WO2008006803A1 - System, insbesondere nahverkehrsbahnsystem, und verfahren zur fahrzeugseitigen fahrwegerfassung für ein solches system - Google Patents

System, insbesondere nahverkehrsbahnsystem, und verfahren zur fahrzeugseitigen fahrwegerfassung für ein solches system Download PDF

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    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information

Definitions

  • the invention relates to a system, in particular transport ⁇ rail system and method for detecting vehicle-side infrastructure of such a system according to the preambles of claims 1 and 8.
  • FIG. 1 The invention relates to a system, in particular transport ⁇ rail system and method for detecting vehicle-side infrastructure of such a system according to the preambles of claims 1 and 8.
  • balises have a transmitting device, with the help of which the identification of the balise is transmitted to the passing vehicles.
  • the transmitting device is provided with an antenna having as each directional antenna-dependent ⁇ a radiation characteristic with a main lobe in the main beam direction.
  • the location of the balise as the location at which the voltage of the signal emitted by the balise exceeds a predetermined threshold value.
  • This procedural ⁇ ren has the disadvantage that the on-vehicle determination of the location of the beacon often has too large error.
  • the object of the invention is to reduce the error in the vehicle-side location determination and thus to increase the location accuracy of the self-location of the vehicle.
  • the object is based on the system and based on the method by the features of claims 1 and 8 solved; the dependent claims contain advantageous embodiments.
  • the solution of the problem provides that the location of the transmitting device and thus of the placemark is the middle location between the two locations at which the signal of the main lobe first passes over a predetermined threshold value as it passes which falls below.
  • the idea is to subsequently evaluate the beacon signal, ie to determine two locations for the main lobe of the radiation characteristic and to look as a place of the balise the place that lies in the middle between these two places, which is associated with a much higher accuracy is.
  • the location of the location marking is known to the vehicles, that the vehicles cover the respective distance traveled
  • the accuracy of the route detection can be increased if the vehicles determine their current location in each case starting from ei ⁇ ner passed placemark.
  • a technically simple embodiment provides that the placemark is designed as a balise. A sufficient accuracy is obtained when the detection of the route by means of position encoders on the wheel diameters.
  • the track can be contacted without contact by means of double radars .
  • the system is more disturbance-independent if the signal of the location marking is only evaluated between two predefined locations, ie within a plausible location window.
  • the balise Ia belongs to a suburban traffic system, not shown further, in which vehicles move along routes of a route network, whereby beacons Ia are fixedly arranged on the routes on the wayide.
  • Each balise la has a transmitting device which transmits its identification to the vehicles as it passes. For this purpose, a signal via the antenna of the transmitting device and thus the Balise Ia when passing the corresponding Balise Ia emitted to the vehicle.
  • the radiation characteristic 2 or the directional characteristic of the antenna of the transmitting device of the balise Ia represents the gain of the antenna. This is - as is customary - shown as a directional diagram in polar coordinates. With radiation characteristics 2, one also speaks of beam characteristics with a main lobe 3 in the main beam direction (arrow 4) and a plurality of side lobes 5, 6 or "secondary lobes", which show graphically the ratio of the relative transmission power as a function of the radiation angle. The greater the directional effect of the ⁇ Balise Ia antenna main lobe 3 is more narrow.
  • the radiation characteristic 2 of the balise Ia in the figure shows a main lobe 3 in the main beam direction (arrow 4) and on both sides of the main lobe 3 each a side lobe 5, 6, the mirror symmetry to the main beam direction (arrow 4) run fen.
  • the vehicle has a not shown, housed in the vehicle track detection, which averages the vehicle from ei ⁇ nem starting point of travel by Wegim ⁇ pulse generators based on the wheel diameter in a known manner he ⁇ mediates.
  • the vehicle track detection which averages the vehicle from ei ⁇ nem starting point of travel by Wegim ⁇ pulse generators based on the wheel diameter in a known manner he ⁇ mediates.
  • other methods of determining the route are possible, for example, the Fahrwegerfas ⁇ solution using Doppler radars.
  • the vehicle from the place Ol moves to the location 02 along the Fahrstre ⁇ blocks 7, it is determined at a predetermined threshold value 8 when passing the side lobe 6 at the location 9 an exceeding and at the location 10, a subsequent undershooting of the threshold ⁇ value.
  • a highly accurate (attention) signal ATN is generated at these locations 9, 10,..., 14, in this case ATN1, ATN2,..., ATN6 at the corresponding locations 9, 10,.
  • the signals ATN can be provided with a highly accurate time stamp, which makes it possible in a row to determine the Balisenort O based on the time stamp.) on the basis of the signals ATN can be identified 3 and this ent ⁇ speaking assign the signals ATN3 and ATN4 the main lobe , This is due to the different distances between the signals
  • ATN also possible if only one side lobe 5 or 6 is present or no side lobes 5 or 6 are present.
  • the location O of the balise is then the middle location between the two signals ATN3 and ATN4 or the locations 11, 12.
  • the route detection then internally sets the location, which was determined when passing the balise Ia, as location O of the balise Ia, which the track detection is known exactly.
  • the height of the threshold ultimately has no effect on the accuracy of the method, since this then works with rela ⁇ tive references to temporal events (determination of the time center).

