DE102014217981A1 - Method and device for standstill monitoring - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug. Um die Einhaltung des Stillstandes ohne Energiebedarf sicher feststellen zu können, ist verfahrensgemäß vorgesehen, dass bei Stillstand keine bewegungsbedingte Vergrößerung einer Abrolllänge eines freien Endes eines Abrollseils festgestellt wird, wobei das freie Ende magnetisch in senkrechter Ausrichtung zwischen dem beweglichen Objekt und dem festen Grund locker gehalten wird.The invention relates to a method for monitoring the stability of a moving object, in particular of a rail vehicle, relative to a fixed base, as well as a device for carrying out this method in a rail vehicle. In order to be able to reliably determine the maintenance of standstill without energy demand, it is provided that at standstill no movement-related increase in a rolling length of a free end of a Abrollseils is determined, the free end magnetically held in a vertical orientation between the moving object and the solid ground loosely becomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug. The invention relates to a method for monitoring the stability of a moving object, in particular a rail vehicle, relative to a fixed base and a device for carrying out the method in a rail vehicle.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Stillstandsüberwachung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist. Die Erfindung kann für die Stillstandserkennung und -überwachung bei jeglichen Relativbewegungen, beispielsweise bei industriellen Fertigungsprozessen oder Fahrzeugen aller Art, eingesetzt werden. The following description refers essentially to the standstill monitoring in rail vehicles, without the invention being limited to this particular application. The invention can be used for standstill detection and monitoring in any relative movements, for example in industrial manufacturing processes or vehicles of all kinds.

Im Bahnverkehr stellt sich das Problem, dass betrieblich feststellbar sein muss, ob ein abgestelltes und ausgeschaltetes Schienenfahrzeug während dieses ausgeschalteten Zustandes bewegt wurde. In rail traffic, the problem arises that it must be operationally determined whether a parked and switched off rail vehicle was moved during this off state.

Moderne Zugbeeinflussungseinrichtungen benötigen genaue Weg- beziehungsweise Ortsinformationen sowohl abgestellter als auch fahrender Schienenfahrzeuge. Konventionelle Zugbeeinflussungssysteme werden zunehmend durch funkbasierte Zugbeeinflussungssysteme ergänzt oder abgelöst. Bei funkbasierten Zugbeeinflussungssystemen, wie zum Beispiel ETCS – European Train Control Sytem – Level 2, werden Fahrterlaubnisse in einer streckenseitigen Steuerzentrale ermittelt und den einzelnen Schienenfahrzeugen per Funk übermittelt. Die Fahrterlaubnis enthält neben anderen Informationen das Geschwindigkeitsprofil der Strecke und die Distanz zwischen der aktuellen Position und dem nächsten überwachten Halteort. Während der Fahrt ermittelt eine Fahrzeugeinrichtung die zurückgelegte Entfernung und verhindert durch rechtzeitige automatische Ansteuerung der Bremse das Überschreiten der zulässigen Geschwindigkeit und das Vorbeifahren an dem überwachten Halteort. Voraussetzung für die sichere Funktionsweise dieser Zugbeeinflussungssysteme ist, dass in der streckenseitigen Steuerzentrale die tatsächliche momentane Position des Schienenfahrzeuges bekannt ist, damit die Distanz bis zum Halteort für die zu übermittelnde Fahrterlaubnis berechnet werden kann. Üblicherweise wird die Fahrzeugposition mittels streckenseitiger Referenzpunkte, zum Beispiel Ortungsbalisen, ermittelt. Eine Wegmesseinrichtung des Fahrzeuges ermittelt kontinuierlich die relative Position des Fahrzeuges zu dem Referenzpunkt und übermittelt die Positionsdaten an die Streckenzentrale. Modern train control devices require accurate location or location information of both parked and moving rail vehicles. Conventional train control systems are increasingly supplemented or superseded by radio-based train control systems. In radio-based train control systems, such as ETCS - European Train Control System - Level 2, driving licenses are determined in a trackside control center and transmitted to the individual rail vehicles by radio. The driving permit contains, among other information, the speed profile of the route and the distance between the current position and the next monitored stopping place. During the journey, a vehicle device determines the distance traveled and prevents by timely automatic control of the brake exceeding the permissible speed and driving past the monitored stopping place. A prerequisite for the safe operation of these train control systems is that in the trackside control center, the actual current position of the rail vehicle is known so that the distance can be calculated up to the stop for the to be transmitted driving license. The vehicle position is usually determined by means of track-side reference points, for example location balises. A path measuring device of the vehicle continuously determines the relative position of the vehicle to the reference point and transmits the position data to the line center.

