.
4. Eine Energiemanagementeinheit zur Regulierung und Verteilung von Energie an die verschiedenen Komponenten.

Im Kontext eines Verfahrensanspruchs dient die Ausgabe eines Sensormoduls als Eingabe für nachfolgende Verarbeitungs- oder Entscheidungsfindungsmodule. Zum Beispiel könnte ein erstes Modul, das den ersten Sensortyp verwendet, Rohdaten des Sensors in einen verarbeiteten Datensatz umwandeln, der erkannte Hindernisse und Abstände darstellt. Dieser verarbeitete Datensatz würde dann als digitales Datentelegramm an ein zweites Modul gesendet, das eine Entscheidungsfindungskomponente des Zugsteuerungssystems sein könnte. Die Datenübertragung zwischen Modulen könnte durch Kommunikationsmodule erleichtert werden, die verschiedene Datenkommunikationstechnologien einsetzen.
Die Datenkommunikation im Kontext dieser Erfindung könnte verschiedene Mittel nutzen, einschließlich:

1. Kabelgebundene Technologien:
- Ethernet (z.B. Gigabit-Ethernet für Hochgeschwindigkeits-Bordnetzwerke)
- Powerline-Kommunikation zur Datenübertragung über bestehende Stromkabel
- Serielle Kommunikationsprotokolle wie RS-485 für robuste Kommunikation über lange Strecken innerhalb des Zuges
2. Drahtlose Technologien:
- 5G- oder 4G-Mobilfunknetze für die Langstreckenkommunikation mit Kontrollzentren
- WLAN für lokale Datenübertragung mit hoher Bandbreite
- Bluetooth für Nahbereichskommunikation zwischen benachbarten Komponenten
- Langstrecken-Funksysteme für die Kommunikation in Gebieten mit begrenzter Mobilfunkabdeckung

Der Begriff "Schienenfahrzeug" umfasst eine breite Palette von Fahrzeugen, die für den Betrieb auf Eisenbahngleisen konzipiert sind. Dazu gehören:

1. Züge: Personen- oder Güterzüge für Langstrecken, die aus mehreren Wagen bestehen und von einer oder mehreren Lokomotiven gezogen werden
2. Lokomotiven: Angetriebene Fahrzeuge, die zum Ziehen von Zugwagen verwendet werden
3. Straßenbahnen: Städtische Schienenfahrzeuge, die oft den Straßenraum mit anderen Verkehrsteilnehmern teilen
4. U-Bahnen: Städtische Schienenverkehrssysteme mit hoher Kapazität, die in der Regel auf eigenen Gleisen verkehren
5. Hochgeschwindigkeitszüge: Spezialisierte Personenzüge, die für den Betrieb mit Geschwindigkeiten über 250 km/h ausgelegt sind
6. Güterzüge: Frachttransportzüge, die spezialisierte Wagen für verschiedene Arten von Gütern umfassen können
7. Stadtbahnen: Städtische oder vorstädtische Schienenverkehrssysteme mit geringerer Kapazität als schwere U-Bahnen

Im Kontext dieser Erfindung bezieht sich "Schienenfahrzeug" speziell auf alle diese Arten von Fahrzeugen, die zu einem automatisierten oder teilautomatisierten Betrieb fähig und mit den beschriebenen Sensor- und Steuerungssystemen zur Hinderniserkennung während der Kupplung oder bei Operationen in unmittelbarer Nähe ausgestattet sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren zur Erkennung von Hindernissen während der Zugkupplung bietet mehrere signifikante Vorteile gegenüber bisherigen Lösungen:

