WO2022117698A1 - Verfahren zum betreiben eines schienenfahrzeugs und anordnung mit einem schienenfahrzeug - Google Patents

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WO2022117698A1
WO2022117698A1 PCT/EP2021/083892 EP2021083892W WO2022117698A1 WO 2022117698 A1 WO2022117698 A1 WO 2022117698A1 EP 2021083892 W EP2021083892 W EP 2021083892W WO 2022117698 A1 WO2022117698 A1 WO 2022117698A1
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rail vehicle
sensor
aircraft
sensor signals
unmanned aircraft
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PCT/EP2021/083892
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Andrea Mazzone
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Bombardier Transportation Gmbh
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    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L23/00—Control, warning, or like safety means along the route or between vehicles or vehicle trains
    • B61L23/04—Control, warning, or like safety means along the route or between vehicles or vehicle trains for monitoring the mechanical state of the route
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    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or vehicle trains, e.g. trackside supervision of train conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
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    • B64U80/30—Transport or storage specially adapted for UAVs with arrangements for data transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00—Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/80—Transport or storage specially adapted for UAVs by vehicles
    • B64U80/86—Land vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a rail vehicle and an arrangement with a rail vehicle.
  • Visually capturing the environment by eye takes time and may be error-prone depending on the lighting conditions. It is also possible that during the phase of checking the environment, a person, an animal or an object moves or is moved into a partial area of the environment that has already been checked and then represents an obstacle. The period of time required for capturing the environment is particularly long when the rail vehicle is a train.
  • an unmanned aircraft for detecting the area around the rail vehicle, which uses at least one sensor on board the aircraft to detect the area around the rail vehicle during a flight of the aircraft Rail vehicle recorded.
  • the use of at least one unmanned aircraft has the advantage that the rail vehicle personnel are relieved of the burden of preparing for the journey and do not have to inspect the entire area around the rail vehicle.
  • the entire environment of the rail vehicle is preferably detected by the at least one sensor of the aircraft.
  • An aircraft that is part of an arrangement with the rail vehicle can be designed accordingly.
  • the aircraft can therefore fly between the rail vehicle and the track and use the at least one sensor or at least one of a number of sensors on board the aircraft to record the environment and in particular the space between the rail vehicle and the track.
  • the aircraft can fly through the space between the rail vehicle and the track.
  • it is possible that the aircraft does not fly into the space between the rail vehicle and the track, but captures this space with the at least one sensor or some of the sensors.
  • This room in particular is difficult for personnel to grasp. This is due to the low position of the room and often also to the lighting conditions.
  • At least one sensor for detecting the surroundings of the rail vehicle can be located on board the unmanned aircraft. This therefore includes the case that there is more than one sensor for detection on board the aircraft.
  • the sensor or at least one of the sensors can be a digital camera, for example a camera that repeatedly generates images of the surroundings of the rail vehicle.
  • This can be a video camera, and in the case of a sensor not designed as a video camera, meaningful information about the surroundings of the rail vehicle is also obtained when a plurality of individual images are recorded. Recording individual images has the advantage that the effort involved in evaluating the images is less than with one Video camera that records the surroundings of the rail vehicle over a longer period of time.
  • sensors can also be used to record the environment, for example ultrasonic sensors, radar sensors, laser scanners and similar sensors such as LiDar sensors.
  • the invention is not limited to the types of sensors mentioned. In principle, any type of sensor that enables the surroundings of the rail vehicle to be detected is suitable.
  • an environment of the rail vehicle is detected by at least one sensor on board a flying unmanned aircraft and corresponding sensor signals are generated,
  • the journey of the rail vehicle is released or not released.
  • the unmanned aircraft is designed to detect an environment of the rail vehicle by at least one sensor on board the flying unmanned aircraft before the start of a journey of the rail vehicle and to generate corresponding sensor signals
  • a control system of the rail vehicle is designed to start or not to start the journey of the rail vehicle depending on a result of an evaluation of the sensor signals.
  • a release signal can be generated, this signal either signaling that the rail vehicle is permitted to travel, or signals that the rail vehicle is not permitted to travel (negative release signal).
  • the release signal can have one of these two meanings or, in another configuration, can also have both meanings in different operating modes.
  • the journey can begin if no negative release signal is received within a predetermined period of time.
  • the surroundings of the rail vehicle are generally not sharply delimited.
  • the detection of the environment is based on the respective regulations for the operation and preparation of the journey of the rail vehicle.
  • the regulations can state, for example, that the track in the direction of travel in front of the rail vehicle must be checked for obstacles up to a minimum distance.
  • an electrical power line such as an overhead line or conductor rail, via which the rail vehicle draws electrical energy for operation from a supply network
  • the condition of the power line must usually also be checked, such as the presence of the overhead line.
  • the aircraft preferably has a sensor system that is already known for unmanned aircraft, which is present in particular in addition to the at least one sensor for detecting the surroundings of the rail vehicle.
  • This sensor system can have, for example, at least one infrared sensor and/or at least one ultrasonic sensor, which is directed forward in the direction of flight. Infrared sensors are well suited to avoiding a collision and thus maintaining a minimum distance, because they can also detect objects that otherwise appear diffuse in a camera image, for example.
  • the sensor system can have a sound sensor, for example an ultrasonic sensor, which works according to the echo principle. A collision can therefore be avoided, at least in the direction of flight, by receiving sound waves that are reflected by people, animals or objects.
  • the aircraft can have at least one LiDar (Light Detection and Ranging) sensor.
  • LiDar Light Detection and Ranging
  • the space around the aircraft is measured using electromagnetic radiation, in particular laser radiation.
  • the orientation of the radiation is changed continuously and, in particular, varied in the manner of a rotation, for example correspondingly a rotation of several hundred revolutions per minute.
  • at least one LiDar reception sensor of the aircraft receives any reflected radiation. By evaluating the reflected radiation, a high-precision map of all reflecting surfaces in the surrounding space is created, which is used by the aircraft's motion control system for navigation.
  • the additional sensor technology mentioned is of particular interest, since an obstacle may unexpectedly lie on a previously planned flight path of the aircraft around the rail vehicle and/or in the vicinity of the rail vehicle, e.g. B. under the rail vehicle on the track bed.
  • the previously mentioned sensor system or only this sensor system can be used to detect people, animals and objects in the vicinity of the rail vehicle.
  • the unmanned aircraft is preferably an autonomous aircraft that controls its flight operations itself. In principle, however, it is also possible for the flight operations of the aircraft to be controlled remotely. In any case, the unmanned aircraft can have a drive that enables it to move. For example, arrangements with several propellers are known for flight drones, which are each driven by its own assigned electric motor and are controlled by means of a controller in such a way that the desired movement or the desired standstill in the air is achieved.
  • an unmanned aircraft for detecting the surroundings of the rail vehicle and generating the sensor signals, depending on the evaluation of which the rail vehicle is released for travel or not.
  • two or more unmanned aerial vehicles can be used simultaneously and/or sequentially for this purpose.
  • the unmanned aircraft can first be coupled to the rail vehicle, the unmanned aircraft can be uncoupled from the rail vehicle and the at least one sensor can detect the surroundings of the rail vehicle after uncoupling.
  • the rail vehicle has a coupling device for coupling the unmanned aircraft to the rail vehicle, wherein the rail vehicle and the unmanned aircraft are configured to decouple the unmanned aircraft from the rail vehicle, and wherein the unmanned aircraft is configured to detect the surroundings of the rail vehicle after decoupling using the at least one sensor .
