WO2016037801A1 - Verfahren und vorrichtung zur stillstandsüberwachung - Google Patents

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WO2016037801A1
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rail
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standstill
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Inventor
Hans-Helmut Schweissthal
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the stability of a moving object, in particular a rail vehicle, with respect to a fixed base and to a device for carrying out the method in a rail vehicle.
  • the following description refers essentially to the standstill monitoring in rail vehicles, without the invention being limited to this particular application.
  • the invention can be used for standstill detection and monitoring in any relative movement, for example in industrial manufacturing processes or vehicles of all kinds.
  • Modern train control devices require accurate location or location information of both parked and moving rail vehicles.
  • Conventional train control systems are increasingly supplemented or superseded by radio-based train control systems.
  • radio-based train control systems such as ETCS - European Train Control System - Level 2
  • driving licenses are determined in a trackside control center and transmitted to the individual rail vehicles by radio.
  • the driving permit contains, among other information, the speed profile of the route and the distance between the current position and the next monitored stopping place.
  • a vehicle device determines the distance covered and prevents the permissible speed from being exceeded by timely automatic activation of the brake. speed and passing the monitored
  • Stop location A prerequisite for the safe functioning of these train control systems is that the actual current position of the rail vehicle is known in the track-side control center, so that the distance can be calculated to the stop for the to be transmitted driving license.
  • the vehicle position is determined by way of reference points on the track, for example locating beacons.
  • a path measuring device of the vehicle continuously determines the relative position of the vehicle to the
  • the fuse-technical position of the vehicle is not known and the initialization of the vehicle position can be determined only by driving over at least two location reference points, for example, balises. Only then can the vehicle be put into operation from the train control point of view. This means that vehicles in parking positions may not be switched off completely; at least the train control must remain active. The disadvantage is above all the considerable energy requirement required for this purpose.
  • the rail vehicle stores its fuse-technical position before switching off and this position is used after restarting as initialization position.
  • Necessary fuse-technical prerequisite for the usability of the stored vehicle position is that the vehicle was not moved when the vehicle device is switched off - Cold Movement Detection - CMD.
  • movement of the rail vehicle occurs, for example by towing, rolling on a slope or feed due to maneuvering, the use of the original position for initialization purposes by personnel must be prevented. This non-technical solution is often not feasible in reality.
  • GPS - Global Position System - it would be possible to use the GPS - Global Position System - to determine the parking place before switching off the vehicle device and store retentive and after switching on the current location to determine and compare with the stored location.
  • the problem with this is that a sufficient number of storage locations do not provide a sufficiently strong satellite signal, for example in maintenance halls and covered or underground stations.
  • the invention is accordingly based on the object, a method and a device for standstill monitoring a moving object, in particular a rail vehicle, specify that enable a current-less switching of the moving object during the standstill phase, wherein the Device for standstill monitoring no external power supply needs.
  • the object is achieved in that at standstill no movement-induced increase in a rolling - length of a free end of a Abrollseiles is determined, the free end is kept loose in a vertical orientation between the movable object and the solid ground.
  • the object is achieved according to claim 2 for a rail vehicle by a device in which a roller on which the unwinding rope is wound on the rail vehicle is arranged perpendicularly over a rail, wherein at the free end of the Abrollseiles a permanent magnet is attached, the magnetic Holding force on the rail is dimensioned such that upon movement of the rail vehicle results in an increase in the rolling length of the free end of the Abrollseiles.
  • the Abrollseil, at the free end of the permanent magnet is fixed, lowered so far until the permanent magnet is directly above the rail.
  • the roller is fixed at the bottom of the car body at a vertical distance above the rail. If the permanent magnet contacts the rail, the roller has been rotated by a certain angle of rotation or a certain number of revolutions, whereby the unwinding length of the free end of the unwinding rope is known.
  • the role and the permanent magnet are due to gravity vertically opposite.
  • the role contains even more Abrollseil that can only be unwound from the role when the rail vehicle is moved, since the magnetic holding force of the permanent magnet quasi holds the free end of the Abrollseiles on the rail and only in vehicle movement an inclination of the Abrollseiles, that is one Increasing the rolling length of the free end, causes.