1. Dualer Sensoransatz: Die Erfindung nutzt zwei unterschiedliche Arten von fahrzeugseitigen Sensoren und bietet damit ein umfassenderes und zuverlässigeres Hinderniserkennungssystem. Dieser duale Sensoransatz adressiert die Einschränkungen von Einzelsensorsystemen, die möglicherweise Schwierigkeiten haben, über den gesamten Bereich der Kupplungsabstände genau zu bleiben.
2. Abstandsbasierte Sensorumschaltung: Durch die Verwendung des ersten Sensortyps oberhalb eines vorbestimmten Schwellenabstands und den Wechsel zum zweiten Sensortyp unterhalb dieses Schwellenwerts optimiert das Verfahren die Erkennungsfähigkeiten sowohl für Lang- als auch für Kurzstreckenszenarien. Dieser adaptive Ansatz gewährleistet eine konsistente Leistung während des gesamten Kupplungsprozesses.
3. Verbesserte Nahbereichserkennung: Die Verwendung eines zweiten Sensortyps speziell für die Nahbereichserkennung, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, adressiert eine kritische Schwäche in vielen bestehenden Systemen. Diese Funktion verbessert die Sicherheit während der letzten Phasen der Kupplung erheblich, wo eine präzise Hinderniserkennung entscheidend ist.
4. Reduzierte Falschpositive: Durch das Ignorieren des ersten Sensors, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, minimiert das Verfahren das Risiko von Falscherkennungen, die auftreten können, wenn Langstreckensensoren bei geringen Abständen Schwierigkeiten mit der Genauigkeit haben. Dies führt zu reibungsloseren, effizienteren Kupplungsvorgängen mit weniger unnötigen Stopps oder Verzögerungen.
5. Integration von fahrzeugseitigen Sensoren: Die Verwendung von fahrzeugseitigen Sensoren sowohl für die Lang- als auch für die Kurzstreckenerkennung eliminiert die Notwendigkeit komplexer und kostspieliger streckenseitiger Installationen. Dies macht das System flexibler und einfacher in verschiedenen Eisenbahnumgebungen zu implementieren.
6. Verbesserte betriebliche Flexibilität: Ohne sich auf feste streckenseitige Installationen zu verlassen, ermöglicht das System eine größere Flexibilität bei Kupplungsorten und - vorgängen. Züge können an jedem Punkt entlang der Strecke sicher kuppeln, an dem die fahrzeugseitigen Sensoren effektiv funktionieren können.
7. Reduzierte Reaktionszeiten: Durch die ausschließliche Verwendung von fahrzeugseitigen Sensoren entfällt die Notwendigkeit der Kommunikation zwischen streckenseitigen Systemen und dem Zug. Dieser direkte Erfassungsansatz kann zu schnelleren Reaktionszeiten bei der Erkennung und Reaktion auf potenzielle Hindernisse führen.
8. Anpassungsfähigkeit an verschiedene Zugtypen: Der fahrzeugseitige Sensor-Ansatz macht das System anpassungsfähig an verschiedene Zugtypen und -konfigurationen, ohne umfangreiche Modifikationen an der bestehenden Infrastruktur zu erfordern.
9. Verbessertes Automatisierungspotenzial: Die umfassende Hinderniserkennungsmethode unterstützt eine erhöhte Automatisierung bei Zugkupplungsprozessen und reduziert möglicherweise die Abhängigkeit von manuellen Operationen und verbessert die Gesamteffizienz des Systems.
10. Erhöhte Sicherheit: Durch die zuverlässigere Hinderniserkennung über den gesamten Bereich der Kupplungsabstände verbessert das Verfahren die Sicherheit während eines der traditionell kritischsten und potenziell gefährlichsten Aspekte des Zugbetriebs erheblich.

Diese Vorteile stellen zusammen eine wesentliche Verbesserung gegenüber bisherigen Methoden zur Hinderniserkennung bei der Zugkupplung dar, adressieren wichtige Einschränkungen bestehender Systeme und bieten eine robustere, flexiblere und effizientere Lösung für moderne Eisenbahnbetriebe.