  • a coupling of the aircraft and the rail vehicle or a coupling of the aircraft to the rail vehicle is understood to mean that the aircraft is connected and/or in contact with the rail vehicle in at least one arbitrary manner.
  • the connection and/or contact may be mechanical and/or electrical.
  • a connection by magnetic forces is also possible, for example.
  • at least one cover can be provided which separates the aircraft from the area surrounding the rail vehicle.
  • a corresponding room with such a cover can be called a garage.
  • the covered space is preferably located on the roof of the rail vehicle, since there is usually enough space there and there are usually other devices on the roof that serve to operate the rail vehicle and do not result in the permissible dimensions being exceeded.
  • the space with a cover for the aircraft can be located in the slipstream of another device that is arranged on or on the roof.
  • the aircraft is not stationed in and/or on the rail vehicle as previously described, but is stationed in and/or on another rail vehicle or fixed facility such as a locomotive shed.
  • the advantage of being stationed in and/or on the rail vehicle is that the availability of the aircraft for examining the rail vehicle is increased.
  • stationing the aircraft independently of a specific rail vehicle makes it possible to use the aircraft to prepare the journey of different rail vehicles.
  • the uncoupling of the aircraft in the case of stationing on the rail vehicle means the release of the connection and/or cancellation of contact.
  • an electrical connection via which the aircraft is or can be supplied with electrical energy during the electrical contacting, is canceled and a magnetic connection or a mechanical connection (such as a clamp connection) is released.
  • the electrical energy is used in particular to charge an energy store on board the aircraft.
  • the aircraft it is also possible for the aircraft to release the connection itself, for example by switching off a magnetic device or by the aircraft starting a drive that causes the aircraft to move.
  • an evaluation device on board the unmanned aircraft can evaluate the sensor signals and, depending on the result of the evaluation, a release signal can be generated, which is transmitted to the rail vehicle and enables the rail vehicle to travel.
  • the unmanned aircraft has an evaluation device which is designed to evaluate the sensor signals and to generate a release signal depending on the result of the evaluation, the arrangement having transmission devices which are designed to transmit the release signal to the rail vehicle , and wherein the control system of the rail vehicle is designed to enable the rail vehicle to travel after receipt of the enable signal or in the absence of the enable signal.
  • the transmission devices have, in particular, a transmission device on board the aircraft and a receiving device on board the rail vehicle, which enable wireless transmission.
  • transmission protocols that are known per se are used in the transmission, such as in a WLAN (Wireless Local Area Network).
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • a technology that uses electromagnetic waves can be used to transmit the release signal or alternatively or additionally to transmit at least some of the sensor signals and/or data obtained therefrom by processing.
  • z. B. sound waves can be used.
  • the advantage of evaluating the sensor signals on board the aircraft is that the rail vehicle itself does not have the corresponding technology must and therefore existing rail vehicles can be converted in a simple manner. It is only necessary to set up the control system of the rail vehicle in such a way that the journey is only started after the release signal has been received or if the release signal is absent. Existing rail vehicles usually already have suitable receiving devices.
  • the evaluation can take place at least partially on board the rail vehicle or on board another aircraft.
  • the evaluation of the sensor signals with regard to the question of whether the journey may be started to take place entirely on board the rail vehicle. This does not preclude the sensor signals from being pre-processed on board the aircraft, such as conversion into a specific image data format, merging of the sensor signals from different sensors, checking the information contained in the sensor signals for plausibility and/or filtering the information contained in the sensor signals or information derived therefrom.
  • the method can thus also be designed in such a way that a control system of the rail vehicle receives the sensor signals and/or sensor data generated by processing the sensor signals, the control system evaluating the received sensor signals and/or the sensor data and depending on the result of the evaluation generating an enable signal, which allows or prohibits the movement of the rail vehicle.
  • the control system of the rail vehicle has a receiving device for receiving the sensor signals and/or sensor data generated by processing the sensor signals, the control system also having an evaluation device which is designed to evaluate the received sensor signals and/or the sensor data and to generate a release signal depending on the result of the evaluation, which releases or prohibits the journey of the rail vehicle.
  • the flight of the unmanned aerial vehicle is automatically triggered by a control system of the rail vehicle (for example the aforementioned control system) when the run of the rail vehicle is prepared.
  • a control system of the rail vehicle for example the aforementioned control system
  • the flight can be triggered when the rail vehicle is upgraded, for example, a pantograph of the rail vehicle is brought into contact with an overhead line.
  • comparative information about a desired state of the area surrounding the rail vehicle and/or the external appearance of the rail vehicle can be used, for example.
  • a comparison can take place with data of a comparison image on which no obstacle and/or no loose parts is/are depicted.
  • the coordinate systems of the images can be related. An obstacle and/or a loose or defective part can then be detected, for example by identifying the information not contained in both images or the elements not contained in both images.
  • the sensor signals can be evaluated in a different way.
  • objects and/or people are predefined, for example by corresponding image data and/or three-dimensional models.
  • objects and/or people identified as not belonging to the vehicle can be classified.
  • Artificial intelligence methods in particular trained using machine learning processes, can be used here. After the classification, a decision can be made as to whether the rail vehicle is allowed to travel or not.
  • the rail vehicle can be automatically allowed to move by the rail vehicle's control system as soon as the release signal has been generated internally by the control system and/or has been received externally (e.g. from the aircraft) or if the negative release signal has failed to materialize.
  • the permit automatically means, for example, that the drive system of the rail vehicle is put into operational readiness and/or the Vehicle driver of the rail vehicle readiness to drive is displayed.
  • Images generated from the sensor signals of the at least one aircraft are preferably not displayed to the driver of the rail vehicle, since the method for evaluating such images is preferably carried out automatically. However, displaying the images to the driver of the vehicle cannot be ruled out. In this case, for example, the driver of the vehicle can extract further information from the images and recognize that the method is being carried out.
  • the display of at least one image is advantageous when an obstacle or a loose or defective part has been identified. This makes it easier to remove the obstacle or remove or fix the loose part or fix the defect.
  • FIG. 1 shows a schematic of a rail vehicle, here a locomotive, with an unmanned aircraft stationed on the roof of the rail vehicle and a possible trajectory of the aircraft around the rail vehicle,
  • Fig. 2 schematically shows the rail vehicle from Fig. 1, with the aircraft being located above the rail vehicle during its flight,
  • FIG. 3 shows a block diagram of an arrangement of devices for preparing a run of a rail vehicle, for example the rail vehicle shown in FIGS. 1 and 2 .
  • the rail vehicle 1 shows a rail vehicle 1, which is shown schematically as a locomotive. Alternatively, however, it can be another rail vehicle such as a multiple unit, a motor vehicle, a tram, a freight train, a passenger train or coupled locomotives.
  • the rail vehicle 1 has current collectors 2 which contact an overhead line 7 while the rail vehicle 1 is traveling in order to supply the rail vehicle 1 with electrical energy.
  • the rail vehicle is on a track 9, for example on the premises of a rail vehicle operator's depot.
  • a garage 5 for an unmanned aircraft 3 On the roof of the rail vehicle there is a garage 5 for an unmanned aircraft 3, which is located inside the garage 5 in the state shown.
