DE102016209259A1

DE102016209259A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Zuggattung, eine Vorrichtung zur Erkennung einer Zuggattung, Steuerungssystem

Info

Publication number: DE102016209259A1
Application number: DE102016209259.6A
Authority: DE
Inventors: Veit Lauterberg
Original assignee: Thales Deutschland GmbH
Current assignee: Thales Management and Services Deutschland GmbH
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Zuggattung eines Zuges umfassend: – Ermittlung, insbesondere SIL4-sichere Ermittlung, eines zeitlichen Verlaufs eines Referenz-Zugparameters, mittels einer ersten streckenseitigen Sensoreinrichtung; – Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs zumindest eines vom ersten Zugparameter verschiedenen weiteren Zugparameters mittels zumindest einer weiteren streckenseitigen Sensoreinrichtung; – Transformation des zeitlichen Verlaufs des Referenz-Zugparameters und des zeitlichen Verlaufs des weiteren Zugparameters in jeweils eine ortsabhängige Zuginformation; – Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen – Zuordnung des Zuges zu einer von mehreren vorgegebenen Zuggattungen anhand der verknüpften Zuginformationen. Dadurch wird es auf einem hohen Sicherheitslevel ermöglicht, Zugkonstellationen, die aufgrund der beteiligten Zuggattungen im Bahnverkehr als gefährlich einzustufen sind, zu vermeiden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Zuggattung eines Zuges. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Erkennung einer Zuggattung sowie ein Steuerungssystem mit einer solchen Vorrichtung.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus DE 100 64 598 C1 .
In der Vergangenheit wurden bei der Steuerung des Bahnbetriebs die verschiedenen Zuggattungen (Güterzüge, Personenzüge) nicht berücksichtigt. Aufgrund der geringen Geschwindigkeiten war dies nicht notwendig. Mit der Entwicklung von Hochgeschwindigkeitszügen ergeben sich neue Probleme, beispielsweise aufgrund aerodynamischer Effekte in Tunneln und Krafteintragsbegrenzungen auf bestimmten Gleisabschnitten (z. B. in Kurven oder auf Abbremsstrecken vor Brücken). So ist beispielsweise in Deutschland ein gleichzeitiges Durchfahren eines einröhrigen Tunnels von einem Personenzug und einem Güterzug verboten.
Bislang wird dieses Problem dadurch gelöst, dass zu bestimmten Tageszeiten nur Züge einer bestimmten Zuggattung fahren darf (tagsüber Personenzüge, nachts Güterzüge). Dies schränkt allerdings die Nutzung der Gleisanlagen extrem ein.
Ein Lösungsansatz besteht darin, dass die Geschwindigkeit des Zuges und die Zuglänge mittels einer Achszählanlage ermittelt werden. Züge mit hoher Geschwindigkeit können als Personenzüge, sehr lange Züge als Güterzüge identifiziert werden, Allerdings können hiermit kurze Güterzüge und langsame Personenzüge nicht erkannt werden.
Darüber hinaus existieren Verfahren, bei denen mittels Kameras Wagen-Silhouetten aufgenommen (http://s.baslerweb.com/dist/live/linklist/4/7/1/2/7/BAS1310_Waggon_Identifikation.pdf) bzw. Wagennummern ausgelesen werden (http://www.schenckprocess.com/de/produkte/multirail-identify). Auch ist bekannt, Züge über RFID-Tags zu identifizieren (http://www.rfid-im-blick.de/de/201512083029/europaeisches-rfid-konzept-von-trafikverketfuer-eine-grenzuebergreifende-und-intermodale-transportkette.html).
DE 100 64 598 C1 schlägt ein Verfahren zur Erzeugung eines Datensatzes vor, der die Wagentypen eines Zugs sowie deren relative Position innerhalb des Zugs angibt. Dazu werden die Achsabstände zwischen den Achsen des Zugs unter Bildung von Achsabstandsmesswerten gemessen. Der jeweils erste Achsabstandsmesswert jedes Wagens wird mit abgespeicherten, wagentypindividuellen Achsabstandswerten verglichen und der Datensatz wird unter Heranziehung der Vergleichsergebnisse erzeugt.
Weitere Verfahren zur Erkennung unterschiedlicher Wagentypen und Fahrzeuggattungen durch Ermittlung der Achsabstände sind bekannt aus US 3,659,261 A und CA 2 685 575 A1 .
