WO2021004665A1 - Detection of obstacles on rail tracks using surface waves - Google Patents

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WO2021004665A1
WO2021004665A1 PCT/EP2020/061351 EP2020061351W WO2021004665A1 WO 2021004665 A1 WO2021004665 A1 WO 2021004665A1 EP 2020061351 W EP2020061351 W EP 2020061351W WO 2021004665 A1 WO2021004665 A1 WO 2021004665A1
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WO
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obstacle
track
surface wave
signal
sensor signal
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/061351
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German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Baumgartner
Andreas Ziroff
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting obstacles on a track body.
  • the invention also relates to an obstacle detection device.
  • the invention also relates to a rail vehicle.
  • Lidar systems and radar systems are ideal for such tasks. However, these systems do not work when detecting objects behind curves. Attempts have been made to couple a differential wave into tracks in order to detect an object with the help of the reflected wave, but a differential wave has a relatively short range. In DE 376 949 A, differential electromagnetic waves are coupled into a track body for the detection of obstacles or oncoming rail vehicles.
  • DE 1 605 418 describes a method for detecting a hindrance for a rail vehicle and a corresponding device.
  • radar waves are coupled into a track with the aid of a horn antenna.
  • a radar wave reflected by an obstacle is detected and evaluated with the antenna.
  • a transmission signal which is periodically pulsed with a pulse repetition frequency, is transmitted and a reflection measurement signal is received.
  • the object is therefore to provide a method and a device for obstacle detection over greater distances, even behind curves.
  • This object is achieved by a method for obstacle detection on a track body according to claim 1, an obstacle detection device according to claim 9 and a
  • a sensor signal is generated.
  • the sensor signal is preferably generated with the aid of a sensor arranged on a rail vehicle.
  • the generated Sen sorsignal is coupled as a surface wave in both rails of the track body with a parallel coupling of the Sensor signal takes place in both rails of the track body. Coupling into both rails is necessary so that a surface wave and not a differential wave is formed, since the two rails run in parallel act as a coupling structure, so that when coupling into only one
  • Rail would form a differential wave.
  • a time-variable current is sent through two coupling coils arranged in parallel, the coil axis of which is designed in the transverse direction to the track, preferably perpendicular to the track.
  • an alternating magnetic field is generated around the rails of the track, which in turn induces an electromagnetic surface wave on the two rails of the track.
  • a surface wave reflected by the obstacle is decoupled from the track as an input signal in the event that there is an obstacle on the track and the surface wave is reflected on the obstacle.
  • the coupling takes place via a coil or a coil-shaped antenna, in which a time-varying current is induced by the surface wave.
  • a single coil on one of the two rails is sufficient for decoupling.
  • a greater Emp sensitivity can, however, be achieved if a receiving coil is used for each Sen despule.
  • the out-coupled reflected surface wave is therefore recorded as an electrical input signal and it is determined that there is an obstacle on the track structure in the event that an input signal is recorded.
  • a surface wave advantageously has a relatively large range, in particular in comparison to a differential wave, so that obstacles can be detected at a greater distance.
  • obstacle detection also works for objects that are hidden behind curves or behind any visual obstacles in the curve area.
  • the obstacle detection device according to the invention has a signal generation unit for generating a sensor signal.
  • Part of the obstacle detection device according to the invention is also a signal coupling unit for coupling the sensor signal as a surface wave into a track, with the sensor signal being coupled in parallel into both rails of the track, and / or for decoupling a surface wave reflected by the obstacle from the track as an input signal.
  • Coupling in and coupling out can be carried out by the same unit, but they can also be carried out by two separate units, that is to say a coupling-in unit and a coupling-out unit.
  • the decoupling of a surface wave from the track in the decoupling unit can of course only take place in the event that there is an obstacle on the track and the surface wave is reflected on the obstacle.
  • the obstacle detection device also has an evaluation unit for determining that there is an obstacle on the
  • Track body is located in the event that an input signal is detected.
  • the obstacle detection device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention for obstacle detection on a track body.
  • the rail vehicle according to the invention has the obstacle detection device according to the invention.
  • the rail vehicle according to the invention shares the advantages of the obstacle detection device according to the invention.
  • a distance between a rail vehicle and the obstacle is determined by comparing the sensor signal and the detected input signal.
  • a pulsed sensor signal is used and a time difference between the sensor signal and the input signal generated by reflection is determined.
  • the time difference corresponds to the transit time of the surface wave to the obstacle and back.
  • a sensor signal can also be generated, the frequency of which increases over time in a predetermined manner, for example linearly. If now the frequency of an input signal with the frequency of a current, i. H. When the sensor signal sent at the same time is compared, the difference between the two frequencies also results in the transit time of the surface wave to the obstacle and back. From the knowledge of the transit time of the surface wave and the known speed of the surface wave, the distance between the obstacle and the sensor can then be determined.
  • a monostatic transmitter / receiver unit is preferably used for transmitting and receiving the surface wave.
  • Such a monostatic transmitter / receiver unit is designed with only one coupling unit as a common coupling-in and coupling-out unit.
  • only one antenna or coil is advantageously required for coupling a surface wave in and out.
  • the surface wave is transmitted and received bistatically.
  • the coupling and decoupling of an upper surface wave take place via separate coils.
  • no electronic component is required to separate an output signal from an input signal.
  • the sensor signal is preferably coupled into the track as a surface wave with the aid of a magnetic field coupler.
  • a magnetic field coupler can be madebil det as a coil, the coil axis is aligned transversely to the track.
  • a time-varying current flows in the coil, with which a time-varying magnetic field is coupled into the track.
  • the time-varying magnetic field induces a propagating surface wave, which propagates in the longitudinal direction of the track.
  • the constructional effort ie the implementation of a coil
  • the effort required to generate an alternating electrical field to generate a surface wave since a large capacitor would be required for the latter.
  • Coupling an electric field would only be easier at higher frequencies, since the size of a dipole antenna would decrease at higher frequency values.
  • the attenuation of the surface wave would be increased and the sensor range would be reduced.
  • the sensor signal is coupled in parallel into both tracks of the track body. This enables a parallel coupling of a surface wave in both tracks, whereby a greater range of the sensor is achieved compared to a differential wave in which an opposing coupling takes place.
  • a sensor signal is particularly preferably generated on a track body, which is not limited to a single frequency, but rather comprises a frequency band, preferably a broad frequency band.
  • the received signal or input signal is advantageously less sensitive to interference and less sensitive to a frequency-selective transmission behavior of the track.
  • FIG. 1 shows a flowchart illustrating a method for obstacle detection on a track body according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a scenario of an obstacle detection with an obstacle detection device according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a coupling of surface waves into a track body
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an obstacle detection device according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an obstacle recognition device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a flow chart 100 which illustrates a method of driving obstacle detection on a track body according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a sensor signal SS is first generated from a rail vehicle with the aid of a transceiver unit.