  • the garage 5 is also a charging station for charging an energy storage device unmanned aircraft 3.
  • the unmanned aircraft 3 will fly in order to check the surroundings of the rail vehicle 1 for the presence of obstacles and/or loose or defective parts.
  • a flap of the garage 5 is opened, for example a cover and/or a side wall, so that the aircraft 3 can fly upwards and/or sideways out of the garage 5 and then in particular can fly sideways without contacting the overhead line 7.
  • the flight of the aircraft 3 is triggered, for example, by a control system of the rail vehicle 1 in that a corresponding communication signal is transmitted to the aircraft 3 and to a controller in the garage 5 for the purpose of opening the hatch.
  • the aircraft 3 then performs a flight on the flight path 4 shown schematically, while at least one sensor of the aircraft 3 detects the surroundings of the rail vehicle 1 in order to simultaneously and/or subsequently detect obstacles and/or loose or defective parts of the rail vehicle by evaluating the sensor signals to recognize the rail vehicle.
  • the aircraft 3 After completing the flight, the aircraft 3 returns to the garage 5 and the hatch of the garage is closed.
  • the evaluation of the sensor signals can include pre-processing of the sensor signals, such as the generation of image data and/or the merging of multiple images.
  • the trajectory 4 also leads under the rail vehicle 1 so that obstacles and/or loose or defective parts under the rail vehicle 1 in the direction of travel and directly in front of the rail vehicle 1 can also be detected.
  • FIG. 2 shows the arrangement from FIG. 1 with a special configuration of the aircraft 3 in which the aircraft 3 has a camera 11 pointing downwards.
  • Image data are generated and recorded by means of the sensor signals of this camera 11 .
  • the sensor signals therefore indicate amounts of radiation received by the individual sensor elements (for example photodiodes) of the camera designed as a digital camera over a detection time interval.
  • the camera 11 shown in FIG. 2 can optionally be designed to be movable relative to the aircraft 3 , for example pivotable. In this way, the camera 11 can capture different parts of the environment of the rail vehicle 1 and record corresponding image information without there being a relative movement of the Aircraft 3 and the rail vehicle 1 requires, or the trajectory of the aircraft 3 can be shorter.
  • the schematic block diagram shown in FIG. 3 shows devices of an unmanned aircraft, for example the aircraft 3 shown in FIGS. 1 and 2, and devices of a rail vehicle, for example the rail vehicle 1 shown in FIGS .
  • the aircraft 3 has a controller 13 which is designed to transmit control signals to a drive 15 and to a sensor 17 and to control their operation in this way.
  • the sensor 17 is designed to transmit data, which correspond to the sensor signals generated by it, in whole or in part to a data memory 19 in which the data are stored.
  • the aircraft 3 also has a transmission device 21, by means of which sensor signals from the sensor 17 and/or data stored in the data memory 19 can be transmitted, in particular wirelessly, to a receiving device 23 on the rail vehicle 1.
  • a transmission device 21 by means of which sensor signals from the sensor 17 and/or data stored in the data memory 19 can be transmitted, in particular wirelessly, to a receiving device 23 on the rail vehicle 1.
  • data transmission can take place using a cable as soon as the aircraft 3 has been coupled to a transmission line after its flight.
  • the received sensor signals and/or data can be transmitted from the receiving device 23 to an evaluation device 25 of a control system 20 of the rail vehicle 1 .
  • the evaluation device 25 is connected via corresponding signal lines to a drive controller 27 of the control system 20 and to a display device 29 of the rail vehicle 1 , for example in the driver's cab of the rail vehicle 1 .
  • the aircraft 3 Before a journey of the rail vehicle 1, in particular immediately after and/or during the upgrading of the rail vehicle 1, the aircraft 3 can fly on a flight path, for example as described with reference to FIG. 1, and the sensor 17 and optionally at least one other Sensor of the aircraft 3 detect the environment of the rail vehicle 1.
  • the drive 15 of the aircraft 3 is controlled by the controller 13 of the aircraft 3 in such a way that the flight is carried out.
  • the controller 13 controls the sensor 17 and optionally the at least one further sensor in such a way that the surroundings of the rail vehicle 1 are recorded.
  • the sensor 17 designed as a camera can record individual camera images at regular time intervals and store them in the data memory 19 until the controller 13 stops operating the sensor 17 again.
  • the controller 13 can control the sensor 17 in such a way that after receiving a control signal, a single camera image is recorded and stored in the data memory 19 .
  • This enables the controller 13 to generate camera images in a targeted manner, for example at predefined points on a specified flight path and/or depending on the evaluation of previously generated sensor signals.
  • the orientation of the sensor 17 can be adjustable and the aircraft 3 can therefore have an actuator that can be controlled by the controller 13 and causes the desired orientation of the sensor 17 .
  • the evaluation of the sensor signals and/or data generated therefrom does not take place in the aircraft 3. In another embodiment, however, this may be the case in whole or in part.
  • the signals and/or data transmitted via the transmitter 21 of the aircraft 3 to the receiver 23 of the rail vehicle 1 are evaluated by the evaluation device 25 of the control system 20 of the rail vehicle 1 .
  • the evaluation determines whether there are obstacles and/or loose or defective parts in the area surrounding the rail vehicle 1 , including the space under the rail vehicle 1 . If this is the case, the travel of the rail vehicle 1 is blocked and/or not enabled by the evaluation device 25 outputting a signal to the drive controller 27 of the rail vehicle 1 .
  • the vehicle driver in particular is shown that the established reason for the persistent standstill of the vehicle is present.
  • the display device 29 can have at least one signal light and/or at least one screen.
  • the signal lamp for example, lighting up can indicate the reason detected.
  • an image with a detected obstacle and/or loose or defective part can be displayed on the screen, the image being generated from the sensor signals of sensor 17 and/or optionally from sensor signals from the at least one additional sensor.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (1), wobei vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) eine Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) durch zumindest einen Sensor (17) an Bord eines fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs (3) erfasst wird und entsprechende Sensorsignale erzeugt werden, und wobei abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) freigegeben wird oder nicht freigegeben wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs und Anordnung mit einem Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs und eine Anordnung mit einem Schienenfahrzeug.
Es gibt Vorschriften zur Vorbereitung der Fahrt eines Schienenfahrzeugs, gemäß denen Personal die Umgebung des Schienenfahrzeugs in Augenschein nehmen muss um festzustellen, ob Personen, Tiere oder nicht lebende Objekte die Bewegung des Schienenfahrzeugs behindern. Vor Beginn der Fahrt ist aber auch zu prüfen, ob andere von außen wahrnehmbare Zustände des Schienenfahrzeugs bestehen, die eine ordnungsgemäße Fahrt behindern oder verhindern, wie zum Beispiel lose Teile oder nicht verbundene Kabel. Insbesondere ist häufig auch vorgeschrieben, dass die Umgebung des Schienenfahrzeugs unterhalb des Schienenfahrzeugs, d. h. zwischen Schienenfahrzeug und Gleis, auf dem das Schienenfahrzeug steht, in Augenschein genommen werden muss.
Das visuelle Erfassen der Umgebung mittels Augenschein benötigt Zeit und ist abhängig von den Lichtverhältnissen unter Umständen fehlerträchtig. Auch ist es möglich, dass während der Phase der Prüfung der Umgebung eine Person, ein Tier oder ein Objekt in einen bereits geprüften Teilbereich der Umgebung hinein bewegt oder bewegt wird und dann ein Hindernis darstellt. Die für die Erfassung der Umgebung benötigte Zeitdauer ist besonders lang, wenn es sich bei dem Schienenfahrzeug um einen Zug handelt.