Abstract

System, insbesondere Nahverkehrsbahnsystem, und Verfahren zur fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung für ein solches System Die Erfindung betrifft ein System, insbesondere Nahverkehrsbahnsystem, und ein Verfahren zur fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung für ein solches System. Das System weist Fahrzeuge auf, die sich entlang einer Fahrstrecke (7) bewegen, an der zumindest eine wegseitige Ortsmarkierung (1) fest angeordnet ist, die eine Sendeeinrichtung aufweist und die ihre Identifizierung an die Fahrzeuge überträgt, indem sie ein Signal mit der Identifizierung über die Antenne der Sendeeinrichtung abstrahlt, deren Abstrahlcharakteristik (2) eine Hauptkeule (3) aufweist, wobei die Fahrzeuge das Passieren der Ortsmarkierung (1) erfassen. Um Fehler bei der fahrzeugseitigen Ortsbestimmung zu verringern, wird vorgeschlagen, dass der Ort (O) der Sendeeinrichtung und damit der Ortsmarkierung (1) der mittlere Ort zwischen den beiden Orten (11, 12) ist, an denen das Signal der Hauptkeule (3) beim Passieren einen vorgegebenen Schwellwert (8) zunächst über- und anschließend wieder unterschreitet.

Description

Beschreibung
System, insbesondere Nahverkehrsbahnsystem, und Verfahren zur fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung für ein solches System
Die Erfindung betrifft ein System, insbesondere Nahverkehrs¬ bahnsystem, und ein Verfahren zur fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung für ein solches System gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8.
Nahverkehrsbahnsysteme, bei denen sich Fahrzeuge entlang von Fahrstrecken eines Streckennetzes bewegen, sind allgemein bekannt. Zur Ortung der Fahrzeuge sind wegseitige Ortsmarkie¬ rungen in Form von Balisen an den Fahrstrecken fest angeord- net . Die Balisen weisen eine Sendeeinrichtung auf, mit deren Hilfe die Identifizierung der Balise zu den passierenden Fahrzeugen übertragen wird. Zur Übertragung ist die Sendeeinrichtung mit einer Antenne versehen, die wie jede richtungs¬ abhängige Antenne eine Abstrahlcharakteristik mit einer Hauptkeule in Hauptstrahlrichtung aufweist. Beim Passieren der Balise wird deren Ort mit Hilfe der fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung bestimmt und mit dem bekannten Ort dieser Balise verglichen und die fahrzeugseitige Fahrwegerfassung entsprechend neu kalibriert bzw. korrigiert.
Speziell ist bekannt, als Ort der Balise den Ort anzusehen, bei dem die Spannung des von der Balise ausgesendeten Signals einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dieses Verfah¬ ren hat den Nachteil, dass die fahrzeugseitige Bestimmung des Orts der Balise oft einen zu großen Fehler aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Fehler bei der fahr- zeugseitigen Ortsbestimmung zu verringern und damit die Ortungsgenauigkeit der Selbstortung des Fahrzeugs zu erhöhen. Die Aufgabe wird bezogen auf das System und bezogen auf das Verfahren durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst; die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen.
Die Lösung der Aufgabe sieht bezogen auf das System und das Verfahren vor, dass der Ort der Sendeeinrichtung und damit der Ortsmarkierung der mittlere Ort zwischen den beiden Orten ist, an denen das Signal der Hauptkeule beim Passieren einen vorgegebenen Schwellwert zunächst über- und anschließend wie¬ der unterschreitet . Die Idee besteht also darin, das Balisen- signal nachträglich zu bewerten, d.h. für die Hauptkeule der Abstrahlcharakteristik zwei Orte zu bestimmen und als Ort der Balise den Ort anzusehen, der in der Mitte zwischen diesen beiden Orten liegt, was mit einer deutlich höheren Genauigkeit verbunden ist .
Zur Korrektur der fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung wird vorgeschlagen, dass der Ort der Ortsmarkierung den Fahrzeugen bekannt ist, dass die Fahrzeuge den jeweils zurückgelegten
Fahrweg erfassen und anhand des Fahrwegs ihren momentanen Ort selbst bestimmen und dass die Fahrzeuge ihre fahrzeugseitige Fahrwegerfassung anhand des bekannten Orts der Ortsmarkierung nach Art einer Eichung der Fahrwegerfassung jeweils korrigie- ren.
Die Genauigkeit der Fahrwegerfassung lässt sich erhöhen, wenn die Fahrzeuge ihren momentanen Ort jeweils ausgehend von ei¬ ner passierten Ortsmarkierung bestimmen.