  • a sensor signal SS can be designed, for example, as a ramp signal with a frequency that increases linearly over time.
  • the sensor signal SS starts at a frequency of 30 MHz.
  • the frequency then increases linearly up to 300 MHz.
  • Typical frequency increase rates are 1 MHz / ps.
  • the sensor signal SS is now coupled into a track 4 (see FIGS. 2, 3) as a surface wave OW in step 1.II with the aid of two magnetic coils 2a (see FIG. 3).
  • a current I with the mentioned frequency is generated in the magnet coils 2a.
  • the alternating magnetic field B generated by the magnetic coil 2a is coupled into the track body 4 (see FIG. 2), an alternating magnetic field B being formed around a rail 4a.
  • the alternating magnetic field B now spreads in the longitudinal direction of the two rails 4a as a surface wave OW. If the surface wave OW now hits an obstacle 6 on the track body 4 (see FIG. 2), it is reflected in the direction of the starting point of the surface wave OW.
  • Step 1.III decoupled from the track body 4 and an input signal ES based on the reflected surface wave OW is detected.
  • step 1. IV it is determined that there is an obstacle 6 on the track structure in the event that an input signal ES is detected.
  • a current sensor signal frequency f (t a ) is compared with the frequency f (to) of the input signal ES. Since the frequency of the sensor signal increases over time, the current sensor signal frequency f (t a ) is higher than the frequency f (to) of the input signal ES.
  • FIG 2 is a schematic representation 20 of a scenario of an obstacle detection with an obstacle detection device 40 (shown in dashed lines) according to an embodiment Example of the invention illustrated.
  • the obstacle detection device 40 is installed in a rail vehicle 5 and comprises a transmitting / receiving unit 1 and an antenna 2.
  • the transmitting / receiving unit 1 is used to generate a sensor signal SS and to receive a received signal ES.
  • the sensor signal SS is coupled from the antenna 2 as a surface wave OS into a track body 4 on which the rail vehicle 5, which includes the obstacle detection device 40, moves.
  • the surface wave OW coupled into the track body 4 propagates along the course of the rails of the track body 4 until it hits an obstacle 6.
  • the surface wave OW is reflected by the obstacle 6 and is finally decoupled from the track body 4 by the antenna 2 of the obstacle detection device 20.
  • the input signal ES generated in the process is received by the transceiver unit 1 and evaluated.
  • the sensor signal SS is generated with a frequency f (t) increasing linearly over time.
  • the evaluation not only determines that an object 6 is located on the track as an obstacle, but also a distance is derived from the frequency difference Af of the current sensor signal frequency f (t a) and the frequency f (to) of the input signal ES d is determined between the obstacle 6 and the rail vehicle 5.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a coupling of surface waves OW into a track body 4.
  • a coil 2a as an antenna through which a current I flows, a time-variable magnetic field B is generated, which is formed around a rail 4a of a track 4.
  • the time-varying magnetic field B generates a surface wave OW that propagates in the direction of the arrow.
  • a surface wave OW is generated in both parallel rails 4a, which propagates in the direction of the arrow.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an obstacle detection device 40 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the obstacle detection device 40 comprises a transmitting / receiving unit 1 and an antenna 2.
  • Part of the transmitting / receiving unit 1 is a signal generating unit 11.
  • the signal generating unit 11 generates a sensor signal SS whose frequency increases linearly over time.
  • the sensor signal SS is transmitted to a so-called circulator 13, which is also part of the transmitting / receiving unit 1 and is required to separate the sensor signal SS from a received signal ES.
  • the sensor signal SS is transmitted to the antenna 2, which includes the two coils 2a shown in FIG. 3 and couples a surface wave OW into the two tracks 4a (see FIG. 3) or a reflected surface wave OW from the two tracks 4a as an input signal ES decoupled.
  • the input signal ES is transmitted to the circulator 13 of the transmitting / receiving unit 1 and from there to an evaluation unit 12, which is also part of the obstacle detection device 40, passed on.
  • the evaluation unit 12 evaluates the input signal ES evaluates and determines whether there is an obstacle 6 (see FIG. 2) on the track body 4 and at what distance d this obstacle 6 is.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an obstacle detection device 50 according to a second embodiment of the invention.
  • the obstacle detection device 50 shown in FIG. 5 with a bistatic signal transmission unlike the obstacle detection device 40 shown in FIG. 4, has an in-coupling unit 2b and a decoupling unit 2c separate therefrom.
  • the obstacle detection device 50 shown in FIG. 5 comprises a transmitting / receiving unit 1 a, which differs from the transmitting / receiving unit 1 shown in FIG. 4 in that it does not have a circulator 13, but only a signal generation unit 11 and an evaluation unit 12 includes.
  • the one from the signal generation unit 11 generated sensor signals SS are transmitted directly to the coupling unit 2b, which couples a surface wave OW in a track.
  • the coupling unit 2b has a separate coil (not shown) for each of the two rails of a track.
  • a surface wave OW reflected on an obstacle is decoupled from the track by the decoupling unit 2c and transmitted directly to the evaluation unit 12 as an input signal ES.
  • the decoupling unit 2c preferably has a separate coil for each of the two rails and thus achieves a particularly high sensitivity, as a result of which the range of the obstacle detection is improved.
  • the evaluation unit 12 determines an obstacle based on the input signal and compares the input signal ES with the sensor signal SS generated by the sensor signal generation unit 11 and determines on this basis a distance d between a rail vehicle and an obstacle, as is related is explained in more detail with FIG.

Landscapes

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

Abstract

A method for detecting obstacles on a track body (4) is described. In the method according to the invention for detecting obstacles on a track body (4), a sensor signal (SS) is generated. The generated sensor signal (SS) is input into a track of the track body (4) as a surface wave (OW). In this context, parallel inputting of the sensor signal (SS) into both tracks (4a, 4b) of the track body (4) is carried out. Furthermore, a surface wave (OW) which is reflected by the obstacle (6) is extracted from the track as an input signal (ES), in the event of an obstacle (6) being located on the track and the surface wave (OW) being reflected at the obstacle (6). Furthermore, the input signal (ES) is evaluated to the effect that it is determined that an obstacle (6) is located on the track body (4), in the event of an input signal (ES) being sensed. An obstacle detection device (40, 50) is described. A rail vehicle (5) is also described.

Description

Nachanmeldefassung Late registration version
1 1
Beschreibung description
Erkennung von Hindernissen auf Bahngleisen mit Hilfe von Oberflächenwellen Detection of obstacles on train tracks with the help of surface waves
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper. Außerdem betrifft die Erfindung eine Hinderniserkennungseinrichtung. Überdies betrifft die Erfin dung ein Schienenfahrzeug. The invention relates to a method for detecting obstacles on a track body. The invention also relates to an obstacle detection device. The invention also relates to a rail vehicle.