  • the free end of the Abrollseiles is rolled up again on the roll and determines the Abrollin by counting the revolutions or finding a rotation angle. If the rolling length is greater than at the time of the shutdown of the rail vehicle, a movement of the rail vehicle has taken place in the meantime. An external power supply of this device for standstill monitoring is not required.
  • the determination of whether the unwinding length of the free end of the Abrollseiles has extended in the stoppage phase of the rail vehicle is carried out according to claim 4 preferably characterized in that electronic means for detecting and storing a rotational movement of the roller are provided.
  • the rotational movement can be detected, for example, with an electronic revolution sensor whose output signal acts on an electronic read-only memory, in particular an EEPROM. A manual determination of the Abrollin is therefore no longer necessary.
  • FIG. 1 shows a device for detecting a movement
  • Figure 2 shows the device according to Figure 1 with detected movement.
  • the device consists essentially of a roller 1, which is attached to the underside of a car body 2 of a rail vehicle and on which a highly flexible wire 3 is guided as Abrollseil.
  • a permanent magnet 4 is attached, which hangs in the raw state of the rail vehicle perpendicular to a rail 5, wherein between see permanent magnet 4 and rail 5, a magnetic force acts. If, as required, the rail vehicle has not been moved in the parked state, the free end of the wire 3 with the permanent magnets 4 remains hanging vertically in a constant length between the roller 1 and the rail 5, as FIG. 1 shows.
  • the wire 3 is unrolled on the roller 1 by a certain order, whereby the free end of the wire 3 extends between the roller 1 and the rail 5.
  • This movement process is shown in FIG.
  • the permanent magnet 4 pulls on the wire end until the wire 3 is completely unrolled on the roll 1.
  • the holding force of the permanent magnet 4 on the rail 5 is dimensioned such that the rolling resistance of the wire 3 on the roller 1 is overcome with certainty when the rail vehicle 6 is moved. If the entire wire 3 unwound and the rail vehicle is still further moved, the wire 3 depends on the direction of travel in a certain oblique position to the bottom right or bottom left and is pulled along with the permanent magnet 4 on the rail 5.
  • the sketched device allows a standstill or motion detection without own energy needs. In the standstill position, the rail vehicle can thus be completely de-energized, including the vehicle device usually required for standstill monitoring.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug. Um die Einhaltung des Stillstandes ohne Energiebedarf sicher feststellen zu können, ist verfahrensgemäß vorgesehen, dass bei Stillstand keine bewegungsbedingte Vergrößerung einer Abrolllänge eines freien Endes eines Abrollseils festgestellt wird, wobei das freie Ende magnetisch in senkrechter Ausrichtung zwischen dem beweglichen Objekt und dem festen Grund locker gehalten wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug .
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Stillstandsüberwachung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist. Die Erfindung kann für die Stillstandserkennung und - Überwachung bei jeglichen Relativbewegungen, beispielsweise bei industriellen Fertigungsprozessen oder Fahrzeugen aller Art, eingesetzt werden.
Im Bahnverkehr stellt sich das Problem, dass betrieblich feststellbar sein muss, ob ein abgestelltes und ausgeschaltetes Schienenfahrzeug während dieses ausgeschalteten Zustandes bewegt wurde .