Beschreibung der Ausführungsformen

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der erste Sensor ein Reflexionssensor und der zweite Sensor ein Barrieresensor. Diese Kombination von Sensortypen bietet komplementäre Erkennungsfähigkeiten, die die Gesamtzuverlässigkeit und Effektivität des Hinderniserkennungssystems verbessern können. Der Reflexionssensor, der auf größere Entfernungen effektiv ist, ermöglicht eine frühzeitige Erkennung potenzieller Hindernisse, wenn sich der aktive Zug nähert. Der Barrieresensor, den man auch als Schrankensensor bezeichnen könnte, hingegen zeichnet sich durch Nahbereichserkennung aus und adressiert potenzielle Einschränkungen von Reflexionssensoren in den letzten Phasen der Kupplung. Dieser duale Sensoransatz kann eine kontinuierliche und genaue Hinderniserkennung während des gesamten Kupplungsprozesses gewährleisten. Der Barrieresensor ist beispielsweise eine Lichtschranke.
Alternative Implementierungen dieser Ausführungsform könnten die Verwendung verschiedener Arten von Reflexionssensoren umfassen, wie eine Kombination aus Radar und Lidar, um Redundanz und verbesserte Leistung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu bieten. Für den Barrieresensor könnten Alternativen die Verwendung von Infrarotstrahlen, Ultraschallsensoren oder kapazitiven Näherungssensoren umfassen, die jeweils einzigartige Vorteile in Bezug auf Erkennungsreichweite, Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltfaktoren bieten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Reflexionssensor mindestens eines der folgenden: einen Radarsensor, einen Lidarsensor oder eine Videokamera. Jeder dieser Sensortypen bietet unterschiedliche Vorteile für die Hinderniserkennung. Radarsensoren bieten Leistung unter verschiedenen Wetterbedingungen und können den Abstand und die Geschwindigkeit von Objekten messen. Lidarsensoren bieten hochauflösende 3D-Mapping-Fähigkeiten, die eine Hinderniserkennung und -klassifizierung ermöglichen. Videokameras können visuelle Informationen liefern und ermöglichen Bildverarbeitungstechniken zur Hinderniserkennung und -verfolgung.
Alternative Implementierungen könnten die Verwendung mehrerer Arten von Reflexionssensoren in Kombination beinhalten, wie die Fusion von Daten aus Radar, Lidar und Videokameras, um ein umfassenderes Erkennungssystem zu schaffen. Ein anderer Ansatz könnte die Verwendung fortschrittlicher multimodaler Sensoren sein, die mehrere Sensortechnologien in einer einzigen Einheit kombinieren, was möglicherweise die Komplexität und Integrationsherausforderungen reduziert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Barrieresensor mindestens eine Sendevorrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls oder Hochfrequenzstrahls und mindestens eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen des Lichtstrahls oder Hochfrequenzstrahls. Diese Konfiguration ermöglicht die Erkennung von Hindernissen durch Erzeugung einer Lichtschranke zwischen Sender und Empfänger. Wenn ein Hindernis den Lichtstrahl oder Hochfrequenzstrahl unterbricht, kann es erkannt werden, was eine Methode zur Nahbereichserkennung von Hindernissen bietet. Die Verwendung von Lichtstrahlen oder Hochfrequenzstrahlen bietet Vorteile wie schnelle Reaktionszeiten, hohe Empfindlichkeit und die Fähigkeit, kleine Objekte zu erkennen.
Alternative Implementierungen könnten verschiedene Arten von Lichtquellen für die Sendevorrichtung untersuchen, wie Infrarot-LEDs, Laserdioden oder strukturierte Lichtprojektoren. Die Empfangsvorrichtung könnte mit verschiedenen Arten von Photodetektoren oder Bildsensoren optimiert werden, um die Empfindlichkeit zu verbessern und Falscherkennungen zu reduzieren. Zusätzlich könnte das System mit mehreren Sender-Empfänger-Paaren in verschiedenen Konfigurationen entworfen werden, um ein umfassenderes Erkennungsfeld zu schaffen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind sowohl die mindestens eine Sendevorrichtung als auch die mindestens eine Empfangsvorrichtung am aktiven Zug angeordnet. Diese Konfiguration kann mehrere Vorteile bieten, einschließlich vereinfachter Installation und Wartung, da alle Komponenten auf einer einzigen Zugeinheit untergebracht sind. Sie kann auch eine einfachere Kalibrierung und Ausrichtung von Sender und Empfänger ermöglichen, was möglicherweise die Erkennungsgenauigkeit verbessert. Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung dem aktiven Zug, ein eigenständiges Hinderniserkennungssystem zu haben, wodurch die Abhängigkeiten von Ausrüstung, die auf anderen Zügen oder in der Infrastruktur installiert ist, reduziert werden. Für diese Ausführungsform kann es notwendig sein, einen Reflektor oder eine ähnliche Vorrichtung am passiven Zug zu haben, um die ordnungsgemäße Funktion des Barrieresensorsystems zu ermöglichen.
Alternative Implementierungen könnten die Verwendung mehrerer Sender-Empfänger-Paare beinhalten, die über verschiedene Standorte am aktiven Zug verteilt sind, um eine umfangreichere Erkennungszone zu schaffen. Ein anderer Ansatz könnte die Verwendung von retroreflektiven Sensoren sein, bei denen Sender und Empfänger zusammen angeordnet sind und ein Reflektor am passiven Zug oder in der nahen Infrastruktur installiert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind eine der mindestens einen Sendevorrichtung und der mindestens einen Empfangsvorrichtung am aktiven Zug und die andere am passiven Zug angeordnet. Diese geteilte Konfiguration ermöglicht einen größeren Erkennungsbereich zwischen den beiden Zügen, was möglicherweise die Fähigkeit des Systems verbessert, Hindernisse in der Kupplungszone zu erkennen. Sie ermöglicht auch die Schaffung eines "Vorhangs" der Erkennung zwischen den Zügen, was für die Erkennung von Hindernissen nützlich sein kann, die während des Kupplungsprozesses in den Raum zwischen den Zügen eindringen könnten.
Ferner kann der Barrieresensor bei der Erzeugung des Lichtstrahls oder Hochfrequenzstrahls ein individuelles Modulationsverfahren anwenden. Dadurch kann erkannt werden, ob das empfangene Signal durch eine Reflexion oder vom Sender eines anderen Zugs stammt. So kann die Sicherheit des Verfahrens erhöht werden.