Im Schienenverkehr kommt es gelegentlich vor, dass Objekte, wie zum Beispiel Personen oder Straßenfahrzeuge, sich unbe fugt auf dem Gleiskörper aufhalten und daher eine Gefahr für die Sicherheit darstellen. Daher müssen solche Objekte recht zeitig erkannt werden, um für ein sich näherndes Schienen fahrzeug einen Bremsvorgang einzuleiten, so dass ein Zusam menstoß zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Objekt verhin dert werden kann. Da der Bremsweg eines Schienenfahrzeugs bis zum Stillstand für Hochgeschwindigkeitszüge im Bereich von Kilometern liegt und das Objekt auch bei Dunkelheit oder be liebigen Wetterbedingungen erkannt werden muss, reichen die sensorischen Fähigkeiten des Zugführers für diese Aufgabe oft nicht aus. Mithin muss zusätzlich eine technische Einrichtung zur Verfügung stehen, mit der ein Hindernis auch bei schlech ten Sichtbedingungen in einer Entfernung von wenigen Kilome tern erkannt werden kann. In rail transport, it happens occasionally that objects, such as people or road vehicles, are unauthorized on the track and therefore pose a safety hazard. Therefore, such objects must be detected in good time in order to initiate a braking process for an approaching rail vehicle so that a collision between the rail vehicle and the object can be prevented. Since the braking distance of a rail vehicle to a standstill for high-speed trains is in the range of kilometers and the object has to be recognized even in darkness or in any weather conditions, the driver's sensory skills are often insufficient for this task. A technical device must therefore also be available with which an obstacle can be recognized even in poor visibility conditions at a distance of a few kilometers.
Für derartige Aufgaben bieten sich Lidarsysteme und Radarsys teme an. Allerdings funktionieren diese Systeme nicht bei der Objektdetektion hinter Kurven. Es wurden Versuche unternom men, in Gleise eine differentielle Welle einzukoppeln, um mit Hilfe der reflektierten Welle ein Objekt zu detektieren, al lerdings weist eine differentielle Welle eine relativ kurze Reichweite auf. In DE 376 949 A erfolgt ein Einkoppeln von differentiellen elektromagnetischen Wellen in einen Gleiskörper zur Detektion von Hindernissen bzw. entgegenkommenden Schienenfahrzeugen. Lidar systems and radar systems are ideal for such tasks. However, these systems do not work when detecting objects behind curves. Attempts have been made to couple a differential wave into tracks in order to detect an object with the help of the reflected wave, but a differential wave has a relatively short range. In DE 376 949 A, differential electromagnetic waves are coupled into a track body for the detection of obstacles or oncoming rail vehicles.
In DE 1 605 418 wird ein Verfahren zur Erfassung eines Hin dernisses für ein Schienenfahrzeug sowie eine entsprechende Vorrichtung beschrieben. Bei dem Verfahren werden mit Hilfe einer Hornantenne Radarwellen in ein Gleis eingekoppelt. Eine von einem Hindernis reflektierte Radarwelle wird mit der An tenne erfasst und ausgewertet. DE 1 605 418 describes a method for detecting a hindrance for a rail vehicle and a corresponding device. In the process, radar waves are coupled into a track with the aid of a horn antenna. A radar wave reflected by an obstacle is detected and evaluated with the antenna.
In DE 42 16 406 Al wird ein Verfahren zur Hinderniserkennung auf Bahngleisen beschrieben. Bei dem Verfahren erfolgt eine Einkopplung von TEM-Wellen über die Oberleitung und die DE 42 16 406 A1 describes a method for detecting obstacles on railroad tracks. In the process, TEM waves are coupled in via the overhead contact line and the
Gleise sowie eine Messung der an Hindernissen reflektierten Wellen . Tracks as well as a measurement of the waves reflected by obstacles.
In DE 10 2005 021 358 Al wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Distanz anhand der Laufzeit von hochfrequenten Messsig nalen beschrieben. Dabei wird ein mit einer Pulsrepetierfre- quenz periodisch gepulstes Sendesignal ausgesendet und ein Reflexionsmesssignal empfangen. DE 10 2005 021 358 A1 describes a method for determining a distance on the basis of the transit time of high-frequency measurement signals. A transmission signal, which is periodically pulsed with a pulse repetition frequency, is transmitted and a reflection measurement signal is received.
Es besteht also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Hinderniserkennung über größere Distanzen auch hin ter Kurven bereitzustellen. The object is therefore to provide a method and a device for obstacle detection over greater distances, even behind curves.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper gemäß Patentanspruch 1, eine Hinder niserkennungseinrichtung gemäß Patentanspruch 9 und ein This object is achieved by a method for obstacle detection on a track body according to claim 1, an obstacle detection device according to claim 9 and a
Schienenfahrzeug gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Rail vehicle according to claim 10 solved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper wird ein Sensorsignal erzeugt. Das Sen sorsignal wird vorzugsweise mit Hilfe eines an einem Schie nenfahrzeug angeordneten Sensors erzeugt. Das erzeugte Sen sorsignal wird als Oberflächenwelle in beide Schienen des Gleiskörpers eingekoppelt wobei ein paralleles Einkoppeln des Sensorsignals in beide Schienen des Gleiskörpers erfolgt. Die Einkopplung in beide Schienen ist notwendig, damit sich eine Oberflächenwelle und keine differentielle Welle bildet, da die beiden parallel geführten Schienen als Koppelstruktur wirken, so dass sich bei einer Einkopplung nur in eine In the method according to the invention for detecting obstacles on a track, a sensor signal is generated. The sensor signal is preferably generated with the aid of a sensor arranged on a rail vehicle. The generated Sen sorsignal is coupled as a surface wave in both rails of the track body with a parallel coupling of the Sensor signal takes place in both rails of the track body. Coupling into both rails is necessary so that a surface wave and not a differential wave is formed, since the two rails run in parallel act as a coupling structure, so that when coupling into only one
Schiene eine differentielle Welle ausbilden würde. Hierfür wird auf Basis des Sensorsignals ein zeitlich veränderlicher Strom durch zwei parallel angeordnete Koppelspulen geschickt, deren Spulenachse in Querrichtung zum Gleis, vorzugsweise senkrecht zum Gleis, ausgebildet ist. Rail would form a differential wave. For this purpose, on the basis of the sensor signal, a time-variable current is sent through two coupling coils arranged in parallel, the coil axis of which is designed in the transverse direction to the track, preferably perpendicular to the track.
