CN109311496B - 用于识别轨道车辆前的危险空间内的障碍物的方法和*** - Google Patents
用于识别轨道车辆前的危险空间内的障碍物的方法和*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种使用障碍物识别装置(20、22)来识别轨道车辆(2)前的危险空间(17)内的障碍物(15、16)的方法。为了能够实现轨道车辆的更好的自主行驶而设置的是，确定表征障碍物识别装置(22)的性能的参量的额定值(Sw.Soll、Aufl.Soll)。本发明还涉及一种用于识别障碍物的***。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法，在其中使用障碍物识别装置来识别轨道车辆前的危险空间内的障碍物。
本发明还涉及一种***，其中障碍物识别装置合适地构造为，用于识别轨道车辆前的危险空间内的障碍物。
背景技术
这种方法和这种***由德国专利申请102015212019.8已知。
轨道车辆的机动车驾驶员必须例如根据德国铁路股份公司的准则 408.2341观察待驶过的线路、信号设备、铁路道口和架空线。
然而，轨道车辆行驶的允许的最高速度现在不取决于通过机动车驾驶员实现的实际观察能力。例如，高铁(例如ICE)也可以在很差的视线的情况下以在看到障碍物后触发制动的情况下不会阻止与线路的危险空间内的障碍物碰撞的速度行驶。
在没有机动车驾驶员的自主行驶中(或者在没有通过机动车驾驶员观察线路的行驶中)，线路观察必须通过技术装备实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种这类的方法和***，其能够实现一个轨道车辆或多个轨道车辆的更好的自主行驶。
上述技术问题通过具有本发明的特征的方法来解决，其中确定表征障碍物识别装置的性能的参量的额定值。
上述技术问题以相应的方式也通过具有本发明的特征的***来解决，其合适地构造为，用于确定表征障碍物识别装置的性能的参量的额定值。
根据本发明的方法和根据本发明的***尤其是提供了如下优点：可以定义运行的和环境导致的边缘条件，以及通过确定额定值作为对于障碍物识别装置的性能的规范可以在线路观察时实现其转换，其中，规范动态地匹配于给出的线路情况，并且在此至少与机动车驾驶员在相同的边缘条件下的性能一样好。
根据方法视为有利的是，确定表征障碍物识别装置的性能的参量的实际值。优选地，依据实际值与额定值的偏差形成用于调整轨道车辆的行驶特性的控制信号。
相应地，根据***视为有利的是，***合适地构造为，用于确定表征障碍物识别装置的性能的参量的实际值。优选地，***合适地构造为，依据实际值与额定值的偏差形成用于调整轨道车辆的行驶特性的控制信号。
根据方法此外视为有利的是，提供相应于障碍物识别装置的当前存在的技术上的可见距离的值作为实际值，并且相应于用于障碍物识别的当前需要的技术上的可见距离的值提供作为额定值。替换地或附加地，提供相应于障碍物识别装置的当前存在的技术上的分辨率的值可以作为实际值，提供相应于用于障碍物识别的当前需要的技术上的分辨率的值可以作为额定值。
相应地，根据***视为有利的是，***合适地构造为，提供相应于障碍物识别装置的当前存在的技术上的可见距离的值作为实际值，并且提供相应于用于障碍物识别的当前需要的技术上的可见距离的值作为额定值。替换地或附加地，***可以合适地构造为，提供相应于障碍物识别装置的当前存在的技术上的分辨率的值作为实际值，并且提供相应于用于障碍物识别的当前需要的技术上的分辨率的值作为额定值。
优选地，根据方法，使用车辆侧的障碍物识别装置作为障碍物识别装置。也就是说，根据本发明的***的障碍物识别装置优选是车辆侧的障碍物识别装置。
此外，根据方法视为有利的是，额定值依据关于轨道车辆的当前制动距离的信息以及依据关于在轨道车辆的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息和/或关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息来确定。