Alternative Implementierungen könnten verschiedene Anordnungen mehrerer Sender-Empfänger-Paare zwischen dem aktiven und passiven Zug untersuchen, um überlappende Erkennungsfelder zu schaffen. Ein anderer Ansatz könnte ein Hybridsystem sein, bei dem einige Sender-Empfänger-Paare zwischen den Zügen aufgeteilt sind, während andere in sich geschlossen auf dem aktiven Zug sind, was Redundanz und erweiterte Abdeckung bietet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren ferner die Verwendung des ersten Sensors zur Bestimmung des Abstands zwischen dem aktiven Zug und dem passiven Zug, während sich der aktive Zug dem passiven Zug nähert. Diese Funktion ermöglicht es dem System, den Abstand zwischen den Zügen zu überwachen, was die Kontrolle der Annäherungsgeschwindigkeit und des Zeitpunkts des Sensorübergangs ermöglicht. Durch die Verwendung des ersten Sensors (typischerweise ein Reflexionssensor) zur Abstandsmessung kann das System dessen Fähigkeiten für größere Reichweiten nutzen, um die Annäherung von einem frühen Stadium an zu steuern.
Alternative Implementierungen könnten die Fusion von Abstandsdaten aus mehreren Sensoren beinhalten, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern. Ein anderer Ansatz könnte die Verwendung spezialisierter Abstandsmesssensoren sein, wie Time-of-Flight-Kameras oder strukturierte Lichtsensoren, zusätzlich zu den Hinderniserkennungssensoren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren ferner das vorübergehende Anhalten der Bewegung des aktiven Zuges, wenn ein Hindernis durch den zweiten Sensor erkannt wird, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und das Wiederaufnehmen der Bewegung des aktiven Zuges, wenn das Hindernis nicht mehr erkannt wird. Diese Sicherheitsfunktion stellt sicher, dass der Kupplungsvorgang angehalten wird, wenn ein Hindernis im Nahbereich erkannt wird, um potenzielle Kollisionen oder Schäden zu verhindern. Die Fähigkeit, die Bewegung automatisch wieder aufzunehmen, wenn das Hindernis beseitigt ist, ermöglicht einen effizienten Betrieb bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Sicherheit.
Alternative Implementierungen könnten differenziertere Reaktionen auf die Hinderniserkennung beinhalten, wie eine allmähliche Verlangsamung anstelle eines sofortigen Stopps, abhängig von der Art und Position des erkannten Hindernisses. Ein anderer Ansatz könnte die Implementierung eines abgestuften Reaktionssystems sein, bei dem verschiedene Arten oder Größen von Hindernissen unterschiedliche Stufen von Bremsvorgängen oder Ausweichmanövern auslösen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren ferner die Anpassung einer Annäherungsgeschwindigkeit des aktiven Zuges basierend auf einer Kombination von Daten des ersten Sensors, wenn der Abstand über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, und Daten des zweiten Sensors, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Diese adaptive Geschwindigkeitssteuerung ermöglicht reibungslose und effiziente Kupplungsvorgänge bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Sicherheit. Durch die Verwendung von Daten beider Sensortypen kann das System die Annäherungsgeschwindigkeit basierend auf Langstreckeninformationen optimieren und sie mit Nahbereichsdaten verfeinern, wenn sich die Züge einander nähern.
In einigen Implementierungen kann der vorbestimmte Schwellenwert auf einen Abstand von 3 Metern festgelegt werden. Dieser Abstand kann für viele Zugkonfigurationen einen geeigneten Übergangspunkt zwischen Lang- und Kurzstreckenerkennung bieten. Bei Abständen von mehr als 3 Metern kann der erste Sensor (wie ein Radar- oder Lidarsystem) größere Hindernisse effektiv erkennen und genaue Abstandsmessungen liefern. Wenn sich der aktive Zug innerhalb von 3 Metern dem passiven Zug nähert, kann der zweite Sensor (wie ein Lichtschrankensystem) für eine präzisere Nahbereichserkennung übernehmen. Der genaue Schwellenabstand kann basierend auf Faktoren wie Zuggröße, Kupplungsmechanismus-Design, Sensorfähigkeiten und betrieblichen Anforderungen angepasst werden. In einigen Fällen kann der Schwellenwert dynamisch basierend auf Umgebungsbedingungen oder spezifischen Zugeigenschaften angepasst werden.
Alternative Implementierungen könnten komplexere Geschwindigkeitssteuerungsalgorithmen beinhalten, die zusätzliche Faktoren wie Zuggewicht, Gleiszustand oder Wetter berücksichtigen. Ein anderer Ansatz könnte die Implementierung von maschinellen Lerntechniken sein, um die Geschwindigkeitsanpassung basierend auf historischen Kupplungsdaten und -ergebnissen kontinuierlich zu verbessern.
Basierend auf bekannten Zugsteuerungsvorrichtungen adressiert die Erfindung ferner die Herausforderung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine effiziente und genaue Hinderniserkennung während der Zugkupplung ermöglicht und gleichzeitig die Sicherheit und betriebliche Flexibilität verbessert.
Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Zugsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 11 bis 14, wobei die gleichen Vorteile, wie anfänglich für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, analog gelten.
Basierend auf bekannten Systemen zur Erkennung von Hindernissen während der Zugkupplung adressiert die Erfindung ferner die Herausforderung, ein System bereitzustellen, das eine effiziente und genaue Hinderniserkennung während der Zugkupplung ermöglicht und gleichzeitig die Sicherheit und betriebliche Flexibilität verbessert.
Die Erfindung löst dieses Problem durch ein System gemäß Anspruch 11. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 12 bis 14, wobei die gleichen Vorteile, wie anfänglich für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, analog gelten.
Basierend auf bekannten Computerprogrammprodukten zur Zugsteuerung adressiert die Erfindung ferner die Herausforderung, ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, das eine effiziente und genaue Hinderniserkennung während der Zugkupplung ermöglicht und gleichzeitig die Sicherheit und betriebliche Flexibilität verbessert.
Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 15. Die gleichen Vorteile wie anfänglich für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert gelten analog.
Nicht einschränkende und nicht erschöpfende Beispiele werden unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben.