Durch den zeitlich veränderlichen Strom wird um die Schienen des Gleises herum jeweils ein magnetisches Wechselfeld er zeugt, das wiederum auf den beiden Schienen des Gleises je weils eine elektromagnetische Oberflächenwelle induziert. Weiterhin wird eine von dem Hindernis reflektierte Oberflä chenwelle aus dem Gleis als Eingangssignal ausgekoppelt, für den Fall, dass sich ein Hindernis auf dem Gleis befindet und die Oberflächenwelle an dem Hindernis reflektiert wird. Die Auskopplung erfolgt über eine Spule bzw. eine spulenförmige Antenne, in der von der Oberflächenwelle ein zeitlich verän derlicher Strom induziert wird. Zur Auskopplung genügt eine einzige Spule an einer der beiden Schienen. Eine größere Emp findlichkeit ist allerdings zu erreichen, wenn zu jeder Sen despule eine Empfangsspule verwendet wird. Die ausgekoppelte reflektierte Oberflächenwelle wird mithin als elektrisches Eingangssignal erfasst und es wird ermittelt, dass sich ein Hindernis auf dem Gleiskörper befindet, für den Fall, dass ein Eingangssignal erfasst wird. Due to the time-varying current, an alternating magnetic field is generated around the rails of the track, which in turn induces an electromagnetic surface wave on the two rails of the track. Furthermore, a surface wave reflected by the obstacle is decoupled from the track as an input signal in the event that there is an obstacle on the track and the surface wave is reflected on the obstacle. The coupling takes place via a coil or a coil-shaped antenna, in which a time-varying current is induced by the surface wave. A single coil on one of the two rails is sufficient for decoupling. A greater Emp sensitivity can, however, be achieved if a receiving coil is used for each Sen despule. The out-coupled reflected surface wave is therefore recorded as an electrical input signal and it is determined that there is an obstacle on the track structure in the event that an input signal is recorded.
Vorteilhaft weist eine Oberflächenwelle, insbesondere im Ver gleich zu einer differentiellen Welle eine relativ große Reichweite auf, so dass Hindernisse in größerer Entfernung detektiert werden können. Die Hindernisdetektion funktioniert im Gegensatz zu Lidar oder Radar auch für Objekte, die hinter Kurven verborgen sind bzw. hinter im Kurvenbereich vorhande nen Sichthindernissen verborgen sind. Die erfindungsgemäße Hinderniserkennungseinrichtung weist eine Signalerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Sensorsignals auf. Teil der erfindungsgemäßen Hinderniserkennungseinrich tung ist auch eine Signalkopplungseinheit zum Einkoppeln des Sensorsignals als Oberflächenwelle in ein Gleis, wobei ein paralleles Einkoppeln des Sensorsignals in beide Schienen des Gleiskörpers erfolgt, und/oder zum Auskoppeln einer von dem Hindernis reflektierten Oberflächenwelle aus dem Gleis als Eingangssignal. Ein- und Auskopplung können von derselben Einheit durchgeführt werden, sie können aber auch von zwei separaten Einheiten, also einer Einkopplungseinheit und einer Auskopplungseinheit durchgeführt werden. Die Auskopplung ei ner Oberflächenwelle aus dem Gleis in der Auskopplungseinheit kann selbstverständlich nur für den Fall erfolgen, dass sich ein Hindernis auf dem Gleis befindet und die Oberflächenwelle an dem Hindernis reflektiert wird. Die erfindungsgemäße Hin derniserkennungseinrichtung weist auch eine Auswertungsein heit auf zum Ermitteln, dass sich ein Hindernis auf dem A surface wave advantageously has a relatively large range, in particular in comparison to a differential wave, so that obstacles can be detected at a greater distance. In contrast to lidar or radar, obstacle detection also works for objects that are hidden behind curves or behind any visual obstacles in the curve area. The obstacle detection device according to the invention has a signal generation unit for generating a sensor signal. Part of the obstacle detection device according to the invention is also a signal coupling unit for coupling the sensor signal as a surface wave into a track, with the sensor signal being coupled in parallel into both rails of the track, and / or for decoupling a surface wave reflected by the obstacle from the track as an input signal. Coupling in and coupling out can be carried out by the same unit, but they can also be carried out by two separate units, that is to say a coupling-in unit and a coupling-out unit. The decoupling of a surface wave from the track in the decoupling unit can of course only take place in the event that there is an obstacle on the track and the surface wave is reflected on the obstacle. The obstacle detection device according to the invention also has an evaluation unit for determining that there is an obstacle on the
Gleiskörper befindet, für den Fall, dass ein Eingangssignal erfasst wird. Die erfindungsgemäße Hinderniserkennungsein richtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper. Track body is located in the event that an input signal is detected. The obstacle detection device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention for obstacle detection on a track body.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug weist die erfindungsge mäße Hinderniserkennungseinrichtung auf. Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Hinderniserkennungseinrichtung . The rail vehicle according to the invention has the obstacle detection device according to the invention. The rail vehicle according to the invention shares the advantages of the obstacle detection device according to the invention.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhän gigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rah men der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedli cher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausfüh rungsbeispielen kombiniert werden. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper wird ein Abstand zwischen einem Schienenfahrzeug und dem Hindernis durch Ver gleich zwischen dem Sensorsignal und dem erfassten Eingangs signal ermittelt. The dependent claims and the following description each contain particularly advantageous embodiments and developments of the invention. In particular, the claims of one claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category and their description parts. In addition, within the scope of the invention, the various features of different exemplary embodiments and claims can also be combined to form new exemplary embodiments. In one embodiment of the method according to the invention for obstacle detection on a track body, a distance between a rail vehicle and the obstacle is determined by comparing the sensor signal and the detected input signal.
Für die Abstandserkennung können zwei unterschiedliche Ver fahren eingesetzt werden. Bei einer ersten Variante wird ein gepulstes Sensorsignal verwendet und eine Zeitdifferenz zwi schen dem Sensorsignal und dem durch Reflexion erzeugten Ein gangssignal ermittelt. Die Zeitdifferenz entspricht der Lauf zeit der Oberflächenwelle zu dem Hindernis und zurück. Alter nativ kann auch ein Sensorsignal erzeugt werden, dessen Fre quenz mit der Zeit auf vorbestimmte Weise, beispielsweise li near, zunimmt. Wird nun die Frequenz eines Eingangssignals mit der Frequenz eines aktuellen, d. h. gleichzeitig ausge sendeten Sensorsignals verglichen, so ergibt sich aus der Differenz der beiden Frequenzen ebenfalls wieder die Laufzeit der Oberflächenwelle zum Hindernis und zurück. Aus der Kennt nis der Laufzeit der Oberflächenwelle und der bekannten Ge schwindigkeit der Oberflächenwelle kann dann der Abstand zwi schen dem Hindernis und dem Sensor ermittelt werden. Two different methods can be used for distance detection. In a first variant, a pulsed sensor signal is used and a time difference between the sensor signal and the input signal generated by reflection is determined. The time difference corresponds to the transit time of the surface wave to the obstacle and back. Alternatively, a sensor signal can also be generated, the frequency of which increases over time in a predetermined manner, for example linearly. If now the frequency of an input signal with the frequency of a current, i. H. When the sensor signal sent at the same time is compared, the difference between the two frequencies also results in the transit time of the surface wave to the obstacle and back. From the knowledge of the transit time of the surface wave and the known speed of the surface wave, the distance between the obstacle and the sensor can then be determined.