也就是说有利的是，***合适地构造为，依据关于轨道车辆的当前制动距离的信息以及依据关于在轨道车辆的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息和/或关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息确定额定值。
优选地，实际值依据关于障碍物识别装置的类型的信息来确定，也就是说，***优选合适地构造为，依据关于障碍物识别装置的类型的信息确定实际值。
附图说明
下面借助附图详细阐述本发明。附图中：
图1示出了在线路上的轨道车辆和根据本发明的用于识别在轨道车辆前的线路的危险空间内的障碍物的***；和
图2示出了根据图1的轨道车辆。
具体实施方式
图1示出了具有轨道车辆2的线路1，该轨道车辆尤其是在没有机动车驾驶员的情况下自主行驶的轨道车辆。
线路1装备有(在此以光信号形式的)信号设备3、4、5、6、7，其中，信号设备限界了线路的线路区段8、9、10、11、12、13。
此外，图1示出根据本发明的用于识别在轨道车辆前的线路的危险空间 17内的障碍物15、16的***14的优选的实施方式。
***14包括线路侧的装备18(线路装备)和车辆侧的装备19(车辆装备)。线路装备18包括线路侧的障碍物识别装置20和线路侧的传输装置21。车辆装备19包括车辆侧的障碍物识别装置22和车辆控制装置23。
线路侧的障碍物识别装置20是连续采集线路1的、用于障碍物识别的装置，其具有线路侧的传感器装置24和线路侧的评估装置25。
线路侧的传输装置21包括通信单元26、27、28、29、30和可能的在此没有示出的中继器。
通信单元26、27、28、29、30安装在信号设备3、4、5、6、7上。在根据本发明的***14的所示的优选的实施方式中使用由Car2X技术已知的通信单元，其在5.9GHz的范围内工作。通信单元26、27、28、29、30可以在线路的两个方向31、32上发送和接收。发送和接收可以无反馈地进行。此外，发送和接收可以，例如通过馈入信号设备3、4、5、6、7的信号电流或由太阳能模块产生的电流，在能量方面自给自足地进行。
在没有给出在安装在信号设备上的通信单元26、27、28、29、30之间的直接连接的地方，安设中继器或者使用另外的媒介，从而通信单元26、27、28、29、30为了构造传输装置21在信号技术上连接。
在根据本发明的***14的所示的实施方式中，所谓的“光纤分布式传感器技术(Fiber Optic Distributed Sensor Technique)”、尤其是“分布式声学传感器技术(Distributed Acoustic Sensor Technique)”示例性地用作线路侧的障碍物识别装置20。但替换地或附加地也可以使用另外的线路侧的障碍物识别装置或由不同的线路侧的障碍物识别装置构成的混合装置。
传感器装置24包括沿着线路1在危险空间17内铺设的光纤线33和连接的发送和接收单元34。由发送和接收单元34接收的信号作为线路侧的障碍物信号sHS传送至评估装置25。
线路侧的评估装置25具有评估单元35、通信单元36和线路图单元37，其中，线路图单元37具有线路的粗略地图。
在评估单元35中，借助滤波算法评估线路侧的障碍物信号sHS。
如果通过线路侧的障碍物识别装置的评估单元35识别出障碍物(事件)，则该障碍物通过评估单元35分类。在此，通过模式识别确定障碍物的类型。根据类型促使不同的反应。此外，在考虑到关于线路区段的信息I.S 和限界线路区段的、评估单元35 从线路图单元37 读出的信号的情况下，障碍物(事件)中的一个分别与涉及的线路区段相关联。在各自的障碍物(事件)重要的情况下，评估单元35经由通信单元36发送线路侧的评估信号sAS：[sI.O，sI.T]。将评估信号sAS：[sI.O，sI.T]报告给安装在信号设备6、7上的、线路侧的通信装置的通信单元29、30，该信号设备限界了识别出重要的障碍物(事件)16的线路区段12。
关于线路侧的障碍物识别装置本身识别出的、在线路区段12上方示出的鸟15，评估单元35不输出评估信号，因为其将鸟分类为不重要类型的障碍物。关于用16表示的障碍物，评估单元输出评估信号sAS：[sI.O，sI.T]，因为其将该障碍物分类为重要类型的障碍物。
安装在信号设备上的通信单元26、27、28、29、30相互协调，从而每个信号设备的通信单元在两个方向31、32上在大约3km的距离中获悉事件。