Exemplarische Ausführungsbeispiele der Zeichnungen

Zur besseren Erläuterung der Erfindung zeigen die folgenden schematischen Darstellungen:

Figur 1: eine Seitenansicht eines Zugkupplungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem aktiven Zug, der sich einem passiven Zug nähert,
Figur 2: das Zugkupplungssystem aus Figur 1 mit dem aktiven Zug näher am passiven Zug,
Figur 3: das Zugkupplungssystem aus Figur 1 mit den zwischen den Zügen verbundenen Barrieresensorstrahlen,
Figur 4: das Zugkupplungssystem aus Figur 1 mit dem an den passiven Zug gekuppelten aktiven Zug, und
Figur 5: ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Hinderniserkennung für Zugbetriebe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems veranschaulichen die FIG. 1 bis 4 eine Gesamtstruktur eines Zugkupplungs-Hinderniserkennungssystems. FIG. 1 zeigt einen aktiven Zug 1, der sich einem passiven Zug 2 auf einem Gleis 3 nähert. Der aktive Zug 1 umfasst einen Kupplungsmechanismus 5 an seinem vorderen Ende zur Verbindung mit einem entsprechenden Kupplungsmechanismus 5 am passiven Zug 2.
Der aktive Zug 1 ist mit mindestens einem ersten fahrzeugseitigen Sensor eines ersten Sensortyps ausgestattet, bei dem es sich in dieser Ausführungsform um einen Reflexionssensor 6 handelt. Der Reflexionssensor 6 wird zur Erkennung von Hindernissen verwendet, wenn der Abstand 12 zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Der aktive Zug 1 umfasst auch mindestens einen zweiten fahrzeugseitigen Sensor eines zweiten Sensortyps, bei dem es sich in dieser Ausführungsform um einen Barrieresensor 7 handelt. Der Barrieresensor 7 wird zur Erkennung von Hindernissen verwendet, wenn der Abstand 12 zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
FIG. 2 zeigt den aktiven Zug 1 und den passiven Zug 2 in einem geringeren Abstand 12 im Vergleich zu FIG. 1. In dieser Figur ist der Reflexionssensor 6 noch aktiv für die Hinderniserkennung. FIG. 3 zeigt die Züge in einem noch geringeren Abstand 12, wo die Barrieresensoren 7 auf beiden Zügen Kontakt hergestellt haben. An diesem Punkt ignoriert das System den Reflexionssensor 6 für die Erkennung von Hindernissen, wie in FIG. 3 und FIG. 4 dargestellt.
Das System umfasst eine Zugsteuerungsvorrichtung 13, die zur Ausführung des Verfahrens zur Erkennung von Hindernissen ausgelegt ist. Diese Zugsteuerungsvorrichtung 13 verwaltet den Übergang zwischen der Verwendung des Reflexionssensors 6 und des Barrieresensors 7 basierend auf dem Abstand 12 zwischen den Zügen.
Ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen zur Erkennung von Hindernissen während der Annäherung eines automatisch gesteuerten aktiven Zuges 1 an einen passiven Zug 2 zum Kuppeln umfasst, kann zur Steuerung des Gesamtbetriebs des Hinderniserkennungssystems verwendet werden. Dieses Computerprogrammprodukt kann von der Zugsteuerungsvorrichtung 13 ausgeführt werden, um das beschriebene Hinderniserkennungsverfahren zu implementieren.
FIG. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Zugkupplungssystems. Das System umfasst einen aktiven Zug 1, der sich einem passiven Zug 2 auf einem Gleis 3 nähert. Eine Fahrtrichtung 4 des aktiven Zuges 1 wird durch einen Pfeil angezeigt, der auf den passiven Zug 2 zeigt.
Das System umfasst mehrere Komponenten zur Erleichterung eines sicheren Kupplungsvorgangs. Sowohl der aktive Zug 1 als auch der passive Zug 2 sind an ihren angrenzenden Enden mit Kupplungsmechanismen 5 ausgestattet. Der aktive Zug 1 verfügt über einen Reflexionssensor 6 und einen Barrieresensor 7 zur Erkennung von Hindernissen und zur Gewährleistung einer sicheren Kupplung. Der passive Zug 2 umfasst ebenfalls einen Barrieresensor 8, der mit dem Barrieresensor 7 des aktiven Zuges 1 zusammenarbeitet.
Eine Bremskurve 9 ist über dem aktiven Zug 1 dargestellt und repräsentiert das Verzögerungsprofil, wenn sich der aktive Zug 1 dem passiven Zug 2 nähert. Die Barrieresensoren 7 und 8 erzeugen jeweils einen Strahl 10 zwischen den beiden Zügen. Der Strahl 10 kann ein Lichtstrahl sein, der es den Barrieresensoren 7 und 8 ermöglicht, Kontakt zwischen den Zügen herzustellen.
Eine Erkennungszone 11 des Reflexionssensors 6 ist zwischen den beiden Zügen hervorgehoben und zeigt den auf Hindernisse überwachten Bereich an. Der Reflexionssensor 6 kann mindestens eines der folgenden umfassen: einen Radarsensor, einen Lidarsensor oder eine Videokamera. Diese Sensortypen ermöglichen eine effektive Hinderniserkennung auf große Entfernungen, wenn sich der aktive Zug 1 dem passiven Zug 2 nähert.