Bevorzugt wird zum Senden und Empfangen der Oberflächenwelle eine monostatische Sende-/Empfangseinheit eingesetzt. Eine solche monostatische Sende-/Empfangseinheit ist mit nur einer Kopplungseinheit als gemeinsame Ein- und Auskopplungseinheit ausgebildet. Vorteilhaft wird bei dieser Ausgestaltung nur eine Antenne bzw. Spule für die Ein- und Auskopplung einer Oberflächenwelle benötigt. A monostatic transmitter / receiver unit is preferably used for transmitting and receiving the surface wave. Such a monostatic transmitter / receiver unit is designed with only one coupling unit as a common coupling-in and coupling-out unit. In this embodiment, only one antenna or coil is advantageously required for coupling a surface wave in and out.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper erfolgt das Senden und Empfangen der Oberflächenwelle bistatisch. Bei dieser Va riante erfolgen das Einkoppeln und das Auskoppeln einer Ober flächenwelle über separate Spulen. Es wird vorteilhaft kein elektronisches Bauelement benötigt, um ein Ausgangssignal von einem Eingangssignal zu trennen. Vorzugsweise erfolgt das Einkoppeln des Sensorsignals als Oberflächenwelle in das Gleis mit Hilfe eines Magnetfeldkopp lers. Ein solcher Magnetfeldkoppler kann als Spule ausgebil det sein, deren Spulenachse quer zum Gleis ausgerichtet ist. In der Spule fließt ein zeitlich veränderlicher Strom, mit dem ein zeitlich veränderliches Magnetfeld in das Gleis ein gekoppelt wird. Das zeitlich veränderliche Magnetfeld indu ziert eine propagierende Oberflächenwelle, welche sich in Längsrichtung des Gleises ausbreitet. Für eine Frequenz von weniger als 100 MHz ist der bautechnische Aufwand, d.h. die Implementierung einer Spule erheblich geringer als der Auf wand für die Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes zur Erzeugung einer Oberflächenwelle, da für letzteres ein großer Kondensator benötigt würde. Erst bei höheren Frequenzen wäre eine Einkopplung eines elektrischen Feldes einfacher, da sich bei größeren Frequenzwerten die Größe einer Dipolantenne ver ringern würde. Allerdings wäre bei derartigen Frequenzen die Dämpfung der Oberflächenwelle erhöht und damit die Sensor reichweite reduziert. In one embodiment of the method according to the invention for obstacle detection on a track body, the surface wave is transmitted and received bistatically. In this variant, the coupling and decoupling of an upper surface wave take place via separate coils. Advantageously, no electronic component is required to separate an output signal from an input signal. The sensor signal is preferably coupled into the track as a surface wave with the aid of a magnetic field coupler. Such a magnetic field coupler can be ausgebil det as a coil, the coil axis is aligned transversely to the track. A time-varying current flows in the coil, with which a time-varying magnetic field is coupled into the track. The time-varying magnetic field induces a propagating surface wave, which propagates in the longitudinal direction of the track. For a frequency of less than 100 MHz, the constructional effort, ie the implementation of a coil, is considerably less than the effort required to generate an alternating electrical field to generate a surface wave, since a large capacitor would be required for the latter. Coupling an electric field would only be easier at higher frequencies, since the size of a dipole antenna would decrease at higher frequency values. However, at such frequencies the attenuation of the surface wave would be increased and the sensor range would be reduced.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hin derniserkennung auf einem Gleiskörper erfolgt ein paralleles Einkoppeln des Sensorsignals in beide Gleise des Gleiskör pers. Hierdurch wird eine parallele Einkopplung einer Ober flächenwelle in beiden Gleisen ermöglicht, wodurch eine grö ßere Reichweite des Sensors erreicht wird im Vergleich zu ei ner differentiellen Welle, bei der eine gegenläufige Einkopp lung erfolgt. In a variant of the method according to the invention for obstacle detection on a track body, the sensor signal is coupled in parallel into both tracks of the track body. This enables a parallel coupling of a surface wave in both tracks, whereby a greater range of the sensor is achieved compared to a differential wave in which an opposing coupling takes place.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper ein Sensorsignal erzeugt, welches nicht auf eine einzige Frequenz beschränkt ist, sondern ein Frequenzband, vorzugsweise ein breites Fre quenzband umfasst. Vorteilhaft wird das Empfangssignal bzw. Eingangssignal störunempfindlicher und unempfindlicher gegen über einem frequenzselektiven Übertragungsverhalten des Glei- ses . Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige fügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen: In the method according to the invention for obstacle detection, a sensor signal is particularly preferably generated on a track body, which is not limited to a single frequency, but rather comprises a frequency band, preferably a broad frequency band. The received signal or input signal is advantageously less sensitive to interference and less sensitive to a frequency-selective transmission behavior of the track. The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures using exemplary embodiments. Show it:
FIG 1 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Hinder niserkennung auf einem Gleiskörper gemäß einem Ausführungs beispiel der Erfindung veranschaulicht, 1 shows a flowchart illustrating a method for obstacle detection on a track body according to an embodiment of the invention,
FIG 2 eine schematische Darstellung eines Szenarios einer Hinderniserkennung mit einer Hinderniserkennungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 shows a schematic representation of a scenario of an obstacle detection with an obstacle detection device according to an embodiment of the invention,
FIG 3 eine schematische Darstellung einer Einkopplung von Oberflächenwellen in einen Gleiskörper, 3 shows a schematic representation of a coupling of surface waves into a track body,
FIG 4 eine schematische Darstellung einer Hinderniserken nungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung, 4 shows a schematic representation of an obstacle detection device according to an exemplary embodiment of the invention,
FIG 5 eine schematische Darstellung einer Hinderniserken nungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung . 5 shows a schematic representation of an obstacle recognition device according to an embodiment of the invention.
In FIG 1 ist ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein Ver fahren zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper gemäß ei nem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. 1 shows a flow chart 100 which illustrates a method of driving obstacle detection on a track body according to an exemplary embodiment of the invention.