线路侧的传感器装置24分别识别障碍物15、16中的各自的15或16，并且将示出各自的障碍物15或16的线路侧的障碍物信号输出至评估装置 25。评估装置25根据线路侧的障碍物信号sHS形成线路侧的评估信号sAS： [sI.O，sI.T]，并且将该评估信号借助其通信单元36输出至线路侧的传输装置21，用以传输至轨道车辆2。
在此，根据线路侧的评估信号sAS：[sI.O、sI.T]提供关于重要的障碍物 16的类型的线路侧的信息sI.T和关于重要的障碍物16的位置的线路侧的信息sI.O。
接近在此用4表示的信号设备的轨道车辆2接收随后三个区段10、11、 12的对于轨道车辆重要的信息。在需要时也还可以一起传输来自线路图的摘录(Ausschnitt)。同样可以取消已完成的事件。
车辆侧的障碍物识别装置22包括车辆侧的传感器装置38和车辆侧的评估装置39。
车辆控制装置23具有通信单元40，其合适地构造为，用于从线路侧的传输装置21接收线路侧的评估信号sAS：[sI.O、sI.T]。
此外，车辆控制装置23具有额定值确定装置41、实际值确定装置42 和控制装置43。
此外，车辆控制装置23具有以驱动和制动控制装置形式的行驶控制装置44、(在此以喇叭形式的)警告装置45和(在此以用于向养护队报警的器件形式的)报警装置46。
此外，车辆控制装置23包括用于输出关于轨道车辆的当前制动距离的信息I.Bw的装置47、用于输出关于在轨道车辆的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息I.uSw的装置48和用于输出关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息I.tSw的装置49。环境导致的可见距离例如可以通过雾或黑暗受限。拓扑可见距离例如可以通过转弯处或下坡路受限。
装置48例如与亮度传感器50连接。装置49访问线路图集51，其包括描述线路的拓扑结构的成分。
在接近障碍物16时，依据线路侧的障碍物识别装置20的评估信号sAS： [sI.O、sI.T]和依据至少一个在此用Sw.Ist和Aufl.Ist表示的实际值，分别根据表征车辆侧的障碍物识别装置22的性能的参量导出轨道车辆2的反应。
一个导出的反应在于：控制装置43确定用于调整轨道车辆2的行驶特性的控制信号StS，并且将该控制信号输出至行驶控制装置44，其随后将轨道车辆的行驶特性相应地匹配于控制信号StS。
另外的反应是：控制装置43确定报告信号MS，并且将其输出至警告装置45和报警装置46。
控制装置43依据一系列的值和信息形成控制信号StS。
因此，为了在没有机动车驾驶员的情况下自主行驶，除了至少一个实际值Sw.Ist或Aufl.Ist以外，还将表征车辆侧的障碍物识别装置的性能的至少一个参量的对应的额定值Sw.Soll或Aufl.Soll输出至控制装置43。为此替换地，两个实际值和两个额定值也可以被输出至控制装置43。
控制装置43随后确定各自的实际值与对应的额定值的偏差 A.Sw＝Sw.Ist-Sw.Soll和/或偏差A.Ausl＝Ausl.Ist-Ausl.Soll，从而依据线路侧的评估信号sAS：[sI.O、sI.T]和依据所确定的偏差A.Sw和/或所确定的偏差 A.Ausl导出反应，即控制信号StS和报告信号MS。
此外，控制装置43也依据关于障碍物16的类型的线路侧的信息sI.T和依据关于障碍物16的位置的线路侧的信息sI.O确定控制信号StS。
此外，控制装置43也依据车辆侧的评估信号fAS：[fI.O、fI.T]形成控制信号StS。为此，车辆侧的障碍物识别装置22的传感器装置38(只要其识别出障碍物16)形成表明障碍物16的车辆侧的障碍物信号fHS，并且将其输出至评估装置39。评估装置39在他那一侧根据车辆侧的障碍物信号fHS 形成车辆侧的评估信号fAS：[fI.O、fI.T]，并且将其输出至控制装置43。车辆侧的评估装置39也输出关于障碍物识别装置22的类型的信息I.A。
由实际值确定装置42尤其是确定相应于障碍物识别装置22的当前存在的技术上的可见距离(即当前存在的传感的可见距离)的值Sw.Ist作为实际值，并且相应由额定值确定装置41提供相应于用于障碍物识别的当前需要的技术上的可见距离(即用于障碍物识别的当前需要的传感的可见距离)的值Sw.Soll作为额定值。