Bisher ist es jedoch nicht möglich, auch bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung festzustellen, ob der bei diesem Betriebszustand vorausgesetzte Stillstand des Schienenfahrzeuges tatsächlich eingehalten wurde. Werden Schienenfahrzeuge zum Betriebsende an Parkpositionen komplett ausgeschaltet, geht für die Zugbeeinflussung die genaue sicherungstechnische Fahrzeugposition verloren. Nach dem Wiedereinschalten des Schienenfahrzeuges ist die sicherungstechnische Position des Fahrzeuges nicht bekannt und die Initialisierung der Fahrzeugposition kann erst durch das Überfahren von mindestens zwei Ortsreferenzpunkten, zum Beispiel Balisen, ermittelt werden. Erst danach kann das Fahrzeug aus Zugbeeinflussungssicht in Betrieb genommen werden. Das bedeutet, dass Fahrzeuge in Parkpositionen nicht komplett ausgeschaltet werden dürfen; zumindest die Zugbeeinflussung muss aktiv bleiben. Nachteilig ist vor allem der dazu erforderliche erhebliche Energiebedarf. So far, however, it is not possible to determine even when the vehicle device is switched off, whether the assumed in this operating condition standstill of the rail vehicle was actually met. If rail vehicles are completely switched off at the end of operation at parking positions, the exact securing technical vehicle position is lost for the train control. After switching on the rail vehicle, the safety-technical position of the vehicle is not known and the initialization of the vehicle position can be determined only by crossing at least two location reference points, for example, balises. Only then can the vehicle be put into operation from the train control viewpoint. This means that vehicles in parking positions may not be switched off completely; at least the train control must remain active. The disadvantage is above all the required considerable energy consumption.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Schienenfahrzeug seine sicherungstechnische Position vor dem Abschalten abspeichert und diese Position nach dem Wiedereinschalten als Initialisierungsposition verwendet wird. Notwendige sicherungstechnische Voraussetzung für die Verwendbarkeit der gespeicherten Fahrzeugposition ist, dass das Fahrzeug bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung nicht bewegt wurde – Cold Movement Detection – CMD. Erfolgt dennoch eine Bewegung des Schienenfahrzeuges, beispielsweise durch Abschleppen, Rollen am Hang oder Vorschub infolge Rangierfahrten, muss die Verwendung der ursprünglichen Position für Initialisierungszwecke durch Personal verhindert werden. Diese nicht technische Lösung ist in der Realität oft nicht umsetzbar. Another possibility is that the rail vehicle stores its fuse-technical position before switching off and this position is used after restarting as initialization position. Necessary securing technical condition for the usability of the stored vehicle position is that the vehicle has not been moved when the vehicle equipment is switched off - Cold Movement Detection - CMD. However, if a movement of the rail vehicle, for example by towing, rolling on a slope or feed due to shunting, the use of the original position for initialization purposes by staff must be prevented. This non-technical solution is often not feasible in reality.

Zur Lösung des Problems werden derzeit häufig zusätzliche Referenzpunkte an den geplanten Abstellorten installiert. Diese Referenzpunkte müssen zur Bestätigung der Korrektheit der abgespeicherten Position zunächst passiert werden. Nachteilig dabei ist vor allem die Notwendigkeit, eine erhebliche Gleislänge zwischen dem Referenzpunkt und dem eigentlichen Startpunkt freizuhalten. Abstellgleise müssen gegebenenfalls für längere Fahrzeuge verlängert werden oder die Fahrzeuglänge muss eingeschränkt werden. Nachteilig ist darüber hinaus, dass die Fahrt bis zu dem Referenzpunkt, das heißt bis zur Positionserkennung, unter Fahrerverantwortung erfolgen muss. Erst nach der Passage des Referenzpunktes kann eine Fahrterlaubnis aufgrund der Positionsinitialisierung per Funk erteilt werden, während zuvor keine technische Sicherung besteht und die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr niedrig sein muss. To solve the problem, additional reference points are often installed at the planned depots. These reference points must first be passed to confirm the correctness of the stored position. The disadvantage here is especially the need to keep a considerable track length between the reference point and the actual starting point. Sidings may need to be extended for longer vehicles or the vehicle length may need to be limited. Another disadvantage is that the journey must take place up to the reference point, that is, to the position detection, under driver responsibility. Only after the passage of the reference point can a driving license due to the position initialization be given by radio, while previously there is no technical backup and the vehicle speed must be very low.