Bei dem Schritt 1.1 wird zunächst mit Hilfe einer Sende-Emp- fangseinheit von einem Schienenfahrzeug aus ein Sensorsignal SS erzeugt. Ein solches Sensorsignal SS kann zum Beispiel als Rampensignal mit zeitlich linear steigender Frequenz ausge bildet sein. In dem in FIG 1 veranschaulichten Ausführungs beispiel startet das Sensorsignal SS bei einer Frequenz von 30 MHz. Anschließend erhöht sich die Frequenz linear bis auf 300 MHz. Typische Frequenzsteigerungsraten liegen bei 1 MHz/ps . Das Sensorsignal SS wird nun bei dem Schritt l.II mit Hilfe zweier Magnetspulen 2a (siehe FIG 3) als Oberflächenwelle OW in ein Gleis 4 (siehe FIG 2, 3) eingekoppelt. Dabei wird in den Magnetspulen 2a ein Strom I mit der genannten Frequenz erzeugt. Das von der Magnetspule 2a erzeugte magnetische Wechselfeld B koppelt in den Gleiskörper 4 (siehe FIG 2) ein, wobei sich jeweils ein magnetisches Wechselfeld B um jeweils eine Schiene 4a bildet. Das magnetische Wechselfeld B breitet sich nun in Längsrichtung der beiden Schienen 4a als Oberflä chenwelle OW aus. Trifft nun die Oberflächenwelle OW auf dem Gleiskörper 4 auf ein Hindernis 6 (siehe FIG 2), so wird sie in Richtung des Ausgangsorts der Oberflächenwelle OW reflek tiert . In step 1.1, a sensor signal SS is first generated from a rail vehicle with the aid of a transceiver unit. Such a sensor signal SS can be designed, for example, as a ramp signal with a frequency that increases linearly over time. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the sensor signal SS starts at a frequency of 30 MHz. The frequency then increases linearly up to 300 MHz. Typical frequency increase rates are 1 MHz / ps. The sensor signal SS is now coupled into a track 4 (see FIGS. 2, 3) as a surface wave OW in step 1.II with the aid of two magnetic coils 2a (see FIG. 3). A current I with the mentioned frequency is generated in the magnet coils 2a. The alternating magnetic field B generated by the magnetic coil 2a is coupled into the track body 4 (see FIG. 2), an alternating magnetic field B being formed around a rail 4a. The alternating magnetic field B now spreads in the longitudinal direction of the two rails 4a as a surface wave OW. If the surface wave OW now hits an obstacle 6 on the track body 4 (see FIG. 2), it is reflected in the direction of the starting point of the surface wave OW.
Dort wird die reflektierte Oberflächenwelle OW bei dem There is the reflected surface wave OW at the
Schritt l.III aus dem Gleiskörper 4 ausgekoppelt und es wird ein Eingangssignal ES auf Basis der reflektierten Oberflä chenwelle OW erfasst. Schließlich wird bei dem Schritt 1. IV ermittelt, dass sich ein Hindernis 6 auf dem Gleiskörper be findet, für den Fall, dass ein Eingangssignal ES erfasst wird. Bei dem Schritt l.V erfolgt ein Vergleich einer aktuel len Sensorsignalfrequenz f (ta) mit der Frequenz f ( to ) des Eingangssignals ES. Da sich die Frequenz des Sensorsignals mit der Zeit erhöht, ist die aktuelle Sensorsignalfrequenz f(ta) höher als die Frequenz f(to) des Eingangssignals ES.Step 1.III decoupled from the track body 4 and an input signal ES based on the reflected surface wave OW is detected. Finally, in step 1. IV it is determined that there is an obstacle 6 on the track structure in the event that an input signal ES is detected. In step IV, a current sensor signal frequency f (t a ) is compared with the frequency f (to) of the input signal ES. Since the frequency of the sensor signal increases over time, the current sensor signal frequency f (t a ) is higher than the frequency f (to) of the input signal ES.
Aus dem linearen Zusammenhang zwischen Zeit und Frequenz lässt sich nun aus der Frequenzdifferenz Af = f (ta) - f (to) eine Laufzeit At = ta - to ermitteln und aus der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit v der Oberflächenwelle OW sowie der Laufzeit At ergibt sich der Abstand d des Hindernisses 6 zu : d = v At (1) From the linear relationship between time and frequency, the frequency difference Af = f (t a ) - f (to) can be used to determine a transit time At = t a - to, and the known propagation speed v of the surface wave OW and the transit time At result the distance d of the obstacle 6 to: d = v At (1)
In FIG 2 ist eine schematische Darstellung 20 eines Szenarios einer Hinderniserkennung mit einer Hinderniserkennungsein richtung 40 (gestrichelt gezeichnet) gemäß einem Ausführungs- beispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Hinderniserken nungseinrichtung 40 ist in einem Schienenfahrzeug 5 instal liert und umfasst eine Sende-/Empfangseinheit 1 und eine An tenne 2. Die Sende-Empfangseinheit 1 dient dazu, ein Sensor signal SS zu erzeugen und ein Empfangssignal ES zu empfangen. Das Sensorsignal SS wird von der Antenne 2 als Oberflächen welle OS in einen Gleiskörper 4 eingekoppelt, auf dem sich das Schienenfahrzeug 5, welches die Hinderniserkennungsein richtung 40 umfasst, bewegt. Die in den Gleiskörper 4 einge koppelte Oberflächenwelle OW propagiert längs des Verlaufs der Schienen des Gleiskörpers 4, bis sie auf ein Hindernis 6 trifft. Von dem Hindernis 6 wird die Oberflächenwelle OW re flektiert und schließlich von der Antenne 2 der Hinderniser kennungseinrichtung 20 aus dem Gleiskörper 4 ausgekoppelt.In Figure 2 is a schematic representation 20 of a scenario of an obstacle detection with an obstacle detection device 40 (shown in dashed lines) according to an embodiment Example of the invention illustrated. The obstacle detection device 40 is installed in a rail vehicle 5 and comprises a transmitting / receiving unit 1 and an antenna 2. The transmitting / receiving unit 1 is used to generate a sensor signal SS and to receive a received signal ES. The sensor signal SS is coupled from the antenna 2 as a surface wave OS into a track body 4 on which the rail vehicle 5, which includes the obstacle detection device 40, moves. The surface wave OW coupled into the track body 4 propagates along the course of the rails of the track body 4 until it hits an obstacle 6. The surface wave OW is reflected by the obstacle 6 and is finally decoupled from the track body 4 by the antenna 2 of the obstacle detection device 20.
Das dabei erzeugte Eingangssignal ES wird von der Sende-Emp- fangseinheit 1 empfangen und ausgewertet. Wie bereits im Zu sammenhang mit FIG 1 erläutert, wird das Sensorsignal SS mit einer zeitlich linear zunehmenden Frequenz f (t) erzeugt. Bei der Auswertung wird nun nicht nur ermittelt, dass sich ein Objekt 6 als Hindernis auf dem Gleiskörper befindet, sondern es wird zusätzlich aus der Frequenzdifferenz Af der aktuellen Sensorsignalfrequenz f (ta) und der Frequenz f ( to) des Ein gangssignals ES ein Abstand d zwischen dem Hindernis 6 und dem Schienenfahrzeug 5 ermittelt. The input signal ES generated in the process is received by the transceiver unit 1 and evaluated. As already explained in connection with FIG. 1, the sensor signal SS is generated with a frequency f (t) increasing linearly over time. The evaluation not only determines that an object 6 is located on the track as an obstacle, but also a distance is derived from the frequency difference Af of the current sensor signal frequency f (t a) and the frequency f (to) of the input signal ES d is determined between the obstacle 6 and the rail vehicle 5.