Eine technisch einfache Ausführungsform sieht vor, dass die Ortsmarkierung als Balise ausgebildet ist. Eine ausreichende Genauigkeit erhält man, wenn die Erfassung des Fahrwegs mittels Wegimpulsgebern über den Raddurchmessern erfolgt .
Kontaktlos lässt sich der Fahrweg mittels Doppelradaren er¬ fassen .
Störungsunabhängiger ist das System, wenn das Signal der Ortmarkierung jeweils nur zwischen zwei vorgegebenen Orten aus- gewertet wird, also innerhalb eines plausiblen Ortsfensters.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur eine Ortsmarkierung 1 in Form einer Balise Ia mit einer Abstrahlcharakteristik 2 zeigt .
Die Balise Ia gehört zu einem nicht weiter gezeigten Nahverkehrsbahnsystem, bei dem sich Fahrzeuge entlang von Fahrstrecken eines Streckennetzes bewegen, wobei an den Fahrstrecken wegseitig Balisen Ia fest angeordnet sind.
Jede Balise Ia weist eine Sendeeinrichtung auf, die ihre I- dentifizierung an die Fahrzeuge beim Passieren überträgt. Dazu wird ein Signal über die Antenne der Sendeeinrichtung und damit der Balise Ia beim Passieren der entsprechenden Balise Ia zum Fahrzeug hin abgestrahlt.
Die Abstrahlcharakteristik 2 oder auch Richtcharakteristik der Antenne der Sendeeinrichtung der Balise Ia stellt den Ge- winn der Antenne dar. Dieser ist - wie allgemein üblich - als Richtdiagramm in Polarkoordinaten dargestellt. Man spricht bei Abstrahlcharakteristiken 2 auch von Keulencharakteristiken mit einer Hauptkeule 3 in Hauptstrahlrichtung (Pfeil 4) und mehreren Nebenkeulen 5, 6 oder „Nebenzipfeln", welche an- schaulich das Verhältnis der relativen Sendeleistung in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel zeigen. Desto größer die Richt¬ wirkung der Antenne der Balise Ia desto schmaler wird die Hauptstrahlkeule 3.
Die Abstrahlcharakteristik 2 der Balise Ia in der Figur zeigt eine Hauptkeule 3 in Hauptstrahlrichtung (Pfeil 4) und beid¬ seitig der Hauptkeule 3 jeweils eine Nebenkeule 5, 6, die spiegelsymmetrisch zur Hauptstrahlrichtung (Pfeil 4) verlau- fen.
In der Figur ist schematisch der Verlauf der Fahrstrecke 7 des passierenden Fahrzeugs eingezeichnet.
Das Fahrzeug verfügt über einen nicht gezeigte, im Fahrzeug untergebrachte Fahrwegerfassung, die den vom Fahrzeug von ei¬ nem Ausgangspunkt aus zurückgelegten Fahrweg mittels Wegim¬ pulsgebern anhand des Raddurchmessers in bekannter Weise er¬ mittelt. Selbstverständlich sind auch andere Verfahren der Fahrwegermittlung möglich, beispielsweise die Fahrwegerfas¬ sung mittels Dopplerradaren. Zweckmäßigerweise ist der Aus¬ gangspunkt für den zurückgelegten Weg jeweils die zuletzt passierte Balise Ia, deren Ort dem Fahrzeug und damit der Fahrwegerfassung jeweils bekannt ist.
Bewegt sich das Fahrzeug vom Ort Ol zum Ort 02 (also inner¬ halb dieses Ortsfensters, das entsprechend groß, wenn auch nicht zu groß, und damit plausibel ist) entlang der Fahrstre¬ cke 7, so ermittelt es bei einem vorgegebenen Schwellwert 8 beim Passieren der Nebenkeule 6 am Ort 9 ein Überschreiten und am Ort 10 ein anschließendes Unterschreiten des Schwell¬ werts. Dasselbe ereignet sich in Bezug auf die Hauptkeule 3 an den Orten 11 und 12 und in Bezug auf die Nebenkeule 5 an den Orten 13, 14. Praktisch wird an diesen Orten 9, 10,..., 14 jeweils ein hochgenaues (Attention-) Signal ATN erzeugt, hier also ATNl, ATN2,..., ATN6 an den entsprechenden Orten 9, 10,..., 14. (Die Signale ATN können jeweils mit einem hochgenauen Zeitstempel versehen werden, was es in Folge ermöglicht, den Balisenort O anhand der Zeitstempel zu ermitteln.) Anhand der Signale ATN lässt sich die Hauptkeule 3 identifizieren und dieser ent¬ sprechend die Signale ATN3 und ATN4 zuordnen. Dies ist auf- grund der unterschiedlichen Abstände zwischen den Signalen
ATN auch dann möglich, wenn nur eine Nebenkeule 5 oder 6 vorhanden ist oder aber keine Nebenkeulen 5 oder 6 vorhanden sind.
Der Ort O der Balise ist dann der mittlere Ort zwischen den beiden Signalen ATN3 und ATN4 bzw. den Orten 11, 12. Die Fahrwegerfassung setzt dann intern den Ort, der beim Passieren der Balise Ia ermittelt wurde, als Ort O der Balise Ia, welcher der Fahrwegerfassung genau bekannt ist.
Die Höhe des Schwellwertes hat letzten Endes keinen Einfluss auf die Genauigkeit des Verfahrens, da dieses dann mit rela¬ tiven Bezügen zu zeitlichen Ereignissen arbeitet (Ermittlung der zeitlichen Mitte) .