Es ist möglich das Schienenfahrzeug mit Kameras oder anderen Sensoren auszustatten, um die Umgebung des Schienenfahrzeugs automatisch auf Hindernisse zu erfassen. Um die gesamte Umgebung auf diese Weise zu erfassen, wird jedoch eine Vielzahl von Kameras benötigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dem Personal eines Schienenfahrzeugs die Vorbereitung einer Fahrt zu erleichtern.
Es wird vorgeschlagen, für die Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs ein unbemanntes Luftfahrzeug zu verwenden, welches durch zumindest einen Sensor an Bord des Luftfahrzeugs während eines Flugs des Luftfahrzeugs die Umgebung des Schienenfahrzeugs erfasst. Abhängig von einer Auswertung der so erzeugten
Sensorsignale wird die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben oder nicht freigegeben.
Die Verwendung zumindest eines unbemannten Luftfahrzeugs, oft auch als Drohne bezeichnet, hat den Vorteil, dass das Personal des Schienenfahrzeugs bei der Vorbereitung der Fahrt entlastet wird und nicht die gesamte Umgebung des Schienenfahrzeugs in Augenschein nehmen muss.
Vorzugsweise wird durch den zumindest einen Sensor des Luftfahrzeugs die gesamte Umgebung des Schienenfahrzeugs einschließlich des Raumes zwischen dem Schienenfahrzeug und einem Gleis, auf dem das Schienenfahrzeug steht, erfasst. Ein Luftfahrzeug, das Teil einer Anordnung mit dem Schienenfahrzeug ist, kann entsprechend ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Luftfahrzeug daher zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis fliegen und dabei mittels des zumindest einen Sensors oder mittels zumindest eines von mehreren Sensoren an Bord des Luftfahrzeugs die Umgebung und insbesondere den Raum zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis erfassen. Insbesondere kann das Luftfahrzeug durch den Raum zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis hindurch fliegen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Luftfahrzeug zwar nicht in den Raum zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Gleis hineinfliegt, diesen Raum jedoch mit dem zumindest einen Sensor oder einen Teil der Sensoren erfasst. Insbesondere dieser Raum ist für Personal nur schwierig zu erfassen. Dies liegt an der niedrigen Position des Raumes und häufig auch an den Beleuchtungsverhältnissen.
Wie bereits erwähnt, kann sich an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs zumindest ein Sensor zur Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs befinden. Dies schließt somit den Fall mit ein, dass sich an Bord des Luftfahrzeugs mehr als ein Sensor zur Erfassung befindet. Bei dem Sensor oder zumindest einem der Sensoren kann es sich um eine Digitalkamera handeln, zum Beispiel um eine Kamera, die wiederholt Bilder von der Umgebung des Schienenfahrzeugs erzeugt. Dabei kann es sich um eine Videokamera handeln, wobei im Fall eines nicht als Videokamera ausgestalteten Sensors auch aussagekräftige Information über die Umgebung des Schienenfahrzeugs gewonnen wird, wenn eine Mehrzahl einzelner Bilder aufgenommen wird. Die Aufnahme einzelner Bilder hat den Vorteil, dass der Aufwand für eine Auswertung der Bilder geringer ist als bei einer Videokamera, die die Umgebung des Schienenfahrzeugs über einen längeren Zeitraum erfasst.
Außer einer Digitalkamera kommen für die Erfassung der Umgebung jedoch auch andere Arten von Sensoren infrage, zum Beispiel Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Laserscanner und ähnliche Sensoren wie LiDar-Sensoren. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Arten von Sensoren beschränkt. Grundsätzlich ist jede Art von Sensoren geeignet, die eine Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs ermöglicht.
Insbesondere wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei
- vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs eine Umgebung des Schienenfahrzeugs durch zumindest einen Sensor an Bord eines fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs erfasst wird und entsprechende Sensorsignale erzeugt werden,
- abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben wird oder nicht freigegeben wird.
Ferner wird eine Anordnung vorgeschlagen mit einem Schienenfahrzeug, wobei die Anordnung ferner ein unbemanntes Luftfahrzeug aufweist, wobei
- das unbemannte Luftfahrzeug ausgestaltet ist, vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs eine Umgebung des Schienenfahrzeugs durch zumindest einen Sensor an Bord des fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs zu erfassen und entsprechende Sensorsignale zu erzeugen,
- ein Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs ausgestaltet ist, abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs zu beginnen oder nicht zu beginnen.
Insbesondere kann ein Freigabesignal erzeugt werden, wobei dieses Signal entweder signalisiert, dass die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben ist, oder signalisiert, dass die Fahrt des Schienenfahrzeugs nicht freigegeben ist (negatives Freigabesignal). Je nach Ausgestaltung des Verfahrens bzw. der Anordnung kann das Freigabesignal eine einzige dieser beiden Bedeutungen haben oder bei einer anderen Ausgestaltung in verschiedenen Betriebsmodi auch beide Bedeutungen haben. Insbesondere ist es daher bei einer konkreten Ausgestaltung möglich, dass die Fahrt erst nach Empfang des Freigabesignals, zum Beispiel durch ein Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs, beginnen kann. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Fahrt beginnen, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer kein negatives Freigabesignal empfangen wird.
Die Umgebung des Schienenfahrzeugs ist im Allgemeinen nicht scharf begrenzt. Die Erfassung der Umgebung richtet sich nach den jeweiligen Vorschriften für den Betrieb und die Vorbereitung der Fahrt des Schienenfahrzeugs. Allerdings können die Vorschriften zum Beispiel enthalten, dass das Gleis in Fahrtrichtung vor dem Schienenfahrzeug bis zu einer Mindestentfernung auf Hindernisse überprüft werden muss. Im Fall einer elektrischen Netzleitung, wie einer Oberleitung oder Stromschiene, über die das Schienenfahrzeug elektrische Energie für den Betrieb aus einem Versorgungsnetz bezieht, ist in der Regel auch der Zustand der Netzleitung zu prüfen, wie zum Beispiel das Vorhandensein der Oberleitung.