In FIG 3 ist eine schematische Darstellung einer Einkopplung von Oberflächenwellen OW in einen Gleiskörper 4 gezeigt. Mit Hilfe jeweils einer Spule 2a als Antenne, durch die ein Strom I fließt, wird ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld B erzeugt, welches um jeweils eine Schiene 4a eines Gleises 4 herum ausgebildet wird. Das zeitlich veränderliche Magnetfeld B erzeugt eine Oberflächenwelle OW, die sich in Pfeilrichtung ausbreitet. Durch parallelen Betrieb zweier Spulen 2a, die jeweils zur Einkopplung der Oberflächenwelle in eine der bei den Schienen 4a genutzt werden, wird in beiden parallel ver laufenden Schienen 4a jeweils eine Oberflächenwelle OW er zeugt, die sich in Pfeilrichtung ausbreitet. In FIG 4 ist eine schematische Darstellung einer Hinderniser kennungseinrichtung 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Hinderniserkennungseinrichtung 40 umfasst eine Sende-/Empfangseinheit 1 und eine Antenne 2. Teil der Sende-/Empfangseinheit 1 ist eine Signalerzeugungs einheit 11. Mit der Signalerzeugungseinheit 11 wird ein Sen sorsignal SS erzeugt, dessen Frequenz mit der Zeit linear zu nimmt. Das Sensorsignal SS wird an einen sogenannten Zirkula tor 13 übermittelt, welcher ebenfalls Teil der Sende-/Emp- fangseinheit 1 ist und zur Trennung des Sensorsignals SS von einem Empfangssignal ES benötigt wird. Das Sensorsignal SS wird an die Antenne 2 übermittelt, welche die in FIG 3 ge zeigten beiden Spulen 2a umfasst und in die beiden Gleise 4a (siehe FIG 3) eine Oberflächenwelle OW einkoppelt bzw. eine reflektierte Oberflächenwelle OW aus den beiden Gleisen 4a als Eingangssignal ES auskoppelt. Das Eingangssignal ES wird an den Zirkulator 13 der Sende-/Empfangseinheit 1 übermittelt und von dort an eine Auswertungseinheit 12, die ebenfalls Teil der Hinderniserkennungseinrichtung 40 ist, weitergelei tet. Die Auswertungseinheit 12 wertet das Eingangssignal ES auswertet aus und ermittelt, ob sich ein Hindernis 6 (siehe FIG 2) auf dem Gleiskörper 4 befindet und in welchem Abstand d sich diese Hindernis 6 befindet. FIG. 3 shows a schematic representation of a coupling of surface waves OW into a track body 4. With the help of a coil 2a as an antenna through which a current I flows, a time-variable magnetic field B is generated, which is formed around a rail 4a of a track 4. The time-varying magnetic field B generates a surface wave OW that propagates in the direction of the arrow. By operating two coils 2a in parallel, each of which is used to couple the surface wave into one of the rails 4a, a surface wave OW is generated in both parallel rails 4a, which propagates in the direction of the arrow. FIG. 4 shows a schematic representation of an obstacle detection device 40 according to an exemplary embodiment of the invention. The obstacle detection device 40 comprises a transmitting / receiving unit 1 and an antenna 2. Part of the transmitting / receiving unit 1 is a signal generating unit 11. The signal generating unit 11 generates a sensor signal SS whose frequency increases linearly over time. The sensor signal SS is transmitted to a so-called circulator 13, which is also part of the transmitting / receiving unit 1 and is required to separate the sensor signal SS from a received signal ES. The sensor signal SS is transmitted to the antenna 2, which includes the two coils 2a shown in FIG. 3 and couples a surface wave OW into the two tracks 4a (see FIG. 3) or a reflected surface wave OW from the two tracks 4a as an input signal ES decoupled. The input signal ES is transmitted to the circulator 13 of the transmitting / receiving unit 1 and from there to an evaluation unit 12, which is also part of the obstacle detection device 40, passed on. The evaluation unit 12 evaluates the input signal ES evaluates and determines whether there is an obstacle 6 (see FIG. 2) on the track body 4 and at what distance d this obstacle 6 is.
In FIG 5 ist eine schematische Darstellung einer Hinderniser kennungseinrichtung 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel der Erfindung veranschaulicht. Die in FIG 5 darge stellte Hinderniserkennungseinrichtung 50 mit einer bistati- schen Signalübertragung weist anders als die in FIG 4 ge zeigte Hinderniserkennungseinrichtung 40 eine Einkopplungs einheit 2b und eine davon getrennte Auskopplungseinheit 2c auf. Außerdem umfasst die in FIG 5 gezeigte Hinderniserken nungseinrichtung 50 eine Sende-/Empfangseinheit la, welche sich von der in FIG 4 gezeigten Sende-/Empfangseinheit 1 da hingehend unterscheidet, dass sie keinen Zirkulator 13, son dern nur eine Signalerzeugungseinheit 11 und eine Auswer tungseinheit 12 umfasst. Die von der Signalerzeugungseinheit 11 erzeugten Sensorsignale SS werden direkt an die Einkopp lungseinheit 2b übermittelt, welche eine Oberflächenwelle OW in einem Gleis einkoppelt. Die Einkopplungseinheit 2b weist für jede der beiden Schienen eines Gleises eine separate Spule (nicht gezeigt) auf. Eine an einem Hindernis reflek tierte Oberflächenwelle OW wird von der Auskopplungseinheit 2c aus dem Gleis ausgekoppelt und als Eingangssignal ES an die Auswertungseinheit 12 direkt übermittelt. Die Auskopp lungseinheit 2c weist vorzugsweise für jede der beiden Schie nen eine separate Spule auf und erreicht damit eine besonders hohe Sensitivität, wodurch die Reichweite der Hindernisdetek tion verbessert wird. Die Auswertungseinheit 12 ermittelt auf Basis des Eingangssignals ein Hindernis und führt einen Ver gleich des Eingangssignals ES mit dem von der Sensorsignaler zeugungseinheit 11 erzeugten Sensorsignal SS durch und ermit telt auf dieser Basis einen Abstand d zwischen einem Schie nenfahrzeug und einem Hindernis, wie es im Zusammenhang mit FIG 1 näher erläutert ist. FIG. 5 shows a schematic representation of an obstacle detection device 50 according to a second embodiment of the invention. The obstacle detection device 50 shown in FIG. 5 with a bistatic signal transmission, unlike the obstacle detection device 40 shown in FIG. 4, has an in-coupling unit 2b and a decoupling unit 2c separate therefrom. In addition, the obstacle detection device 50 shown in FIG. 5 comprises a transmitting / receiving unit 1 a, which differs from the transmitting / receiving unit 1 shown in FIG. 4 in that it does not have a circulator 13, but only a signal generation unit 11 and an evaluation unit 12 includes. The one from the signal generation unit 11 generated sensor signals SS are transmitted directly to the coupling unit 2b, which couples a surface wave OW in a track. The coupling unit 2b has a separate coil (not shown) for each of the two rails of a track. A surface wave OW reflected on an obstacle is decoupled from the track by the decoupling unit 2c and transmitted directly to the evaluation unit 12 as an input signal ES. The decoupling unit 2c preferably has a separate coil for each of the two rails and thus achieves a particularly high sensitivity, as a result of which the range of the obstacle detection is improved. The evaluation unit 12 determines an obstacle based on the input signal and compares the input signal ES with the sensor signal SS generated by the sensor signal generation unit 11 and determines on this basis a distance d between a rail vehicle and an obstacle, as is related is explained in more detail with FIG.