DE102012200595A1

DE102012200595A1 - Verfahren und Vorrichtung zur objektseitigen Stillstandserkennung eines beweglichen Objektes

Info

Publication number: DE102012200595A1
Application number: DE201210200595
Authority: DE
Inventors: Markus Bierkandt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur objektseitigen Stillstandserkennung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges sowie eine Vorrichtung zur schienenfahrzeugseitigen Stillstandserkennung, wobei zur Erhöhung der Genauigkeit und Verfügbarkeit vorgesehen ist, dass bei Stillstand das Nichtauftreten bewegungsbedingter Vibrationen des Objektes, insbesondere des Schienenfahrzeuges, mittels einer Beschleunigungssensorik festgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur objektseitigen Stillstandserkennung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, sowie eine Vorrichtung zur schienenfahrzeugseitigen Stillstandserkennung.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Stillstandserkennung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist. Die Erfindung kann für die Stillstandserkennung und -überwachung bei jeglichen Relativbewegungen, beispielsweise bei industriellen Fertigungsprozessen oder Fahrzeugen aller Art, eingesetzt werden.
Die sichere Stillstandserkennung ist ein wichtiger Aspekt für Zugsicherungssysteme. Erst wenn vom Stillstand des Fahrzeuges ausgegangen werden kann, dürfen beispielsweise die Fahrzeugtüren geöffnet werden, um ein Zu- bzw. Aussteigen der Fahrgäste zu ermöglichen.
Im Rahmen der Odometrie bei Schienenfahrzeugen wird üblicherweise eine Kombination verschiedener Ortungsverfahren verwendet. Die Art der Kombination ist von Genauigkeits- und/oder Verfügbarkeitsanforderungen, aber auch von Umgebungsbedingungen abhängig. Traditionelle Geschwindigkeitsmessverfahren basieren auf Radimpulsgebern. Diese erzeugen mit jeder Umdrehung des Rades eine definierte Anzahl von Impulsen. Die Auswertung der zeitlichen Abstände dieser Impulse führt zu einem Geschwindigkeitsmesswert. Schlupf beim Anfahren oder Abbremsen, Blockieren der Räder während des Bremsvorganges und eine durch Abnutzung verursachte Veränderung des Radumfanges können die gemessene Geschwindigkeit jedoch unzulässig verfälschen. Zur Verifizierung des Messwertes und zur Erhöhung der Sicherheit werden deshalb häufig die Umdrehungen von zwei möglichst nicht angetriebenen und gebremsten Rädern erfasst.
Zunehmend wird einer der beiden Wegimpulsgeber durch ein satellitengestütztes Ortungsverfahren oder einen Dopplerradarsensor ersetzt. Nachteilig bei satellitengestützten Ortungsverfahren ist jedoch, dass diese bei Tunnelfahrten und bestimmten topografischen Gegebenheiten nicht funktionsfähig sind. Mit Hilfe von Dopplerradaren sind hohe Genauigkeiten erreichbar, da das Messverfahren im Gegensatz zu Wegimpulsgebern unabhängig vom Radschlupf ist. Deren Verfügbarkeit ist jedoch stark witterungsabhängig. Außerdem kann zum Beispiel wegen Reflexion an vorbeifahrenden Zügen auch bei Stillstand eine Geschwindigkeit signalisiert wird, so dass in Verbindung mit dem Wegimpulsgeber kein Mehrheitsentscheid über den Bewegungszustand des Schienenfahrzeuges möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Stillstandserkennung anzugeben, das höhere Genauigkeit und Verfügbarkeit ermöglicht und das universal, insbesondere unabhängig von Umgebungsbedingungen, einsetzbar ist. Weiterhin besteht die Aufgabe, eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung für ein Schienenfahrzeug anzugeben.
Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Stillstand das Nichtauftreten bewegungsbedingter Vibrationen des Objektes mittels einer Beschleunigungssensorik festgestellt wird. Dieses Messprinzip zeichnet sich durch absolute Unempfindlichkeit gegenüber jeglichen Witterungseinflüssen sowie Temperatur- und Lichtverhältnissen aus. Drift- oder Schlupferscheinungen treten nicht auf. Durch die Einbeziehung der Beschleunigungssensorik, die eine hochempfindliche Erkennung von charakteristischen Vibrationen bei Bewegung ermöglicht, ergibt sich eine einfache und kostengünstige Steigerung der Robustheit der Stillstandserkennung und somit der Ortungsfunktionalität.
Die oben genannte Aufgabe wird für ein Schienenfahrzeug vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein auf dem Schienenfahrzeug angeordneter Beschleunigungssensor zur Feststellung von Vibrationen, die bei Stillstand nicht auftreten, vorgesehen ist. Hochempfindliche Beschleunigungssensoren zur Vibrationserkennung haben sich auf vielen Gebieten der Technik, insbesondere auch für sicherheitsrelevante Anwendungen, zum Beispiel in der Luftfahrt, bewährt und sind deshalb für die hochsicherheitsrelevante Stillstandserkennung besonders geeignet. Die relativ starken Vibrationen im Abbremsmodus bei Schienenfahrzeugen lassen sich bereits mit einfachen, preisgünstigen Beschleunigungssensoren detektieren.
Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass der Beschleunigungssensor zur Feststellung der Vibrationen in einer zur Bewegungsrichtung parallelen Messachse vorgesehen ist. Allerdings kann die Messkomponente, die durch die Gravitation auf geneigten Streckenabschnitten die Messkomponente in Bewegungsrichtung überlagern, so dass das Messergebnis verfälscht werden kann.
Deshalb ist gemäß Anspruch 4 vorteilhaft zusätzlich oder alternativ ein Beschleunigungssensor zur Feststellung der Vibrationen in einer zur Gravitationskraft parallelen Messachse vorgesehen. Diese gravitationsparallele Messachse des Beschleunigungssensors registriert Fahrzeugschwingungen, die im Falle einer Bewegung besonders ausgeprägt sind und sich bei Annäherung an den Stillstandszustand ganz charakteristisch verändern.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass ein Signalausgang des Beschleunigungssensors mit einer Türensteuervorrichtung des Schienenfahrzeuges verbunden ist. Auf diese Weise können die Fahrzeugtüren bei Erkennung des Fahrzeugstillstandes durch direkte Ansteuerung geöffnet werden.
Letztlich wird durch die beanspruchte Lösung die Ortungsfunktionalität im stillstandsnahen Bereich verbessert, wodurch sich ein Sicherheitsgewinn, insbesondere für zu- bzw. aussteigende Fahrgäste, ergibt. Aber auch eine Überwachung von Rangierbewegungen oder unzeitigem Wegrollen eines Fahrzeuges kann mittels autonom arbeitender Beschleunigungssensorik unterstützt werden.

Claims

Verfahren zur objektseitigen Stillstandserkennung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stillstand das Nichtauftreten bewegungsbedingter Vibrationen des Objektes mittels einer Beschleunigungssensorik festgestellt wird.
Vorrichtung zur schienenfahrzeugseitigen Stillstandserkennung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein auf dem Schienenfahrzeug angeordneter Beschleunigungssensor zur Feststellung von Vibrationen, die bei Stillstand nicht auftreten, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor zur Feststellung der Vibrationen in einer zur Bewegungsrichtung parallelen Messachse vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor zur Feststellung der Vibrationen in einer zur Gravitationskraft parallelen Messachse vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalausgang des Beschleunigungssensors mit einer Türensteuervorrichtung des Schienenfahrzeuges verbunden ist.