Der Barrieresensor 7 umfasst mindestens eine Sendevorrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls und mindestens eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen des Lichtstrahls. In der in FIG. 1 gezeigten Ausführungsform ist eine der Sendevorrichtung und Empfangsvorrichtung am aktiven Zug 1 und die andere am passiven Zug 2 angeordnet. Diese Konfiguration ermöglicht die Erzeugung eines Erkennungs-"Vorhangs" zwischen den Zügen.
Eine alternative Implementierung könnte beinhalten, dass sowohl die Sendevorrichtung als auch die Empfangsvorrichtung am aktiven Zug 1 angeordnet sind. Diese Konfiguration könnte die Installation und Wartung vereinfachen, da alle Komponenten auf einer einzigen Zugeinheit untergebracht wären.
FIG. 1 veranschaulicht effektiv die räumliche Beziehung zwischen den Zügen und den verschiedenen Sensoren und Mechanismen, die am Kupplungsprozess beteiligt sind. Der aktive Zug 1 nutzt die fahrzeugseitigen Sensoren, um sich dem passiven Zug 2 sicher zu nähern, während er kontinuierlich den Abstand 12 zum passiven Zug 2 und den Bereich zwischen ihnen auf mögliche Hindernisse überwacht.
Im Folgenden wird der Fortschritt des Hinderniserkennungs- und Zugkupplungsprozesses in FIG. 1 bis FIG. 4 veranschaulicht.
FIG. 1 zeigt eine anfängliche Annäherungsphase, in der sich ein aktiver Zug 1 einem passiven Zug 2 auf einem Gleis 3 nähert. Der aktive Zug 1 ist mit einem Reflexionssensor 6 und einem Barrieresensor 7 ausgestattet. Der passive Zug 2 ist mit einem Barrieresensor 8 ausgestattet. Zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 wird mittels des Reflexionssensors 6 eine Erkennungszone 11 eingerichtet.
Während dieser anfänglichen Annäherung wird der Reflexionssensor 6 verwendet, um den Abstand 12 zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 zu bestimmen. Der Reflexionssensor 6 kann ein Radarsensor, ein Lidarsensor oder eine Videokamera sein, die in der Lage sind, eine große Distanz zu überwachen. Basierend auf den Daten des Reflexionssensors 6 kann die Annäherungsgeschwindigkeit des aktiven Zuges 1 angepasst werden, um eine sichere und kontrollierte Annäherung zu gewährleisten.
FIG. 2 zeigt eine Phase, in der sich der aktive Zug 1 dem passiven Zug 2 weiter genähert hat. Der Reflexionssensor 6 am aktiven Zug 1 wird in dieser Phase weiterhin zur Hinderniserkennung verwendet. Die Barrieresensoren 7 und 8 am aktiven Zug 1 bzw. passiven Zug 2 nähern sich dem Punkt, an dem sie einen verbundenen Strahl 10 herstellen werden. In dieser Phase bereitet sich das System möglicherweise darauf vor, von der primären Verwendung des Reflexionssensors 6 zur Verwendung der Barrieresensoren 7 und 8 für die Hinderniserkennung überzugehen, wenn sich die Züge weiter annähern. Der vorbestimmte Schwellenwert wurde in dieser Figur noch nicht erreicht, sodass der Reflexionssensor 6 für die Erkennung von Hindernissen aktiv bleibt.
FIG. 3 zeigt eine weitere Annäherungsphase, in der der Strahl 10 zwischen den Barrieresensoren 7 und 8 vollständig hergestellt ist. An diesem Punkt verlässt sich das System bereits auf die Barrieresensoren 7 und 8 zur Hinderniserkennung, während der Reflexionssensor 6 ignoriert oder im Hinderniserkennungsprozess ignoriert wird.
Der Wechsel von der Verwendung des Reflexionssensors 6 zu den Barrieresensoren 7 und 8 erfolgt, wenn der Abstand 12 zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 unter den vorbestimmten Schwellenwert fällt. Dieser Schwellenwert kann basierend auf der vom Reflexionssensor 6 gelieferten Abstandsmessung bestimmt werden. Während der Annäherung passt das System kontinuierlich die Geschwindigkeit des aktiven Zuges 1 basierend auf der Bremskurve 9 an.
Wenn ein Hindernis von den Barrieresensoren 7 und 8 erkannt wird und wenn der Abstand 12 unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, kann die Bewegung des aktiven Zuges 1 vorübergehend gestoppt werden. Das System überwacht den Bereich zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 kontinuierlich mit den Barrieresensoren 7 und 8. Wenn das Hindernis nicht mehr erkannt wird, kann die Bewegung des aktiven Zuges 1 wieder aufgenommen werden, sodass der Kupplungsvorgang fortgesetzt werden kann.