Kontakt zu der Netzleitung durch das unbemannte Luftfahrzeug ist in der Regel zu vermeiden, beispielsweise durch eine in das Luftfahrzeug integrierte Sensorik und Bewegungssteuerung des Luftfahrzeugs, die den permanenten Abstand zu jeglichen Personen, Tieren und Objekten gewährleisten. Daher weist das Luftfahrzeug vorzugsweise eine für unbemannte Luftfahrzeuge bereits bekannte Sensorik auf, die insbesondere zusätzlich zu dem zumindest einen Sensor zur Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs vorhanden ist. Diese Sensorik kann zum Beispiel zumindest einen Infrarotsensor und/oder zumindest einen Ultraschallsensor aufweisen, der in Flugrichtung nach vorne gerichtet ist. Infrarotsensoren sind für die Vermeidung eines Zusammenstoßes und somit die Einhaltung eines Mindestabstandes gut geeignet, weil sie auch ansonsten zum Beispiel in einem Kamerabild diffus erscheinende Objekte erkennen können. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik einen Schallsensor, zum Beispiel einen Ultraschallsensor, aufweisen, der nach dem Echoprinzip funktioniert. Zumindest in Flugrichtung kann daher durch Empfangen von Schallwellen, die von Personen, Tieren oder Objekten reflektiert werden, ein Zusammenstoß vermieden werden. Ferner alternativ oder zusätzlich kann das Luftfahrzeug zumindest einen LiDar (Light Detection and Ranging) - Sensor aufweisen. Bei Einsatz dieser Technologie, wird der Raum um das Luftfahrzeug herum mithilfe von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung vermessen. Hierbei wird die Ausrichtung der Strahlung kontinuierlich verändert und insbesondere in der Art einer Rotation variiert, zum Beispiel entsprechend einer Rotation mit mehreren hundert Umdrehungen pro Minute. Währenddessen empfängt zumindest ein LiDar-Empfangssensor des Luftfahrzeugs gegebenenfalls reflektierte Strahlung. Durch Auswertung der reflektierten Strahlung wird eine hochgenaue Karte von allen reflektierenden Oberflächen in dem umgebenden Raum erstellt, die von der Bewegungssteuerung des Luftfahrzeugs zur Navigation genutzt wird.
Bei der Erkennung von Hindernissen und losen Teilen um das Schienenfahrzeug ist die erwähnte zusätzliche Sensorik von besonderem Interesse, da auf einer unter Umständen vorab geplanten Flugbahn des Luftfahrzeugs um das Schienenfahrzeug herum und/oder in der Nähe des Schienenfahrzeugs unerwartet ein Hindernis liegen kann, z. B. unter dem Schienenfahrzeug auf dem Gleisbett. Insofern kann auch die zuvor erwähnte Sensorik oder ausschließlich diese Sensorik zur Erkennung von Personen, Tieren und Objekten in der Umgebung des Schienenfahrzeugs eingesetzt werden.
Bei dem unbemannten Luftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein autonomes Luftfahrzeug, das seinen Flugbetrieb selbst steuert. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Flugbetrieb des Luftfahrzeugs ferngesteuert wird. In jedem Fall kann das unbemannte Luftfahrzeug einen Antrieb aufweisen, der seine Fortbewegung ermöglicht. Bekannt sind bei Flugdrohnen zum Beispiel Anordnungen mit mehreren Propellern, die zum Beispiel jeweils von einem eigenen zugeordneten Elektromotor angetrieben werden und mittels einer Steuerung derart gesteuert werden, dass die gewünschte Fortbewegung oder auch der gewünschte Stillstand in der Luft erzielt wird.
Ferner gehört es zum Umfang der Erfindung, nicht lediglich ein unbemanntes Luftfahrzeug für die Erfassung der Umgebung des Schienenfahrzeugs und die Erzeugung der Sensorsignale zu verwenden, abhängig von deren Auswertung die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben wird oder nicht. Zum Beispiel können gleichzeitig und/oder nacheinander zwei oder mehr unbemannte Luftfahrzeuge zu diesem Zweck verwendet werden.
Insbesondere kann das unbemannte Luftfahrzeug zunächst mit dem Schienenfahrzeug gekoppelt sein, kann das unbemannte Luftfahrzeug von dem Schienenfahrzeug abkoppeln und kann der zumindest eine Sensor nach dem Abkoppeln die Umgebung des Schienenfahrzeugs erfassen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist das Schienenfahrzeug eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung des unbemannten Luftfahrzeugs mit dem Schienenfahrzeug auf, wobei das Schienenfahrzeug und das unbemannte Luftfahrzeug ausgestaltet sind, das unbemannte Luftfahrzeug von dem Schienenfahrzeug abzukoppeln, und wobei das unbemannte Luftfahrzeug ausgestaltet ist, nach dem Abkoppeln durch den zumindest einen Sensor die Umgebung des Schienenfahrzeugs zu erfassen.
Unter einer Kopplung des Luftfahrzeugs und des Schienenfahrzeugs bzw. einer Kopplung des Luftfahrzeugs mit dem Schienenfahrzeug wird verstanden, dass das Luftfahrzeug in zumindest einer beliebigen Weise mit dem Schienenfahrzeug verbunden und/oder in Kontakt ist. Zum Beispiel kann die Verbindung und/oder der Kontakt mechanischer Art und/oder elektrischer Art sein. Auch eine Verbindung durch Magnetkräfte ist zum Beispiel möglich. Um das mit dem Schienenfahrzeug gekoppelte Luftfahrzeug insbesondere während der Fahrt des Schienenfahrzeugs zu schützen, kann zumindest eine Abdeckung vorgesehen sein, die das Luftfahrzeug von der Umgebung des Schienenfahrzeugs abtrennt. Ein entsprechender Raum mit einer solchen Abdeckung kann als Garage bezeichnet werden. Vorzugsweise befindet sich der Raum mit Abdeckung auf dem Dach des Schienenfahrzeugs, da dort in der Regel ausreichend Platz ist und auf dem Dach meist auch andere Einrichtungen vorhanden sind, die dem Betrieb des Schienenfahrzeugs dienen und nicht zu einer Überschreitung der zulässigen Abmessungen führen. Beispielsweise kann sich der Raum mit Abdeckung für das Luftfahrzeug bei der Fahrt des Schienenfahrzeugs im Windschatten einer anderen Einrichtung befinden, die am oder auf dem Dach angeordnet ist.
Bei anderen Ausführungsformen ist das Luftfahrzeug nicht wie zuvor beschrieben in und/oder an dem Schienenfahrzeug stationiert, sondern in und/oder an einem anderen Schienenfahrzeug oder einer feststehenden Einrichtung wie zum Beispiel einem Lokomotivschuppen. Der Vorteil einer Stationierung in und/oder an dem Schienenfahrzeug besteht darin, dass die Verfügbarkeit des Luftfahrzeugs für die Untersuchung des Schienenfahrzeugs erhöht ist. Dagegen ermöglicht es die Stationierung des Luftfahrzeugs unabhängig von einem bestimmten Schienenfahrzeug, das Luftfahrzeug für die Vorbereitung der Fahrt verschiedener Schienenfahrzeuge einzusetzen.
Das Abkoppeln des Luftfahrzeugs im Fall der Stationierung an dem Schienenfahrzeug aber auch in anderen Fällen bedeutet das Lösen der Verbindung und/oder die Aufhebung des Kontakts. Beispielsweise wird eine elektrische Verbindung, über die das Luftfahrzeug während der elektrischen Kontaktierung mit elektrischer Energie versorgt wird oder versorgt werden kann, aufgehoben und eine Magnetverbindung oder eine mechanische Verbindung (wie zum Beispiel eine Klemmverbindung) gelöst. Die elektrische Energie wird während des Kontakts insbesondere zum Aufladen eines Energiespeichers an Bord des Luftfahrzeugs verwendet. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Luftfahrzeug die Verbindung von sich aus löst, zum Beispiel durch Abschalten einer Magneteinrichtung oder indem das Luftfahrzeug einen Antrieb startet, der zu einer Fortbewegung des Luftfahrzeugs führt.