Moderne Zugbeeinflussungseinrichtungen benötigen genaue Weg- beziehungsweise Ortsinformationen sowohl abgestellter als auch fahrender Schienenfahrzeuge. Konventionelle Zugbeeinflussungssysteme werden zunehmend durch funkbasierte Zugbeeinflussungssysteme ergänzt oder abgelöst. Bei funkbasierten Zugbeeinflussungssystemen, wie zum Beispiel ETCS - European Train Control Sytem - Level 2, werden Fahrterlaubnisse in einer streckenseitigen Steuerzentrale ermittelt und den einzelnen Schienenfahrzeugen per Funk übermittelt. Die Fahrterlaubnis enthält neben anderen Informationen das Geschwindigkeitsprofil der Strecke und die Distanz zwischen der aktuellen Po- sition und dem nächsten überwachten Halteort. Während der Fahrt ermittelt eine Fahrzeugeinrichtung die zurückgelegte Entfernung und verhindert durch rechtzeitige automatische An- steuerung der Bremse das Überschreiten der zulässigen Ge- schwindigkeit und das Vorbeifahren an dem überwachten
Halteort. Voraussetzung für die sichere Funktionsweise dieser Zugbeeinflussungssysteme ist, dass in der streckenseitigen Steuerzentrale die tatsächliche momentane Position des Schie- nenfahrzeuges bekannt ist, damit die Distanz bis zum Halteort für die zu übermittelnde Fahrterlaubnis berechnet werden kann. Üblicherweise wird die Fahrzeugposition mittels stre- ckenseitiger Referenzpunkte, zum Beispiel Ortungsbaiisen, ermittelt. Eine Wegmesseinrichtung des Fahrzeuges ermittelt kontinuierlich die relative Position des Fahrzeuges zu dem
Referenzpunkt und übermittelt die Positionsdaten an die Streckenzentrale .
Bisher ist es jedoch nicht möglich, auch bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung festzustellen, ob der bei diesem Betriebszustand vorausgesetzte Stillstand des Schienenfahrzeuges tatsächlich eingehalten wurde. Werden Schienenfahrzeuge zum Betriebsende an Parkpositionen komplett ausgeschaltet, geht für die Zugbeeinflussung die genaue sicherungstechnische Fahrzeugposition verloren. Nach dem Wiedereinschalten des
Schienenfahrzeuges ist die sicherungstechnische Position des Fahrzeuges nicht bekannt und die Initialisierung der Fahrzeugposition kann erst durch das Überfahren von mindestens zwei Ortsreferenzpunkten, zum Beispiel Balisen, ermittelt werden. Erst danach kann das Fahrzeug aus Zugbeeinflussungs- sicht in Betrieb genommen werden. Das bedeutet, dass Fahrzeuge in Parkpositionen nicht komplett ausgeschaltet werden dürfen; zumindest die Zugbeeinflussung muss aktiv bleiben. Nachteilig ist vor allem der dazu erforderliche erhebliche Ener- giebedarf.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Schienenfahrzeug seine sicherungstechnische Position vor dem Abschalten abspeichert und diese Position nach dem Wiedereinschalten als Initialisierungsposition verwendet wird. Notwendige sicherungstechnische Voraussetzung für die Verwendbarkeit der gespeicherten Fahrzeugposition ist, dass das Fahrzeug bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung nicht bewegt wurde - Cold Movement Detection - CMD. Erfolgt dennoch eine Bewegung des Schienenfahrzeuges, beispielsweise durch Abschleppen, Rollen am Hang oder Vorschub infolge Rangierfahrten, muss die Verwendung der ursprünglichen Position für Initialisierungszwe- cke durch Personal verhindert werden. Diese nicht technische Lösung ist in der Realität oft nicht umsetzbar.
Zur Lösung des Problems werden derzeit häufig zusätzliche Referenzpunkte an den geplanten Abstellorten installiert. Diese Referenzpunkte müssen zur Bestätigung der Korrektheit der abgespeicherten Position zunächst passiert werden. Nachteilig dabei ist vor allem die Notwendigkeit, eine erhebliche Gleislänge zwischen dem Referenzpunkt und dem eigentlichen Startpunkt freizuhalten. Abstellgleise müssen gegebenenfalls für längere Fahrzeuge verlängert werden oder die Fahrzeuglänge muss eingeschränkt werden. Nachteilig ist darüber hinaus, dass die Fahrt bis zu dem Referenzpunkt, das heißt bis zur Positionserkennung, unter Fahrerverantwortung erfolgen muss. Erst nach der Passage des Referenzpunktes kann eine Fahrter- laubnis aufgrund der Positionsinitialisierung per Funk erteilt werden, während zuvor keine technische Sicherung besteht und die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr niedrig sein muss.