Wenn der Abstand zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 unter den vorbestimmten Schwellenwert fällt, wird das System den ersten Sensor (hier den Reflexionssensor 6) für Hinderniserkennungszwecke ignorieren oder deaktivieren. Dieser Übergang kann erfolgen, da der zweite Sensor (z.B. der Barrieresensor 7) im Nahbereich zuverlässiger wird. Durch das Ignorieren des ersten Sensors unterhalb des Schwellenabstands kann das System das Risiko von Falschpositiven oder ungenauen Messungen reduzieren, die auftreten können, wenn Langstreckensensoren in Nahbereichssituationen verwendet werden. Dieser Ansatz kann dazu beitragen, dass der am besten geeignetste und zuverlässigste Sensor für die Hinderniserkennung in jeder Phase des Kupplungs- oder Nahpositionierungsprozesses verwendet wird, was möglicherweise die Gesamtsicherheit und -effizienz verbessert. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der erste Sensor zwar für die Hinderniserkennung ignoriert wird, aber weiterhin zur Abstandsmessung zwischen dem aktiven Zug 1 und dem passiven Zug 2 verwendet werden kann. Dies kann es dem System ermöglichen, während des gesamten Kupplungs- oder Positionierungsprozesses genaue Abstandsinformationen beizubehalten, auch wenn es in der letzten Annäherungsphase für die Hinderniserkennung auf den zweiten Sensor umstellt.
FIG. 4 zeigt die letzte Phase des Kupplungsprozesses, in der der aktive Zug 1 erfolgreich mit dem passiven Zug 2 gekuppelt wurde. Die Barrieresensoren 7 und 8 überwachen weiterhin den Bereich zwischen den gekuppelten Zügen auf mögliche Hindernisse.
Während des gesamten Prozesses ist das Hinderniserkennungssystem in die Zugsteuerungsvorrichtung 13 integriert, um die Annäherungsgeschwindigkeit basierend auf den Sensordaten und der aktuellen Phase des Kupplungsprozesses automatisch anzupassen. Diese Integration gewährleistet einen sicheren und effizienten Kupplungsvorgang bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Fähigkeit, schnell auf erkannte Hindernisse zu reagieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt FIG. 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Hinderniserkennung während der Zugkupplung. Das Verfahren 100 beginnt mit Schritt 102, bei dem ein erster fahrzeugseitigen Sensor zur Hinderniserkennung verwendet wird, wenn sich ein aktiver Zug 1 einem passiven Zug 2 nähert. Dieser Schritt entspricht der in FIG. 1 dargestellten Situation, in der sich der aktive Zug 1 in einem Abstand zum passiven Zug 2 befindet und einen Reflexionssensor 6 verwendet, um Hindernisse in einer Erkennungszone 11 zwischen den Zügen zu erkennen.
Der Prozess geht dann zu Schritt 104 über, der die Bestimmung beinhaltet, ob der Abstand zwischen den Zügen über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Dieser Schritt wird in FIG. 2 dargestellt, wo sich der aktive Zug 1 dem passiven Zug 2 weiter genähert hat, der Abstand 12 aber noch über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Wenn der Abstand 12 über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt ("yes"-Pfad), fährt das Verfahren 100 mit der Verwendung des ersten Sensors fort, wie in Schritt 106 gezeigt. Dies entspricht der fortgesetzten Verwendung des Reflexionssensors 6 zur Hinderniserkennung, wie in FIG. 2 dargestellt.
Wenn der Abstand 12 nicht über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt ("no"-Pfad), geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 über, bei dem ein zweiter fahrzeugseitigen Sensor zur Hinderniserkennung verwendet wird. Dieser Übergang ist in FIG. 3 dargestellt, wo sich der aktive Zug 1 dem passiven Zug 2 weit genug genähert hat, damit ein Barrieresensor 7 wirksam wird.
Anschließend wird in Schritt 110 der erste Sensor für die Hinderniserkennung ignoriert. Dieser Schritt ist ebenfalls in FIG. 3 dargestellt, wo der Reflexionssensor 6 nicht mehr zur Hinderniserkennung verwendet wird.
Das Verfahren 100 schließt mit Schritt 112 ab, bei dem die Annäherung unter Verwendung von Daten des zweiten Sensors fortgesetzt wird. Diese letzte Phase ist in FIG. 4 dargestellt, wo der aktive Zug 1 seine Annäherung an den passiven Zug 2 nur unter Verwendung des Barrieresensors 7 zur Hinderniserkennung abschließt.
Um einen ausfallsicheren Betrieb zu gewährleisten, enthält das System redundante Sensoren und Verarbeitungseinheiten. Zum Beispiel können mehrere Reflexionssensoren 6 und Barrieresensoren 7 am aktiven Zug 1 installiert sein, mit einem Abstimmungssystem zur Bestimmung des endgültigen Hinderniserkennungsstatus.
Das Hinderniserkennungssystem ist in das Gesamtsteuerungs- und Bremssystem des Zuges integriert. Diese Integration ermöglicht automatische Geschwindigkeitsanpassungen und Notbremsungen basierend auf den Hinderniserkennungsdaten sowohl des Reflexionssensors 6 als auch des Barrieresensors 7.
Ein separates, vereinfachtes Backup-Erkennungssystem wird für grundlegende Sicherheitsfunktionen implementiert. Dieses Backup-System kann unterschiedliche Sensortechnologien oder vereinfachte Versionen der primären Sensoren verwenden, um eine letzte Verteidigungslinie gegen Hindernisse während des Kupplungsprozesses zu bieten.