Insbesondere kann eine Auswertungseinrichtung an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs die Sensorsignale auswerten und kann abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal erzeugt werden, welches zu dem Schienenfahrzeug übertragen wird und die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigibt. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Anordnung weist das unbemannte Luftfahrzeug eine Auswertungseinrichtung auf, welche ausgestaltet ist, die Sensorsignale auszuwerten und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal zu erzeugen, wobei die Anordnung Übertragungseinrichtungen aufweist, welche ausgestaltet sind, das Freigabesignal zu dem Schienenfahrzeug zu übertragen, und wobei das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs ausgestaltet ist, die Fahrt des Schienenfahrzeugs nach Empfang des Freigabesignals oder bei Ausbleiben des Freigabesignals freizugeben.
Die Übertragungseinrichtungen weisen insbesondere eine Sendeeinrichtung an Bord des Luftfahrzeugs und eine Empfangseinrichtung an Bord des Schienenfahrzeugs auf, die eine drahtlose Übertragung ermöglichen. Beispielsweise werden bei der Übertragung an sich bekannte Übertragungsprotokolle verwendet, wie zum Beispiel in einem WLAN (Wireless Local Area Network). Allgemeiner formuliert kann zur Übertragung des Freigabesignals oder alternativ oder zusätzlich zur Übertragung zumindest eines Teils der Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung daraus erhaltener Daten eine Technologie verwendet werden, die elektromagnetische Wellen nutzt. Alternativ oder zusätzlich können z. B. Schallwellen verwendet werden.
Der Vorteil einer Auswertung der Sensorsignale an Bord des Luftfahrzeugs besteht darin, dass das Schienenfahrzeug selbst nicht über eine entsprechende Technologie verfügen muss und daher existierende Schienenfahrzeuge auf einfache Weise umgerüstet werden können. Es ist lediglich erforderlich, das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs so einzurichten, dass die Fahrt erst nach Empfang des Freigabesignals oder bei Ausbleiben des Freigabesignals begonnen wird. Meist verfügen existierende Schienenfahrzeuge bereits über geeignete Empfangseinrichtungen.
Alternativ oder zusätzlich zu der Auswertung der Sensorsignale an Bord des Luftfahrzeugs kann die Auswertung zumindest teilweise an Bord des Schienenfahrzeugs oder an Bord eines weiteren Luftfahrzeugs stattfinden. Insbesondere ist es daher auch möglich, dass die Auswertung der Sensorsignale bezüglich der Frage, ob die Fahrt begonnen werden darf, vollständig an Bord des Schienenfahrzeugs stattfindet. Dies schließt nicht aus, dass an Bord des Luftfahrzeugs eine Vorverarbeitung der Sensorsignale stattfindet, wie zum Beispiel eine Umwandlung in ein bestimmtes Bilddaten-Format, eine Fusionierung der Sensorsignale verschiedener Sensoren, eine Überprüfung der in den Sensorsignalen enthaltenen Information auf Plausibilität und/oder eine Filterung der in den Sensorsignalen enthaltenen Information oder daraus abgeleiteter Information.
Somit kann das Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass ein Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs die Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung der Sensorsignale erzeugte Sensordaten empfängt, wobei das Steuerungssystem die empfangenen Sensorsignale und/oder die Sensordaten auswertet und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal erzeugt, welches die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigibt oder verbietet. Gemäß einer entsprechenden Ausgestaltung der Anordnung weist das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs eine Empfangseinrichtung zum Empfangen der Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung der Sensorsignale erzeugter Sensordaten auf, wobei das Steuerungssystem außerdem eine Auswertungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, die empfangenen Sensorsignale und/oder die Sensordaten auszuwerten und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal zu erzeugen, welches die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigibt oder verbietet.
Insbesondere ist es möglich, dass der Flug des unbemannten Luftfahrzeugs automatisch von einem Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs (zum Beispiel dem vorgenannten Steuerungssystem) ausgelöst wird, wenn die Fahrt des Schienenfahrzeugs vorbereitet wird. Beispielsweise kann der Flug ausgelöst werden, wenn das Schienenfahrzeug aufgerüstet wird, wobei zum Beispiel auch ein Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs in Kontakt mit einer Oberleitung gebracht wird.
Bei der Auswertung der Sensorsignale kann zum Beispiel Vergleichsinformation über einen Sollzustand der Umgebung des Schienenfahrzeugs und/oder der äußeren Erscheinung des Schienenfahrzeugs genutzt werden. Zum Beispiel im Fall von Bilddaten, die aus den Sensorsignalen erzeugt wurden und jeweils einem Bild eines Teils der Umgebung des Schienenfahrzeugs entsprechen, kann ein Vergleich mit Daten eines Vergleichsbilds stattfinden, auf dem kein Hindernis und/oder keine losen Teile abgebildet ist/sind. Insbesondere durch Identifizierung gemeinsamer Elemente in Bild und Vergleichsbild, oder durch die bekannte Methode der Maximierung der gemeinsamen Information unter Veränderung der Position und/oder Ausrichtung eines der Bilder relativ zu dem anderen Bild, kann der Bezug der Koordinatensysteme der Bilder hergestellt werden. Anschließend kann zum Beispiel durch Identifizierung der nicht in beiden Bildern enthaltenen Information bzw. der nicht in beiden Bildern enthaltenen Elemente ein Hindernis und/oder loses oder defektes Teil erkannt werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Sensorsignale in anderer Weise ausgewertet werden. Insbesondere kann dabei nach definierten Objekten und/oder Personen gesucht werden. Zum Beispiel sind dabei Objekte und/oder Personen vordefiniert, etwa durch entsprechende Bilddaten und/oder dreidimensionale Modelle.
Insbesondere können Objekte und/oder Personen, die als nicht zum Fahrzeug gehörend identifiziert werden, klassifiziert werden. Hierbei können Verfahren der künstlichen Intelligenz, insbesondere trainiert unter Verwendung von Prozessen des Maschinenlernens, angewendet werden. Nach der Klassifikation kann entschieden werden, ob die Fahrt des Schienenfahrzeugs freigegeben wird oder nicht freigegeben wird.
Insbesondere kann die Fahrt des Schienenfahrzeugs automatisch von dem Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs erlaubt werden, sobald das Freigabesignal intern von dem Steuerungssystem erzeugt worden ist und/oder von extern (z. B. von dem Luftfahrzeug) empfangen worden ist oder wenn das negative Freigabesignal ausgeblieben ist. Die Erlaubnis führt zum Beispiel automatisch dazu, dass das Antriebssystem des Schienenfahrzeugs in Fahrbereitschaft versetzt wird und/oder dem Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs die Fahrbereitschaft angezeigt wird.
Vorzugsweise werden aus den Sensorsignalen des zumindest einen Luftfahrzeugs erzeugte Bilder nicht dem Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs angezeigt, da das Verfahren zum Auswerten solcher Bilder vorzugsweise automatisch durchgeführt wird. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die Bilder dem Fahrzeugführer anzuzeigen. Zum Beispiel kann in diesem Fall der Fahrzeugführer den Bildern weitere Informationen entnehmen und erkennen, dass das Verfahren ausgeführt wird. Insbesondere ist die Anzeige zumindest eines Bildes dann von Vorteil, wenn ein Hindernis oder ein loses oder defektes Teil erkannt wurde. Dies erleichtert es, das Hindernis zu entfernen oder das lose Teil zu entfernen oder zu befestigen oder den Defekt zu beheben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Schienenfahrzeug, hier eine Lokomotive, mit einem auf dem Dach des Schienenfahrzeugs stationierten unbemannten Luftfahrzeug und einer möglichen Flugbahn des Luftfahrzeugs um das Schienenfahrzeug,
Fig. 2 schematisch das Schienenfahrzeug aus Fig. 1 , wobei sich das Luftfahrzeug auf seinem Flug oberhalb des Schienenfahrzeugs befindet,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Anordnung von Einrichtungen zur Vorbereitung einer Fahrt eines Schienenfahrzeugs, zum Beispiel des in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Schienenfahrzeugs.