Nachteilig an diesen Verfahren ist, dass eine Datenbank benötigt wird, in dem die Achsabstandsmesswerte für alle Wagentypen hinterlegt sind. Darüber gibt es Personenzüge und Güterzüge, welche die gleichen Achsabstandswerte aufweisen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die es auf einem hohen Sicherheitslevel ermöglicht, Zugkonstellationen, die aufgrund der beteiligten Zuggattungen im Bahnverkehr als gefährlich einzustufen sind, zu vermeiden
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, einer Vorrichtung nach Anspruch 9, einem Steuerungssystem nach Anspruch 15.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst:

– Ermittlung, insbesondere SIL4-sichere Ermittlung, eines zeitlichen Verlaufs eines Referenz-Zugparameters, mittels einer ersten streckenseitigen Sensoreinrichtung;
– Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs zumindest eines vom ersten Zugparameter verschiedenen weiteren Zugparameters mittels zumindest einer weiteren streckenseitigen Sensoreinrichtung;
– Transformation des zeitlichen Verlaufs des Referenz-Zugparameters und des zeitlichen Verlaufs des weiteren Zugparameters in jeweils eine ortsabhängige Zuginformation;
– Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen
– Zuordnung des Zuges zu einer von mehreren vorgegebenen Zuggattungen anhand der verknüpften Zuginformationen.

Zugparameter sind Informationen, die geeignet sind einen Zug zu charakterisieren, also Zuginformationen, die bei verschiedenen Zuggattungen unterschiedlich sein können.
Der Referenz-Zugparameter beinhaltet vorzugsweise Informationen bzgl. Zuganfang/Zugende.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird neben dem Referenz-Parameter mindestens ein zusätzlicher Zugparameter ermittelt.
Die Transformation berücksichtigt die Anordnung der Sensoreinrichtungen entlang des Gleises und die Geschwindigkeit des Zuges und transformiert die dynamischen (zeitabhängige) Zuginformationen in statische (ortsabhängige) Zuginformationen. Die ortsabhängigen Zuginformationen liegen jeweils als Pulsmuster (Signatur) vor.
Der ortsabhängige Verlauf des Referenz-Zugparameters (Signalwert der ersten Sensoreinheit in Abhängigkeit vom Abstand der ersten Sensoreinheit zum Zugende bzw. Zuganfang = erste ortsabhängige Zuginformation) bildet ein Referenz-Teilmuster. Der ortsabhängige Verlauf des weiteren Zugparameters (Signalwert der weiteren Sensoreinheit in Abhängigkeit vom Abstand der weiteren Sensoreinheit zum Zugende bzw. Zuganfang = zweite ortsabhängige Zuginformation) bildet ein weiteres Teilmuster.
Die Verknüpfung erfolgt bspw. durch Zuordnung der entsprechenden Parameterwerten der beiden Zuginformationen zu einer Ortskoordinate (Abstand vom Zugende bzw. Zuganfang = Länge des Zuges). Bei der Verknüpfung der ortsabhängigen Zuginformationen wird ein Gesamtmuster erstellt, welches sich aus den Teilmustern zusammensetzt, also für jeden Abstand vom Zuganfang bzw. Zugende einen Wert für den Referenz-Zugparameter und einen Wert für jeden weiteren Zugparameter umfasst. Auf diese Weise können verschiedene Informationen/Eigenschaften ermittelt werden, die demselben Abstand zum Zuganfang bzw. Zugende zugeordnet sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die verschiedenen Zuginformationen Ortskoordinaten (bezogen auf den Zug) zugeordnet, so dass ein Muster (Zuginformationen in Abhängigkeit von Ortskoordinate innerhalb des Zuges) erstellt werden kann, mehrere Zugparameter über die Ortskoordinaten miteinander verknüpft sind.
Die Ermittlung des Referenz-Zugparameters und des mindestens einen weiteren Zugparameters erfolgen vorzugsweise kontinuierlich, zumindest während der Zug die Sensoreinheiten passiert. Der Beginn der Messung kann durch das Herannahen des Zuges getriggert werden.