替换地或附加地，由实际值确定装置确定相应于障碍物识别装置22的当前存在的技术上的分辨率的值Aufl.Ist作为实际值，并且相应由额定值确定装置41提供相应于用于障碍物识别的当前需要的技术上的分辨率的值 Aufl.Soll作为额定值。
特别地，由实际值确定装置依据关于障碍物识别装置22的类型的信息 I.A、关于障碍物16的类型的线路侧的信息sT.T、关于在轨道车辆2的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息I.uSw和关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息I.tSw确定当前存在的技术上的可见距离的值Sw.Ist，并且输出至控制装置43。
由额定值确定装置优选依据关于轨道车辆的当前制动距离的信息I.Bw、关于在轨道车辆的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息I.uSw和关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息I.tSw确定当前需要的技术上的可见距离的值Sw.Soll，并且输出至控制装置43。
值Sw.Soll在此形成对于识别障碍物需要的技术上的可见距离的当前的与位置相关的最小值，并且作为用于车辆侧的障碍物识别装置和其传感器装置(传感器件，例如以雷达***、照相机***等的形式)的当前存在的技术上的可见距离的规范引入到线路观察。
如果障碍物识别装置22的当前存在的技术上的可见距离的值大于或等于用于识别障碍物的当前需要的技术上的可见距离的值(A.Sw≥0)，则轨道车辆2可以以最大允许的速度运行。
如果障碍物识别装置22的当前存在的技术上的可见距离的值小于用于识别障碍物的当前需要的技术上的可见距离的值(A.Sw<0)，则轨道车辆2 必须更慢地行驶。借助控制信号StS，优选通过动态制动曲线调整对轨道车辆2的速度进行限制，使得可以在障碍物16之前停住。
特别地，从基于上面提到的信息I.Bw、I.uSw、I.tSw确定用于障碍物识别的当前需要的技术上的可见距离的值Sw.Soll作为用于技术上的可见距离的预设的最小值(作为用于传感的可见距离的预设的最小值)得到一系列的优点。
因此，值Sw.Soll是对于***14和特别是其车辆侧的障碍物识别装置 22的需要的安全性的标准，因此是对于其自主行驶的资格的标准。
***可用性在自主行驶时是提高的，因为动态制动曲线调整基于定义的安全性需求即使在很差的环境条件下并且在恶化视野的拓扑条件下也能够实现轨道车辆2的行驶，不一定必须停止轨道车辆。
不存在与现有的列车影响***的反馈。
值Sw.Soll用作针对自主驾驶的传感器件的设计标准的规定。
根据本发明的方法和根据本发明的***提供如下优点：可以定义运行的和环境导致的边缘条件，以及通过确定额定值作为对于障碍物识别装置22 的性能的规范可以在线路观察时实现其转换，其中，规范动态地匹配于给出的线路情况，并且在此至少与机动车驾驶员在相同的边缘条件下的性能一样好。
轨道车辆2的障碍物识别装置22具有相应于其类型、当前的环境条件、当前的拓扑条件和各自的障碍物的类型的、关于其可见距离的特有的性能，并且也具有关于其分辨率的特有的性能。
在任何情况下，轨道车辆2依据关于障碍物的位置的信息sI.O(并且因此依据其与障碍物的距离)、依据关于障碍物的类型的信息sI.T、并且依据实际值与额定值的偏差(并且因此依据车辆侧的障碍物识别装置22的当前存在的性能和用于障碍物识别的当前需要的性能)动态地调整其行驶特性，更密切地识别和分类障碍物16，并且引入相应的反应，例如按喇叭或给养护队报警。在大多情况下，障碍物，例如大型动物或者人，将会消失或者可以被驱逐。在该情况下，轨道车辆2通过相应的反馈信号RS将清空状态报告至经过的下一信号设备的通信单元。
在常规的运行中，在识别障碍物中的一个后必须封锁和清空线路，而根据本发明的***14能够实现轨道车辆2以最佳速度自主行驶。
Claims (10)
1.一种使用障碍物识别装置(20、22)来识别轨道车辆(2)前的危险空间(17)内的障碍物(15、16)的方法，
其中，确定表征障碍物识别装置(22)的性能的参量的额定值(Sw.Soll，Aufl.Soll)，并且