Möglich wäre die Nutzung von GPS - Global Position System -, um den Abstellort vor dem Ausschalten der Fahrzeugeinrichtung zu ermitteln und remanent abzuspeichern und nach dem Wiedereinschalten den aktuellen Ort zu ermitteln und mit dem abgespeicherten Ort zu vergleichen. Problematisch dabei ist jedoch, dass bei einer Vielzahl von Abstellorten kein ausrei- chend starkes Satellitensignal zur Verfügung steht, beispielsweise in Wartungshallen und überdachten oder unterirdischen Bahnhöfen.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, anzugeben, die eine Stromlosschaltung des beweglichen Objektes während der Stillstandsphase ermöglichen, wobei auch die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung keine externe Energieversorgung benötigen soll.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Stillstand keine bewegungsbedingte Vergrößerung einer Abroll - länge eines freien Endes eines Abrollseiles festgestellt wird, wobei das freie Ende magnetisch in senkrechter Ausrichtung zwischen dem beweglichen Objekt und dem festen Grund locker gehalten wird.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 für ein Schienenfahrzeug durch eine Vorrichtung gelöst, bei der eine Rolle, auf der das Abrollseil aufgewickelt ist, an dem Schienenfahrzeug senkrecht über eine Schiene angeordnet ist, wobei an dem freien Ende des Abrollseiles ein Permanentmagnet befestigt ist, dessen magnetische Haltekraft an der Schiene derart bemessen ist, dass bei Bewegung des Schienenfahrzeuges eine Vergrößerung der Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles resultiert.
Nach dem Abstellen des Schienenfahrzeuges an seiner Parkposition wird von der Rolle das Abrollseil, an dessen freiem Ende der Permanentmagnet befestigt ist, so weit herabgelassen, bis sich der Permanentmagnet direkt über der Schiene befindet. Dazu ist die Rolle am Boden des Wagenkastens in senkrechtem Abstand über der Schiene befestigt. Kontaktiert der Permanentmagnet die Schiene, wurde die Rolle um einen bestimmten Drehwinkel oder eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen gedreht, wodurch die Abrolllänge des freien Endes des Abroll - seiles bekannt ist. Die Rolle und der Permanentmagnet stehen schwerkraftbedingt senkrecht gegenüber. Die Rolle enthält noch weiteres Abrollseil, das nur von der Rolle abgespult werden kann, wenn das Schienenfahrzeug bewegt wird, da die magnetische Haltekraft des Permanentmagneten das freie Ende des Abrollseiles an der Schiene quasi festhält und nur bei Fahrzeugbewegung eine Schrägstellung des Abrollseiles, das heißt eine Vergrößerung der Abrolllänge des freien Endes, bewirkt. Vor dem Wiedereinschalten des Schienenfahrzeuges und dessen Abfahrt wird das freie Ende des Abrollseiles auf der Rolle wieder aufgerollt und durch Zählen der Umdrehungen oder Feststellung eines Drehwinkels die Abrolllänge bestimmt. Wenn die Abrolllänge größer ist als zum Zeitpunkt der Abstellung des Schienenfahrzeuges, hat zwischenzeitlich eine Bewegung des Schienenfahrzeuges stattgefunden. Eine externe Energieversorgung dieser Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung ist nicht erforderlich. Ausgenutzt wird die Bewegungsenergie des Schienenfahrzeuges selbst, falls sich dieses ungewollt bewegt und damit das Abrollseil abwickelt. Auf diese Weise ist eine Stillstandsüberwachung unabhängig von dem Fahrzeuggerät des Schienenfahrzeuges möglich, so dass in der Parkposition alle Energieverbraucher inklusive des Fahrzeuggerätes des Schienenfahrzeuges ausgeschaltet werden können.
Gemäß Anspruch 3 wird als Abrollseil ein auf der Rolle aufgewickelter hochflexibler Draht verwendet. Dadurch wird die notwendige Festigkeit des Abrollseiles im Wesentlichen wartungsfrei sichergestellt.