Möglich wäre die Nutzung von GPS – Global Position System –, um den Abstellort vor dem Ausschalten der Fahrzeugeinrichtung zu ermitteln und remanent abzuspeichern und nach dem Wiedereinschalten den aktuellen Ort zu ermitteln und mit dem abgespeicherten Ort zu vergleichen. Problematisch dabei ist jedoch, dass bei einer Vielzahl von Abstellorten kein ausreichend starkes Satellitensignal zur Verfügung steht, beispielsweise in Wartungshallen und überdachten oder unterirdischen Bahnhöfen. It would be possible to use the GPS - Global Position System - to determine the parking place before switching off the vehicle device and store it remanent and after switching on the current location to determine and compare with the stored location. The problem here is that in a variety of There is no sufficiently strong satellite signal available at depots, for example in maintenance halls and covered or underground stations.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, anzugeben, die eine Stromlosschaltung des beweglichen Objektes während der Stillstandsphase ermöglichen, wobei auch die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung keine externe Energieversorgung benötigen soll. The invention is accordingly based on the object of specifying a method and a device for monitoring the stability of a moving object, in particular a rail vehicle, which enable a current-free switching of the moving object during the standstill phase, wherein the device for standstill monitoring should not require any external power supply.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Stillstand keine bewegungsbedingte Vergrößerung einer Abrolllänge eines freien Endes eines Abrollseiles festgestellt wird, wobei das freie Ende magnetisch in senkrechter Ausrichtung zwischen dem beweglichen Objekt und dem festen Grund locker gehalten wird. According to the method, the object is achieved in that at standstill no movement-related increase in a rolling length of a free end of a Abrollseiles is determined, the free end is held loosely in a vertical orientation between the movable object and the solid ground.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 für ein Schienenfahrzeug durch eine Vorrichtung gelöst, bei der eine Rolle, auf der das Abrollseil aufgewickelt ist, an dem Schienenfahrzeug senkrecht über eine Schiene angeordnet ist, wobei an dem freien Ende des Abrollseiles ein Permanentmagnet befestigt ist, dessen magnetische Haltekraft an der Schiene derart bemessen ist, dass bei Bewegung des Schienenfahrzeuges eine Vergrößerung der Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles resultiert. The object is achieved according to claim 2 for a rail vehicle by a device in which a roller on which the unwinding rope is wound on the rail vehicle is arranged vertically via a rail, wherein at the free end of the Abrollseiles a permanent magnet is attached, the magnetic Holding force on the rail is dimensioned such that upon movement of the rail vehicle results in an increase in the rolling length of the free end of the Abrollseiles.

Nach dem Abstellen des Schienenfahrzeuges an seiner Parkposition wird von der Rolle das Abrollseil, an dessen freiem Ende der Permanentmagnet befestigt ist, so weit herabgelassen, bis sich der Permanentmagnet direkt über der Schiene befindet. Dazu ist die Rolle am Boden des Wagenkastens in senkrechtem Abstand über der Schiene befestigt. Kontaktiert der Permanentmagnet die Schiene, wurde die Rolle um einen bestimmten Drehwinkel oder eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen gedreht, wodurch die Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles bekannt ist. Die Rolle und der Permanentmagnet stehen schwerkraftbedingt senkrecht gegenüber. Die Rolle enthält noch weiteres Abrollseil, das nur von der Rolle abgespult werden kann, wenn das Schienenfahrzeug bewegt wird, da die magnetische Haltekraft des Permanentmagneten das freie Ende des Abrollseiles an der Schiene quasi festhält und nur bei Fahrzeugbewegung eine Schrägstellung des Abrollseiles, das heißt eine Vergrößerung der Abrolllänge des freien Endes, bewirkt. Vor dem Wiedereinschalten des Schienenfahrzeuges und dessen Abfahrt wird das freie Ende des Abrollseiles auf der Rolle wieder aufgerollt und durch Zählen der Umdrehungen oder Feststellung eines Drehwinkels die Abrolllänge bestimmt. Wenn die Abrolllänge größer ist als zum Zeitpunkt der Abstellung des Schienenfahrzeuges, hat zwischenzeitlich eine Bewegung des Schienenfahrzeuges stattgefunden. Eine externe Energieversorgung dieser Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung ist nicht erforderlich. Ausgenutzt wird die Bewegungsenergie des Schienenfahrzeuges selbst, falls sich dieses ungewollt bewegt und damit das Abrollseil abwickelt. Auf diese Weise ist eine Stillstandsüberwachung unabhängig von dem Fahrzeuggerät des Schienenfahrzeuges möglich, so dass in der Parkposition alle Energieverbraucher inklusive des Fahrzeuggerätes des Schienenfahrzeuges ausgeschaltet werden können. After stopping the rail vehicle at its parking position of the roller, the Abrollseil, at the free end of the permanent magnet is fixed, lowered so far until the permanent magnet is directly above the rail. For this purpose, the roller is fixed at the bottom of the car body at a vertical distance above the rail. When the permanent magnet contacts the rail, the roller has been rotated a certain angle of rotation or a certain number of revolutions, whereby the unwinding length of the free end of the unwinding cable is known. The role and the permanent magnet are due to gravity vertically opposite. The role contains even more Abrollseil that can only be unwound from the role when the rail vehicle is moved, since the magnetic holding force of the permanent magnet quasi holds the free end of the Abrollseiles on the rail and only in vehicle movement an inclination of the Abrollseiles, that is one Increasing the rolling length of the free end, causes. Before switching on the rail vehicle and its departure, the free end of the Abrollseiles is rolled up again on the roll and determines the Abrolllänge by counting the revolutions or finding a rotation angle. If the rolling length is greater than at the time of the shutdown of the rail vehicle, a movement of the rail vehicle has taken place in the meantime. An external power supply of this device for standstill monitoring is not required. Is exploited the kinetic energy of the rail vehicle itself, if this unintentionally moves and thus unwinds the Abrollseil. In this way, standstill monitoring is possible independently of the vehicle device of the rail vehicle, so that in the parking position all energy consumers including the vehicle device of the rail vehicle can be switched off.