Fig. 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 1 , das schematisch als Lokomotive dargestellt ist. Alternativ kann es sich jedoch um ein anderes Schienenfahrzeug wie zum Beispiel einen Triebzug, ein Triebfahrzeug, eine Straßenbahn, einen Güterzug, einen Personenzug oder gekoppelte Lokomotiven handeln. In dem Ausführungsbeispiel weist das Schienenfahrzeug 1 Stromabnehmer 2 auf, die während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 eine Oberleitung 7 kontaktieren, um das Schienenfahrzeug 1 mit elektrischer Energie zu versorgen. Das Schienenfahrzeug steht auf einem Gleis 9, zum Beispiel auf dem Gelände eines Betriebshofs eines Schienenfahrzeug-Betreibers.
Auf dem Dach des Schienenfahrzeugs befindet sich eine Garage 5 für ein unbemanntes Luftfahrzeug 3, das sich in dem dargestellten Zustand innerhalb der Garage 5 befindet. Die Garage 5 ist gleichzeitig eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers des unbemannten Luftfahrzeugs 3. Wenn das Schienenfahrzeug 1 eine Fahrt beginnen soll, findet ein Flug des unbemannten Luftfahrzeugs 3 statt, um die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 auf das Vorhandensein von Hindernissen und/oder losen oder defekten Teilen zu prüfen. Hierzu wird eine Klappe der Garage 5 geöffnet, zum Beispiel ein Deckel und/oder eine Seitenwand, sodass das Luftfahrzeug 3 nach oben und/oder seitlich aus der Garage 5 fliegen kann und dann insbesondere seitlich wegfliegen kann, ohne die Oberleitung 7 zu kontaktieren. Der Flug des Luftfahrzeugs 3 wird zum Beispiel von einem Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs 1 ausgelöst, indem ein entsprechendes Kommunikationssignal an das Luftfahrzeug 3 und an eine Steuerung der Garage 5 zum Zweck der Öffnung der Klappe übertragen wird.
Zum Beispiel führt das Luftfahrzeug 3 dann auf der schematisch dargestellten Flugbahn 4 einen Flug aus, während zumindest ein Sensor des Luftfahrzeugs 3 die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfasst, um gleichzeitig und/oder anschließend durch Auswertung der Sensorsignale Hindernisse und/oder lose oder defekte Teile des Schienenfahrzeugs zu erkennen. Nach Ausführung des Fluges kehrt das Luftfahrzeug 3 in die Garage 5 zurück und die Klappe der Garage wird geschlossen. Die Auswertung der Sensorsignale kann eine Vorverarbeitung der Sensorsignale beinhalten, wie zum Beispiel die Erzeugung von Bilddaten und/oder die Fusionierung mehrerer Bilder. Die Flugbahn 4 führt in dem Ausführungsbeispiel auch unter dem Schienenfahrzeug 1 hindurch, sodass auch Hindernisse und/oder lose oder defekte Teile unter dem Schienenfahrzeug 1 Fahrtrichtung und unmittelbar vor dem Schienenfahrzeug 1 erkannt werden können.
Fig. 2 zeigt die Anordnung aus Fig. 1 mit einer speziellen Ausgestaltung des Luftfahrzeugs 3, bei der das Luftfahrzeug 3 eine nach unten gerichtete Kamera 11 aufweist. Mittels der Sensorsignale dieser Kamera 11 werden Bilddaten erzeugt und aufgenommen. In diesem Fall signalisieren die Sensorsignale daher Strahlungsmengen, die von den einzelnen Sensorelementen (zum Beispiel Fotodioden) der als Digitalkamera ausgestalteten Kamera über ein Erfassungszeitintervall hinweg empfangen wurden.
Die in Fig. 2 dargestellte Kamera 11 kann optional relativ zu dem Luftfahrzeug 3 beweglich ausgestaltet sein, zum Beispiel verschwenkbar sein. Auf diese Weise kann die Kamera 11 verschiedene Teile der Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfassen und entsprechende Bildinformation aufnehmen, ohne dass es einer Relativbewegung des Luftfahrzeugs 3 und des Schienenfahrzeugs 1 bedarf, bzw. kann die Flugbahn des Luftfahrzeugs 3 kürzer sein.
In dem in Fig. 3 dargestellten schematischen Blockdiagramm sind Einrichtungen eines unbemannten Luftfahrzeugs, zum Beispiel des in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Luftfahrzeugs 3, und Einrichtungen eines Schienenfahrzeugs, zum Beispiel des in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Schienenfahrzeugs 1 dargestellt. Das Luftfahrzeug 3 weist eine Steuerung 13 auf, die ausgestaltet ist, Steuersignale zu einem Antrieb 15 und zu einem Sensor 17 zu übertragen und auf diese Weise deren Betrieb zu steuern. Der Sensor 17 ist ausgestaltet, Daten, die den von ihm erzeugten Sensorsignalen entsprechen, ganz oder teilweise zu einem Datenspeicher 19 zu übertragen, in dem die Daten gespeichert werden.
Ferner weist das Luftfahrzeug 3 eine Sendeeinrichtung 21 auf, mittels der Sensorsignale des Sensors 17 und/oder in dem Datenspeicher 19 gespeicherte Daten insbesondere drahtlos zu einer Empfangseinrichtung 23 des Schienenfahrzeugs 1 übertragbar sind. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Datenübertragung leitungsgebunden stattfindet, sobald das Luftfahrzeug 3 nach seinem Flug an eine Übertragungsleitung angekoppelt worden ist. Die empfangenen Sensorsignale und/oder Daten sind von der Empfangseinrichtung 23 zu einer Auswertungseinrichtung 25 eines Steuerungssystems 20 des Schienenfahrzeugs 1 übertragbar. Die Auswertungseinrichtung 25 ist über entsprechende Signalleitungen mit einer Antriebssteuerung 27 des Steuerungssystems 20 und mit einer Anzeigeeinrichtung 29 des Schienenfahrzeugs 1 , zum Beispiel im Führerstand des Schienenfahrzeugs 1 , verbunden.