Die Feststellung, ob sich die Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles in der Stillstandsphase des Schienenfahrzeuges verlängert hat, erfolgt gemäß Anspruch 4 vorzugsweise dadurch, dass elektronische Mittel zum Erfassen und Speichern einer Drehbewegung der Rolle vorgesehen sind. Die Drehbewegung kann beispielsweise mit einem elektronischen Umdrehungssensor erfasst werden, dessen Ausgangssignal einen elektronischen Nur-Lese-Speicher, insbesondere einen EEPROM, beaufschlagt. Eine manuelle Feststellung der Abrolllänge ist damit nicht mehr erforderlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher. Es zeigen: Figur 1 eine Vorrichtung zur Feststellung einer Bewegung und Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 bei festgestellter Bewegung .
Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Rolle 1, die unterseitig eines Wagenkastens 2 eines Schienenfahrzeuges befestigt ist und auf der ein hochflexibler Draht 3 als Abrollseil geführt ist. Am freien Ende des Drahtes 3 ist ein Permanentmagnet 4 angehängt, welcher im Rohzustand des Schienenfahrzeuges senkrecht über eine Schiene 5 hängt, wobei zwi- sehen Permanentmagnet 4 und Schiene 5 eine magnetische Kraft wirkt. Wenn das Schienenfahrzeug im abgestellten Zustand - wie gefordert - nicht bewegt wurde, bleibt das freie Ende des Drahtes 3 mit den Permanentmagneten 4 in konstanter Länge zwischen der Rolle 1 und der Schiene 5 senkrecht herabhän- gend, wie Figur 1 zeigt.
Falls jedoch eine Bewegung 6 des Schienenfahrzeuges erfolgt ist, wird der Draht 3 auf der Rolle 1 um eine bestimmte Größenordnung abgerollt, wodurch sich das freie Ende des Drahtes 3 zwischen der Rolle 1 und der Schiene 5 verlängert. Dieser Bewegungsvorgang ist in Figur 2 dargestellt. Dabei zieht der Permanentmagnet 4 an dem Drahtende, bis der Draht 3 auf der Rolle 1 vollständig abgerollt ist. Die Haltekraft des Permanentmagneten 4 an der Schiene 5 ist dazu derart dimensio- niert, dass der Abrollwiderstand des Drahtes 3 auf der Rolle 1 mit Sicherheit überwunden wird, wenn das Schienenfahrzeug bewegt 6 wird. Ist der gesamte Draht 3 abgewickelt und wird das Schienenfahrzeug noch weiter bewegt, hängt der Draht 3 entsprechend der Fahrtrichtung in bestimmter Schräglage nach rechts unten oder nach links unten und wird mit dem Permanentmagneten 4 auf der Schiene 5 entlanggezogen.
Die skizzierte Vorrichtung ermöglicht eine Stillstands- beziehungsweise Bewegungserkennung ohne eigenen Energiebedarf. In der Stillstandsposition kann somit das Schienenfahrzeug vollständig stromlos geschaltet werden, inklusive des üblicherweise für die Stillstandsüberwachung erforderlichen Fahrzeuggerätes .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber ei- nem festen Grund,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
bei Stillstand keine bewegungsbedingte Vergrößerung einer Abrolllänge eines freien Endes eines Abrollseils festgestellt wird, wobei das freie Ende magnetisch in senkrechter Ausrich- tung zwischen dem beweglichen Objekt und dem festen Grund locker gehalten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einem Schienenfahrzeug,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
eine Rolle (1), auf der das Abrollseil aufgewickelt ist, an dem Schienenfahrzeug senkrecht über eine Schiene (5) angeordnet ist, wobei an dem freien Ende des Abrollseiles ein Permanentmagnet (4) befestigt ist, dessen magnetische Haltekraft an der Schiene (5) derart bemessen ist, dass bei Bewegung des Schienenfahrzeuges eine Vergrößerung der Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles resultiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Abrollseil als auf der Rolle (1) aufgewickelter hochflexibler Draht (3) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
elektronische Mittel zum Erfassen und Speichern einer Drehbewegung der Rolle (1) vorgesehen sind.
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