其中，确定表征障碍物识别装置的性能的参量的实际值(Sw.Ist，Aufl.Ist)，
其特征在于，
提供与障碍物识别装置(22)的当前存在的技术上的可见距离相应的值(Sw.Ist)作为实际值，并且提供与用于障碍物识别的当前需要的技术上的可见距离相应的值(Sw.Soll)作为额定值，
和/或
提供与障碍物识别装置(22)的当前存在的技术上的分辨率相应的值(Aufl.Ist)作为实际值，并且提供与用于障碍物识别的当前需要的技术上的分辨率相应的值(Aufl.Soll)作为额定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据实际值(Sw.Ist，Aufl.Ist)与额定值(Sw.Soll，Aufl.Soll)的偏差(A.Sw，A.Aufl)形成用于调整轨道车辆(2)的行驶特性的控制信号(StS)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用车辆侧的障碍物识别装置(22)作为障碍物识别装置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述额定值(Sw.Soll)依据关于轨道车辆(2)的当前制动距离的信息(I.Bw)以及依据关于在轨道车辆的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息(I.uSw)和/或关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息(I.tSw)确定。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述实际值(Sw.Ist)依据关于障碍物识别装置(22)的类型的信息(I.A)确定。
6.一种用于识别轨道车辆(2)前的危险空间(17)内的障碍物(15，16)的***(14)，所述***包括障碍物识别装置(20，22)，其中所述障碍物识别装置(20，22)合适地构造为用于识别轨道车辆(2)前的危险空间(17)内的障碍物(15，16)，
其中，所述***(14)合适地构造为，用于确定表征障碍物识别装置(22)的性能的参量的额定值(Sw.Soll，Aufl.Soll)，并且
其中，所述***(14)合适地构造为，用于确定表征障碍物识别装置(22)的性能的参量的实际值(Sw.Ist，Aufl.Ist)，
其特征在于，
所述***(14)合适地构造为，提供与障碍物识别装置(22)的当前存在的技术上的可见距离相应的值(Sw.Ist)作为实际值，并且提供与用于障碍物识别的当前需要的技术上的可见距离相应的值(Sw.Soll)作为额定值，
和/或
所述***(14)合适地构造为，提供与障碍物识别装置(22)的当前存在的技术上的分辨率相应的值(Aufl.Ist)作为实际值，并且提供与用于障碍物识别的当前需要的技术上的分辨率相应的值(Aufl.Soll)作为额定值。
7.根据权利要求6所述的***(14)，其特征在于，所述***合适地构造为，依据实际值(Sw.Ist，Aufl.Ist)与额定值(Sw.Soll，Aufl.Soll)的偏差(A.Sw，A.Aufl)形成用于调整轨道车辆(2)的行驶特性的控制信号(StS)。
8.根据权利要求6所述的***(14)，其特征在于，所述障碍物识别装置是车辆侧的障碍物识别装置(22)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的***(14)，其特征在于，所述***合适地构造为，依据关于轨道车辆的当前制动距离的信息(I.Bw)以及依据关于在轨道车辆的当前位置上给出的环境导致的可见距离的信息(I.uSw)和/或关于在轨道车辆的当前位置上给出的拓扑可见距离的信息(I.tSw)确定额定值(Sw.Soll)。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的***(14)，其特征在于，所述***合适地构造为，依据关于障碍物识别装置(22)的类型的信息(I.A)确定实际值(Sw.Ist)。
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