Vorzugsweise wird der weitere Zugparameter mittels einer passiven Sensoreinheit (also einer Sensoreinheit die eine Empfangseinheit aber keine Sendeeinheit umfasst) gemessen, wobei insbesondere als Referenz-Zugparameter das Passieren von Achsen des Zuges mittels zweier Schienenkontakte ermittelt wird. Auf diese Weise kann die Anzahl und (nach Transformation in eine Ortsinformation) die Abstände der Achsen und die Länge des Zuges sowie die Wagentrennungen ermittelt werden (Achsensignatur).
Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der weitere Zugparameter mittels einer aktiven Sensoreinheit gemessen.
Insbesondere kann als weiterer Zugparameter das Vorhandensein einer für Licht und/oder Schall undurchlässigen Fläche mittels einer Signalunterbrechungsmessung ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl und (nach Transformation in eine Ortsinformation) die Länge der Wagen sowie die Länge des gesamten Zuges ermittelt werden (Wagensignatur).
Alternativ oder zusätzlich kann als weiterer Zugparameter das Vorhandensein einer reflektierenden Fläche in Abhängigkeit von der Zeit mittels einer Reflexionsmessung ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl und (nach Transformation in eine Ortsinformation) die Länge der Fenster sowie die Länge des gesamten Zuges ermittelt werden (Glassignatur).
Vorzugsweise werden von der Reflexionsmessung Messwerte in unterschiedlichen Höhen ermittelt, da sich Glasfronten in verschiedener Höhe befinden können (z. B. bei Doppelstockzügen und Lokomotiven). Die weitere Sensoreinheit sollte daher zumindest grob die vertikale Abmessung der Glasflächen erfassen, insbesondere mit einer Auflösung (detektierbarer Abstand benachbarter Fensterflächen) von weniger als 50 cm, vorzugsweise mit einer Auflösung von weniger als 20 cm.
Darüber hinaus kann als weiterer Zugparameter auch das Vorhandensein von Holzflächen (bspw. mittels Radar) und/oder Metallflächen (bspw. mittels Radar, statischer oder gepulster elektrischer oder magnetischer Felder, Röntgenstrahlung, Ultraschall) ermittelt werden.
Sowohl für Signalunterbrechungsmessungen als auch für Reflexionsmessungen können optische oder akustische Sensoreinheiten verwendet werden.
Ebenso ist es möglich, mittels einer passiven Sensoreinrichtung als weiteren Parameter eine Information zu messen, die der Zug selbst abgibt (Emissionsmessung), z. B. Temperatur, Masse und Geräuschentwicklung des Zuges.
Bei einer besonders bevorzugten Variante erfolgt die Zuordnung des Zuges zu einer Zuggattung mittels eines Expertensystems. Ein Expertensystem ist ein regelbasiertes System, d. h. es verwendet Regeln zur Ermittlung der Zuggattung.
Alternativ kann auch eine konventionelle Datenbank verwendet werden, was jedoch einen erheblichen Aufwand bezgl. des Speicherplatzes mit sich bringt, da eine große Anzahl an Teilmusterkombinationen hinterlegt werden müssen.
Vorzugsweise wird sowohl über den Referenz-Zugparameter als auch über den mindestens einen weiteren Zugparameter jeweils eine Zuglänge ermittelt. Falls die ermittelten Zuglängen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz nicht übereinstimmen, erfolgt entweder keine Zuordnung oder eine Zuordnung zu einer Dummy-Zuggattung, z. B. Zuggattung „UNBEKANNT”. Durch Vergleich der mit der ersten Sensoreinrichtung ermittelten Länge mit den durch die weitere(n) Sensoreinrichtung(en) ermittelten Länge(n) kann festgestellt werden, wie zuverlässig die andere(n) Sensoreinrichtung(en) arbeiten. So kann sichergestellt werden, dass die Sensoreinheiten korrekt funktionieren bzw. es können Fehlfunktionen aufgedeckt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die ermittelte Zuggattung, zu welcher der Zug zugeordnet wurde, an ein Steuerungssystem zur Steuerung des Bahnbetriebs, insbesondere an ein Zugsicherungssystem und/oder an ein Stellwerk, weitergeleitet wird, welches die ermittelte Zuggattung im Betrieb berücksichtigt.