Gemäß Anspruch 3 wird als Abrollseil ein auf der Rolle aufgewickelter hochflexibler Draht verwendet. Dadurch wird die notwendige Festigkeit des Abrollseiles im Wesentlichen wartungsfrei sichergestellt. According to claim 3 is used as Abrollseil wound on the roll highly flexible wire. As a result, the necessary strength of the Abrollseiles is ensured substantially maintenance-free.

Die Feststellung, ob sich die Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles in der Stillstandsphase des Schienenfahrzeuges verlängert hat, erfolgt gemäß Anspruch 4 vorzugsweise dadurch, dass elektronische Mittel zum Erfassen und Speichern einer Drehbewegung der Rolle vorgesehen sind. Die Drehbewegung kann beispielsweise mit einem elektronischen Umdrehungssensor erfasst werden, dessen Ausgangssignal einen elektronischen Nur-Lese-Speicher, insbesondere einen EEPROM, beaufschlagt. Eine manuelle Feststellung der Abrolllänge ist damit nicht mehr erforderlich. The determination of whether the unwinding length of the free end of the Abrollseiles has extended in the stoppage phase of the rail vehicle is carried out according to claim 4 preferably characterized in that electronic means for detecting and storing a rotational movement of the roller are provided. The rotational movement can be detected, for example, with an electronic revolution sensor whose output signal acts on an electronic read-only memory, in particular an EEPROM. A manual determination of the Abrolllänge is therefore no longer necessary.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher. Es zeigen: The invention will be described in more detail with reference to figurative representations. Show it:

1 eine Vorrichtung zur Feststellung einer Bewegung und 1 a device for detecting movement and

2 die Vorrichtung gemäß 1 bei festgestellter Bewegung. 2 the device according to 1 with detected movement.

Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Rolle 1, die unterseitig eines Wagenkastens 2 eines Schienenfahrzeuges befestigt ist und auf der ein hochflexibler Draht 3 als Abrollseil geführt ist. Am freien Ende des Drahtes 3 ist ein Permanentmagnet 4 angehängt, welcher im Rohzustand des Schienenfahrzeuges senkrecht über eine Schiene 5 hängt, wobei zwischen Permanentmagnet 4 und Schiene 5 eine magnetische Kraft wirkt. Wenn das Schienenfahrzeug im abgestellten Zustand – wie gefordert – nicht bewegt wurde, bleibt das freie Ende des Drahtes 3 mit den Permanentmagneten 4 in konstanter Länge zwischen der Rolle 1 und der Schiene 5 senkrecht herabhängend, wie 1 zeigt. The device consists essentially of a roll 1 , the underside of a car body 2 a rail vehicle is attached and on top of a highly flexible wire 3 is performed as Abrollseil. At the free end of the wire 3 is a permanent magnet 4 attached, which in the raw state of the rail vehicle vertically via a rail 5 hangs, being between permanent magnet 4 and rail 5 a magnetic force acts. If the rail vehicle in the parked state - as required - was not moved, the free end of the wire remains 3 with the permanent magnets 4 in constant length between the roll 1 and the rail 5 hanging vertically, like 1 shows.