Vor einer Fahrt des Schienenfahrzeugs 1, insbesondere unmittelbar nach dem und/oder bei dem Aufrüsten des Schienenfahrzeugs 1 , kann das Luftfahrzeug 3 auf eine Flugbahn, zum Beispiel wie anhand von Fig. 1 beschrieben, fliegen und kann der Sensor 17 und optional zumindest ein weiterer Sensor des Luftfahrzeugs 3 die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfassen. In Vorbereitung des Flugs und während des Fluges wird der Antrieb 15 des Luftfahrzeugs 3 derart von der Steuerung 13 des Luftfahrzeugs 3 gesteuert, dass der Flug durchgeführt wird. Außerdem steuert die Steuerung 13 den Sensor 17 und optional den zumindest einen weiteren Sensor derart, dass die Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 erfasst wird. Zum Beispiel kann der als Kamera ausgestaltete Sensor 17 nach einem durch die Steuerung 13 ausgelösten Betriebsstart so lange in regelmäßigen Zeitabständen einzelne Kamerabilder aufnehmen und in dem Datenspeicher 19 abspeichern, bis die Steuerung 13 den Betrieb des Sensors 17 wieder beendet. Bei einer anderen Ausgestaltung des Luftfahrzeugs 3 oder in einer anderen Betriebsphase kann die Steuerung 13 den Sensor 17 jeweils in der Weise ansteuern, dass nach Empfang eines Steuersignals ein einzelnes Kamerabild aufgenommen und in dem Datenspeicher 19 abgespeichert wird. Dies ermöglicht es der Steuerung 13 gezielt Kamerabilder zu erzeugen, zum Beispiel an vordefinierten Punkten einer vorgegebenen Flugbahn und/oder abhängig von der Auswertung zuvor erzeugter Sensorsignale. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtung des Sensors 17 einstellbar sein und kann das Luftfahrzeug 3 daher über einen von der Steuerung 13 steuerbaren Aktuator verfügen, der die gewünschte Ausrichtung des Sensors 17 bewirkt.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Anordnung findet die Auswertung der Sensorsignale und/oder daraus erzeugter Daten nicht in dem Luftfahrzeug 3 statt. Bei einer anderen Ausführungsformen kann dies jedoch ganz oder teilweise der Fall sein.
Gemäß der Ausgestaltung von Fig. 3 werden die über die Sendeeinrichtung 21 des Luftfahrzeugs 3 zu der Empfangseinrichtung 23 des Schienenfahrzeugs 1 übertragenen Signale und/oder Daten von der Auswertungseinrichtung 25 des Steuerungssystems 20 des Schienenfahrzeugs 1 ausgewertet. Durch die Auswertung wird ermittelt, ob sich in der Umgebung des Schienenfahrzeugs 1 , einschließlich des Raums unter dem Schienenfahrzeug 1 Hindernisse und/oder lose oder defekte Teile befinden. Wenn dies der Fall ist, wird die Fahrt des Schienenfahrzeugs 1 durch Ausgabe eines Signals von der Auswertungseinrichtung 25 zu der Antriebssteuerung 27 des Schienenfahrzeugs 1 gesperrt und/oder nicht freigegeben. Außerdem wird insbesondere dem Fahrzeugführer angezeigt, dass der festgestellte Grund für den andauernden Stillstand des Fahrzeugs vorliegt. Zum Beispiel kann die Anzeigeeinrichtung 29 zumindest eine Signalleuchte und/oder zumindest einen Bildschirm aufweisen. Im Fall der Signalleuchte kann zum Beispiel das Aufleuchten den festgestellten Grund anzeigen. Alternativ oder zusätzlich kann auf dem Bildschirm ein Bild mit einem festgestellten Hindernis und/oder losen oder defekten Teil angezeigt werden, wobei das Bild aus den Sensorsignalen des Sensors 17 und/oder optional aus Sensorsignalen des zumindest einen weiteren Sensors erzeugt wurde. Bezugszeichenliste
1 Schienenfahrzeug
2 Stromabnehmer
3 unbemanntes Luftfahrzeug
4 Flugbahn
5 Garage
7 Oberleitung
9 Gleis
11 Kamera
13 Steuerung
15 Antrieb
17 Sensor
19 Datenspeicher
20 Steuerungssystem
21 Sendeeinrichtung
23 Empfangseinrichtung
25 Auswertungseinrichtung
27 Antriebsteuerung
29 Anzeigeeinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (1), wobei vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) eine Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) durch zumindest einen Sensor (17) an Bord eines fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs (3) erfasst wird und entsprechende Sensorsignale erzeugt werden, abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) freigegeben wird oder nicht freigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das unbemannte Luftfahrzeug (3) zunächst mit dem Schienenfahrzeug (1) gekoppelt ist, das unbemannte Luftfahrzeug (3) von dem Schienenfahrzeug (1) abgekoppelt und der zumindest eine Sensor (17) nach dem Abkoppeln die Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) erfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das unbemannte Luftfahrzeug (3) zwischen dem Schienenfahrzeug (1) und einem Gleis (9), auf dem das Schienenfahrzeug (1) steht, fliegt, während der zumindest eine Sensor (17) die Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) erfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Auswertungseinrichtung an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs (3) die Sensorsignale auswertet und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal erzeugt, welches zu dem Schienenfahrzeug (1) übertragen wird und die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) freigibt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Steuerungssystem (20) des Schienenfahrzeugs (1) die Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung der Sensorsignale erzeugte Sensordaten empfängt und wobei das Steuerungssystem (20) die empfangenen Sensorsignale und/oder die Sensordaten auswertet und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal erzeugt, welches die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) freigibt oder verbietet.
6. Anordnung mit einem Schienenfahrzeug, wobei die Anordnung ferner ein unbemanntes Luftfahrzeug (3) aufweist, wobei das unbemannte Luftfahrzeug (3) ausgestaltet ist, vor Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) eine Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) durch zumindest einen Sensor (17) an Bord des fliegenden unbemannten Luftfahrzeugs (3) zu erfassen und entsprechende Sensorsignale zu erzeugen, ein Steuerungssystem (20) des Schienenfahrzeugs (1) ausgestaltet ist, abhängig von einem Ergebnis einer Auswertung der Sensorsignale die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) zu beginnen oder nicht zu beginnen. Anordnung nach Anspruch 6, wobei das Schienenfahrzeug (1) eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung des unbemannten Luftfahrzeugs (3) mit dem Schienenfahrzeug (1) aufweist, wobei das Schienenfahrzeug (1) und das unbemannte Luftfahrzeug (3) ausgestaltet sind, das unbemannte Luftfahrzeug (3) von dem Schienenfahrzeug (1) abzukoppeln, und wobei das unbemannte Luftfahrzeug (3) ausgestaltet ist, nach dem Abkoppeln durch den zumindest einen Sensor (17) die Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) zu erfassen. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das unbemannte Luftfahrzeug (3) ausgestaltet ist, zwischen dem Schienenfahrzeug (1) und einem Gleis (9), auf dem das Schienenfahrzeug (1) steht, zu fliegen, während der zumindest eine Sensor (17) die Umgebung des Schienenfahrzeugs (1) erfasst. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das unbemannte Luftfahrzeug (3) eine Auswertungseinrichtung aufweist, welche ausgestaltet ist, die Sensorsignale auswerten und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal zu erzeugen, wobei die Anordnung Übertragungseinrichtungen aufweist, welche ausgestaltet sind, das Freigabesignal zu dem Schienenfahrzeug (1) zu übertragen, und wobei das Steuerungssystem des Schienenfahrzeugs (1) ausgestaltet ist, die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) nach Empfang des Freigabesignals oder bei Ausbleiben des Freigabesignals freizugeben. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungssystem (20) des Schienenfahrzeugs (1) eine Empfangseinrichtung (23) zum Empfangen der Sensorsignale und/oder durch Verarbeitung der Sensorsignale erzeugter Sensordaten aufweist und wobei das Steuerungssystem (20) außerdem eine Auswertungseinrichtung (25) aufweist, die ausgestaltet ist, die empfangenen Sensorsignale und/oder die Sensordaten auszuwerten und abhängig von dem Ergebnis der Auswertung ein Freigabesignal zu erzeugen, welches die Fahrt des Schienenfahrzeugs (1) freigibt oder verbietet.
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