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen le diglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung han delt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständig keit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit" nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können. Finally, it is pointed out once again that the methods and devices described above are merely preferred exemplary embodiments of the invention and that the invention can be varied by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention as far as it is specified by the claims is. For the sake of completeness, it is also pointed out that the use of the indefinite article “a” or “an” does not exclude the possibility of the features in question being present several times. Likewise, the term “unit” does not exclude that it consists of several components, which may also be spatially distributed.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Hinderniserkennung auf einem Gleiskörper 1. Procedure for obstacle detection on a track
(4), aufweisend die Schritte: (4), comprising the steps:
- Erzeugen eines Sensorsignals (SS), - Generation of a sensor signal (SS),
- Einkoppeln des Sensorsignals (SS) als Oberflächenwelle (OW) in ein Gleis des Gleiskörpers (4), wobei ein paralleles Einkoppeln des Sensorsignals (SS) in beide Schienen (4a, - Coupling of the sensor signal (SS) as a surface wave (OW) in a track of the track body (4), whereby a parallel coupling of the sensor signal (SS) in both rails (4a,
4b) des Gleiskörpers (4) erfolgt, 4b) of the track body (4) takes place,
- Auskoppeln einer von dem Hindernis (6) reflektierten Ober flächenwelle (OW) aus dem Gleis als Eingangssignal (ES), für den Fall, dass sich ein Hindernis (6) auf dem Gleiskör per (4) befindet und die Oberflächenwelle (OW) an dem Hin dernis (6) reflektiert wird, - Decoupling of a surface wave (OW) reflected by the obstacle (6) from the track as an input signal (ES), in the event that an obstacle (6) is on the track body by (4) and the surface wave (OW) on the obstacle (6) is reflected,
- Auswerten des Eingangssignals (ES), wobei ermittelt wird, dass sich ein Hindernis (6) auf dem Gleiskörper (4) befin det, für den Fall, dass ein Eingangssignal (ES) erfasst wird . - Evaluation of the input signal (ES), whereby it is determined that there is an obstacle (6) on the track body (4) in the event that an input signal (ES) is detected.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Abstand (d) zwischen einem Schienenfahrzeug (5) und dem Hindernis (6) durch Ver gleich zwischen dem Sensorsignal (SS) und dem erfassten Ein gangssignal (ES) ermittelt wird. 2. The method according to claim 1, wherein a distance (d) between a rail vehicle (5) and the obstacle (6) by comparison between the sensor signal (SS) and the detected input signal (ES) is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Senden und Empfangen der Oberflächenwelle (OW) eine monostatische Sende- /Empfangseinheit (2) eingesetzt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein a monostatic transmitting / receiving unit (2) is used for transmitting and receiving the surface wave (OW).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Senden und Empfangen der Oberflächenwelle (OW) bistatisch er folgt. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the sending and receiving of the surface wave (OW) bistatically he follows.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einkoppeln des Sensorsignals (SS) als Oberflächenwelle (OW) in das Gleis mit Hilfe eines Magnetfeldkopplers erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the coupling of the sensor signal (SS) takes place as a surface wave (OW) in the track with the aid of a magnetic field coupler.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Sensorsignal (SS) ein Frequenzband umfasst. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the sensor signal (SS) comprises a frequency band.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Sen sorsignal (SS) als gepulstes Signal erzeugt wird und zur Ab standsermittlung des Hindernisses (6) eine Laufzeitmessung durch Vergleich des Sendezeitpunkts des Sensorsignals (SS) mit dem Empfangszeitpunkt des Eingangssignals (ES) erfolgt. 7. The method according to any one of claims 2 to 6, wherein the Sen sorsignal (SS) is generated as a pulsed signal and from the distance determination of the obstacle (6) a transit time measurement by comparing the transmission time of the sensor signal (SS) with the reception time of the input signal (ES ) he follows.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Sen sorsignal (SS) als Rampensignal mit zeitlich zunehmender Fre quenz erzeugt wird und zur Abstandsermittlung des Hindernis ses eine Frequenz des erfassten Eingangssignals (ES) ermit telt wird. 8. The method according to any one of claims 2 to 6, wherein the Sen sorsignal (SS) is generated as a ramp signal with increasing frequency Fre and a frequency of the detected input signal (ES) is determined to determine the distance of the obstacle ses.
9. Hinderniserkennungseinrichtung (40, 50), aufweisend: 9. Obstacle detection device (40, 50), comprising:
- eine Signalerzeugungseinheit (11) zum Erzeugen eines Sen sorsignals ( SS ) , - A signal generating unit (11) for generating a Sen sorsignals (SS),
- eine Signalkopplungseinheit (2, 2b, 2c) zum Einkoppeln des Sensorsignals (SS) als Oberflächenwelle (OW) in ein Gleis eines Gleiskörpers (4), wobei ein paralleles Einkoppeln des Sensorsignals (SS) in beide Schienen (4a, 4b) des Gleiskör pers (4) erfolgt, und/oder zum Auskoppeln einer von einem Hindernis (6) reflektierten Oberflächenwelle (OW) aus dem Gleis als Eingangssignal (ES), - A signal coupling unit (2, 2b, 2c) for coupling the sensor signal (SS) as a surface wave (OW) into a track of a track body (4), with a parallel coupling of the sensor signal (SS) into both rails (4a, 4b) of the track pers (4) takes place, and / or to decouple a surface wave (OW) reflected by an obstacle (6) from the track as an input signal (ES),
- eine Auswertungseinheit (12) zum Ermitteln, dass sich ein Hindernis (6) auf dem Gleiskörper (4) befindet, für den Fall, dass ein Eingangssignal (ES) erfasst wird. - An evaluation unit (12) for determining that there is an obstacle (6) on the track body (4) in the event that an input signal (ES) is detected.
10. Schienenfahrzeug (5), aufweisend eine Hinderniserken nungseinrichtung (40, 50) nach Anspruch 9. 10. Rail vehicle (5), having an obstacle detection device (40, 50) according to claim 9.
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