Durch das Zugsicherungssystem kann in den Zugbetrieb eingegriffen werden, so dass Fahrten einzelner Züge einer bestimmten Zuggattung unter bestimmten Bedingungen beschränkt oder ausgeschlossen werden und gefährlichen Begegnungen, z. B. Überholungen, Parallelfahrten mehrere Züge mit spezifischen Zuggattungen auf jeweils eigenen Fahrstraßen vermieden werden können.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Erkennung einer Zuggattung eines Zuges, insbesondere mittels eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Vorrichtung umfasst:

– eine erste streckenseitige Sensoreinrichtung zur Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs eines Referenz-Zugparameters;
– mindestens eine weitere streckenseitige Sensoreinrichtung zur Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs eines vom ersten Zugparameter verschiedenen weiteren Zugparameters;
– eine Transformationseinrichtung zur Transformation des zeitlichen Verlaufs des Referenz-Zugparameters und des zeitlichen Verlaufs des weiteren Zugparameters in jeweils eine ortsabhängige Zuginformation;
– eine Auswerteeinrichtung zur Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen und zur Zuordnung des Zuges zu einer Zuggattung anhand der verknüpften Zuginformationen.

Die Einrichtung zur Transformation nutzt zur Transformation einen ermittelten Geschwindigkeitsverlauf des Zuges während der Messung der Zugparameter. Der Geschwindigkeitsverlauf kann mittels vorhandener Sensoren ermittelt werden.
Die Auswerteinrichtung umfasst eine Logik, die anhand der ortsabhängigen Zuginformationen ein Gesamtmuster erstellt.
Vorzugsweise umfasst die erste Sensoreinrichtung zwei Schienenkontakte, mit deren Hilfe als Referenzparameter das Passieren von Achsen in Abhängigkeit von der Zeit detektiert wird. Hierdurch kann eine zuverlässige Längenermittlung durchgeführt werden. Als erste Sensoreinrichtung kann eine passive Sensoreinrichtung verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich um Schienenkontakte eines Achszählers, insbesondere eines Achszählers der SIL4-Anforderungen genügt. Als erste Sensoreinrichtung kann jedoch auch eine aktive Sensoreinrichtung (Achszähler mit RFID-Chip) verwendet werden, was jedoch aufwändiger ist.
Die weitere Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit (aktive Sensoreinrichtung), d. h. von der weiteren Sensoreinrichtung wird ein Signal ausgesendet und detektiert.
Die Sendeeinheit und die Empfangseinheit der weiteren Sensoreinrichtung können auf gegenüberliegenden Seiten eines Gleises angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Signalunterbrechungsmessung mittels Licht (Spektralbereich: IR, sichtbares Licht, Mikrowellen), z. B. Lichtschranke, oder Schall. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung in diesem Fall auf einer Höhe angeordnet, auf der keine Fenster zu erwarten sind. Hierdurch kann als Zuginformation die Länge eines Zugwagens ermittelt werden, was beispielsweise die Unterscheidung zwischen Waggon und Lok ermöglicht.
Die Sendeeinheit und die Empfangseinheit der weiteren Sensoreinrichtung können auch auf der gleichen Seite eines Gleises angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Reflexionsmessung mittels Licht (IR, sichtbares Licht, Mikrowellen) oder Schall (Radar). Mittels Schallreflexion kann analog zur Signalunterbrechungsmessung bspw. die Länge der Zugwagen ermittelt werden. Mittels Lichtreflexion kann das Vorhandensein von Glasflächen (Anzahl und Größe der Fenster) ermittelt werden. In diesem Fall ist die Sensoreinrichtung auf der Höhe eines Waggons angeordnet, auf der Fenster zu erwarten sind. Hierfür wird als Sensoreinrichtung vorzugsweise ein Autokollimationssensor oder ein Refraktometer verwendet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Einrichtung zur Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen ein Expertensystem, in welchem Regeln zur Zuordnung von Zügen zu verschiedenen Zuggattungen hinterlegt sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Steuerungssystem zur Steuerung des Bahnbetriebs umfassend ein Stellwerk und eine zuvor beschriebene Vorrichtung zur Ermittlung einer Zuggattung.