Claims

Verfahren zur Erkennung von Hindernissen während sich ein automatisch gesteuerter aktiver Zug (1) einem passiven Zug (2) zum Kuppeln nähert, umfassend:
Verwendung mindestens eines ersten fahrzeugseitigen Sensors eines ersten Sensortyps zur Erkennung von Hindernissen zwischen dem aktiven Zug (1) und dem passiven Zug (2), wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt;

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
Verwendung mindestens eines zweiten fahrzeugseitigen Sensors eines zweiten Sensortyps, der sich vom ersten Sensortyp unterscheidet, zur Erkennung von Hindernissen zwischen dem aktiven Zug (1) und dem passiven Zug (2), wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und

Ignorieren des ersten Sensors zur Erkennung von Hindernissen, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Sensor ein Reflexionssensor (6) und der zweite Sensor ein Barrieresensor (7) ist.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Reflexionssensor (6) mindestens eines der folgenden umfasst: einen Radarsensor, einen Lidarsensor oder eine Videokamera.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Barrieresensor (7) mindestens eine Sendevorrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls oder Hochfrequenzstrahls und mindestens eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen des Lichtstrahls oder Hochfrequenzstrahls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl die mindestens eine Sendevorrichtung als auch die mindestens eine Empfangsvorrichtung am aktiven Zug (1) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine der mindestens einen Sendevorrichtung und der mindestens einen Empfangsvorrichtung am aktiven Zug (1) und die andere am passiven Zug (2) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren ferner umfasst:
Verwendung des ersten Sensors zur Bestimmung des Abstands zwischen dem aktiven Zug (1) und dem passiven Zug (2), während sich der aktive Zug (1) dem passiven Zug (2) nähert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren ferner umfasst:
vorübergehendes Anhalten der Bewegung des aktiven Zuges (1), wenn ein Hindernis durch den zweiten Sensor erkannt wird, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und

Wiederaufnahme der Bewegung des aktiven Zuges (1), wenn das Hindernis nicht mehr erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
Anpassung einer Annäherungsgeschwindigkeit des aktiven Zuges (1) basierend auf einer Kombination von Daten des ersten Sensors, wenn der Abstand über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, und Daten des zweiten Sensors, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Zugsteuerungsvorrichtung zur Steuerung eines automatisch gesteuerten aktiven Zuges (1),
wobei die Zugsteuerungsvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgelegt ist.
System zur Erkennung von Hindernissen während sich ein automatisch gesteuerter aktiver Zug (1) einem passiven Zug (2) zum Kuppeln nähert, umfassend:
mindestens einen ersten fahrzeugseitigen Sensor eines ersten Sensortyps zur Erkennung von Hindernissen zwischen dem aktiven Zug (1) und einem passiven Zug (2),

wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt;

dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner umfasst:
mindestens einen zweiten fahrzeugseitigen Sensor eines zweiten Sensortyps, der sich vom ersten Sensortyp unterscheidet, zur Erkennung von Hindernissen zwischen dem aktiven Zug (1) und dem passiven Zug (2), wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und

mindestens eine Zugsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 10.
System nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Sensor ein Reflexionssensor (6) und der zweite Sensor ein Barrieresensor (7) ist.
System nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Reflexionssensor (6) mindestens eines der folgenden umfasst:
einen Radarsensor, einen Lidarsensor oder eine Videokamera.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Sensor, der zweite Sensor und die Zugsteuerungsvorrichtung am aktiven Zug (1) angeordnet sind.
Computerprogrammprodukt, umfassend Anweisungen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.