Claims

Patentansprüche
1. System, insbesondere Nahverkehrsbahnsystem, mit sich entlang einer Fahrstrecke (7), insbesondere eines Streckennet- zes, bewegenden Fahrzeugen, an der zumindest eine wegseitige Ortsmarkierung (1) fest angeordnet ist, die eine Sendeeinrichtung aufweist und die ihre Identifizierung an die Fahrzeuge überträgt, indem sie ein Signal mit der Identifizierung über die Antenne der Sendeeinrichtung abstrahlt, deren Ab- Strahlcharakteristik (2) eine Hauptkeule (3) aufweist, wobei die Fahrzeuge das Passieren der Ortsmarkierung (1) erfassen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ort (O) der Sendeeinrichtung und damit der Ortsmar- kierung (1) der mittlere Ort zwischen den beiden Orten (11, 12) ist, an denen das Signal der Hauptkeule (3) beim Passie¬ ren einen vorgegebenen Schwellwert (8) zunächst über- und anschließend wieder unterschreitet .
2. System nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ort (O) der Ortsmarkierung (1) den Fahrzeugen bekannt ist, dass die Fahrzeuge den jeweils zurückgelegten Fahrweg erfassen und anhand des Fahrwegs ihren momentanen Ort selbst bestimmen und dass die Fahrzeuge ihre fahrzeugseitige Fahrwegerfassung an¬ hand des bekannten Orts (O) der Ortsmarkierung (1) nach Art einer Eichung der Fahrwegerfassung jeweils korrigieren.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fahrzeuge ihren momentanen Ort jeweils ausgehend von einer passierten Ortsmarkierung (1) selbst bestimmen.
4. System nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ortsmarkierung (1) als Balise (Ia) ausgebildet ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erfassung des Fahrwegs mittels Wegimpulsgebern über den Raddurchmesser erfolgt.
6. System nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erfassung des Fahrwegs mittels Dopplerradaren erfolgt .
7. System nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Signal der Ortsmarkierung (1) jeweils zwischen zwei vorgegebenen Orten (Ol, 02) ausgewertet wird.
8. Verfahren zur fahrzeugseitigen Fahrwegerfassung für ein
System, insbesondere ein Nahverkehrsbahnsystem, mit sich entlang einer Fahrstrecke (7), insbesondere eines Streckennet¬ zes, bewegenden Fahrzeugen, an der zumindest eine wegseitige Ortsmarkierung (1) fest angeordnet ist, die eine Sendeein- richtung aufweist und die ihre Identifizierung an die Fahrzeuge überträgt, indem sie ein Signal mit der Identifizierung über die Antenne der Sendeeinrichtung abstrahlt, deren Abstrahlcharakteristik (2) eine Hauptkeule (3) aufweist, wobei die Fahrzeuge das Passieren der Ortsmarkierung (1) er- fassen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Signal der Hauptkeule (3) beim Passieren der Orts¬ markierung (1) erfasst wird und dass der Ort (O) der Sendeeinrichtung und damit der Ortsmar- kierung (1) der mittlere Ort zwischen den beiden Orten (11, 12) ist, an denen das Signal der Hauptkeule (3) beim Passie¬ ren einen vorgegebenen Schwellwert (8) zunächst über- und anschließend wieder unterschreitet .
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ort (O) der Ortsmarkierung (1) den Fahrzeugen bekannt ist, dass die Fahrzeuge den jeweils zurückgelegten Fahrweg erfassen und anhand des Fahrwegs ihren momentanen Ort selbst bestimmen und dass die Fahrzeuge ihre fahrzeugseitige Fahrwegerfassung je¬ weils anhand des bekannten Orts (O) der Ortsmarkierung (1) korrigieren .
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