Falls jedoch eine Bewegung 6 des Schienenfahrzeuges erfolgt ist, wird der Draht 3 auf der Rolle 1 um eine bestimmte Größenordnung abgerollt, wodurch sich das freie Ende des Drahtes 3 zwischen der Rolle 1 und der Schiene 5 verlängert. Dieser Bewegungsvorgang ist in 2 dargestellt. Dabei zieht der Permanentmagnet 4 an dem Drahtende, bis der Draht 3 auf der Rolle 1 vollständig abgerollt ist. Die Haltekraft des Permanentmagneten 4 an der Schiene 5 ist dazu derart dimensioniert, dass der Abrollwiderstand des Drahtes 3 auf der Rolle 1 mit Sicherheit überwunden wird, wenn das Schienenfahrzeug bewegt 6 wird. Ist der gesamte Draht 3 abgewickelt und wird das Schienenfahrzeug noch weiter bewegt, hängt der Draht 3 entsprechend der Fahrtrichtung in bestimmter Schräglage nach rechts unten oder nach links unten und wird mit dem Permanentmagneten 4 auf der Schiene 5 entlanggezogen. If, however, a movement 6 the rail vehicle is done, the wire becomes 3 on the roll 1 unrolled by a certain order of magnitude, causing the free end of the wire 3 between the role 1 and the rail 5 extended. This movement process is in 2 shown. The permanent magnet pulls 4 at the wire end, until the wire 3 on the roll 1 completely unrolled. The holding force of the permanent magnet 4 at the rail 5 is dimensioned such that the rolling resistance of the wire 3 on the roll 1 is safely overcome when the rail vehicle moves 6 becomes. Is the entire wire 3 unwound and the rail vehicle is moved even further, the wire hangs 3 according to the direction of travel in a certain inclination to the bottom right or bottom left and is with the permanent magnet 4 on the rails 5 pulled along.

Die skizzierte Vorrichtung ermöglicht eine Stillstands- beziehungsweise Bewegungserkennung ohne eigenen Energiebedarf. In der Stillstandsposition kann somit das Schienenfahrzeug vollständig stromlos geschaltet werden, inklusive des üblicherweise für die Stillstandsüberwachung erforderlichen Fahrzeuggerätes. The sketched device allows a standstill or motion detection without own energy needs. In the standstill position, the rail vehicle can thus be completely de-energized, including the vehicle device usually required for standstill monitoring.

Claims (4)

Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stillstand keine bewegungsbedingte Vergrößerung einer Abrolllänge eines freien Endes eines Abrollseils festgestellt wird, wobei das freie Ende magnetisch in senkrechter Ausrichtung zwischen dem beweglichen Objekt und dem festen Grund locker gehalten wird. A method for monitoring the stability of a moving object, in particular a rail vehicle, against a fixed base, characterized in that at standstill no movement-induced increase in a Abrolllänge a free end of a Abrollseils is determined, the free end magnetically in a vertical orientation between the movable object and the fixed Reason is kept loose. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einem Schienenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (1), auf der das Abrollseil aufgewickelt ist, an dem Schienenfahrzeug senkrecht über eine Schiene (5) angeordnet ist, wobei an dem freien Ende des Abrollseiles ein Permanentmagnet (4) befestigt ist, dessen magnetische Haltekraft an der Schiene (5) derart bemessen ist, dass bei Bewegung des Schienenfahrzeuges eine Vergrößerung der Abrolllänge des freien Endes des Abrollseiles resultiert. Device for carrying out the method according to claim 1 in a rail vehicle, characterized in that a roller ( 1 ), on which the unwinding cable is wound, on the rail vehicle vertically via a rail ( 5 ) is arranged, wherein at the free end of the Abrollseiles a permanent magnet ( 4 ) is attached, the magnetic holding force on the rail ( 5 ) is dimensioned such that upon movement of the rail vehicle results in an increase in the rolling length of the free end of the Abrollseiles. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrollseil als auf der Rolle (1) aufgewickelter hochflexibler Draht (3) ausgebildet ist. Apparatus according to claim 2, characterized in that the unwinding rope than on the roll ( 1 ) wound high-flexible wire ( 3 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass elektronische Mittel zum Erfassen und Speichern einer Drehbewegung der Rolle (1) vorgesehen sind. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that electronic means for detecting and storing a rotational movement of the roller ( 1 ) are provided.

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