Um eine Berücksichtigung der durch die Vorrichtung ermittelten Zuggattung bei der Erstellung von Fahrstraßen und/oder bei der Steuerung der Signal- und Weichenanlage zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn das Stellwerk mit der Vorrichtung zur Ermittlung einer Zuggattung informationstechnisch verbunden ist. Die Verbindung ist vorzugsweise signaltechnisch sicher.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Zugsicherungssystem vorhanden sein, welches mit der Vorrichtung zur Ermittlung einer Zuggattung informationstechnisch verbunden ist. So dass im Falle einer drohenden kritischen Zugkonstellation die Züge über das Zugsicherungssystem (z. B. ETCS, PZB) beeinflusst werden können.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
1 zeigt ein Verlaufsdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlungen der Zuggattung.
3a zeigt eine schematische Darstellung eines Güterzuges und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
3b zeigt eine schematische Darstellung eines durchgehenden Güterzugs mit mehreren geschlossenen Waggons und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
3c zeigt eine schematische Darstellung eines gemischten Güterzuges und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
3d zeigt eine schematische Darstellung eines Doppeltraktions-Güterzuges und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
4a zeigt eine schematische Darstellung eines Personenzuges und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
4b zeigt eine schematische Darstellung eines Triebzugs mit durchgehenden Fensterfronten und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
4c zeigt eine schematische Darstellung eines Personenzuges mit Steuerwagen und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
4d zeigt eine schematische Darstellung eines historischen Personenzuges und das zugehörige erfindungsgemäß ermittelte Muster.
5 zeigt ein Muster mit den durch verschiedene Teilmuster ermittelten Zuglängen.
1 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens: Im Schritt I werden zunächst zeitabhängige Verläufe von Zugparametern P1, P2, P3 ermittelt; diese werden in Schritt II in ortsabhängige Zuginformationen (Muster M1, M2, M3) transformiert, welche dann in Schritt III zu einem Gesamtmuster M kombiniert werden. Anhand des Gesamtmusters wird in Schritt IV die Zuggattung ZG bestimmt.
In 2 ist ein bevorzugter Aufbau eines Steuerungssystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlungen der Zuggattung ZG gezeigt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die hier gezeigte Vorrichtung zur Ermittlungen der Zuggattung ZG umfasst drei Sensoreinheiten S1, S2, S3, eine Transformationseinrichtung TE und eine Auswerteeinrichtung AE und ist mit einer Steuerungseinheit STRG verbunden.
Die drei Sensoreinheiten S1, S2, S3 sind am Gleis G angeordnet. Die erste Sensoreinheit S1 misst den zeitlichen Verlauf des ersten Zugparameters P1. Die erste Sensoreinheit S1 ist im gezeigten Beispiel als Doppel-Schienenkontakt ausgebildet und detektiert als ersten Zugparameter die passierenden Achsen eines vorbeifahrenden Zuges. Die weiteren Sensoreinrichtungen (zweite Sensoreinrichtung S2 und dritte Sensoreinrichtung S3) sind aktive Sensoreinrichtungen und umfassen jeweils eine Sendeeinheit S2', S3' und eine Empfangseinheit S2'', S3''. Die Empfangseinheit S2'' der zweiten Sensoreinrichtung ist auf der der Sendeeinheit S2' gegenüberliegenden Seite des Gleises G angeordnet, so dass eine Signalunterbrechungsmessung durchgeführt werden kann (z. B. Lichtschranke). Eine Signalunterbrechungsmessung ist jedoch auch möglich, wenn Sende- und Empfangseinheit auf derselben Seite des Gleises G angeordnet sind (nicht gezeigt). In diesem Fall muss auf der gegenüberliegenden Seite des Gleises G eine Reflektoreinrichtung angebracht sein, die das auf die Reflektoreinrichtung auftreffende Licht auf die Empfangseinrichtung lenkt. Mit der zweiten Sensoreinrichtung S2 können Lücken zwischen den einzelnen Wagen des Zuges detektiert werden, so dass eine Information bzgl. der Anzahl und Länge der Wagen erhalten werden kann.
Die dritte Sensoreinrichtung S3 führt im vorliegenden Beispiel eine Reflexionsmessung durch (Sendeeinrichtung S3' und Empfangseinrichtung S3'' sind auf derselben Seite des Gleises G angeordnet), so dass eine Information bzgl. der Anzahl und Länge der reflektierenden Flächen (Fenster) erhalten werden kann.
Die detektierten zeitlichen Verläufe der verschiedenen Zugparameter P1, P2, P3 werden an die Transformationseinrichtung TE weitergeleitet, die aus den zeitlichen Verläufen der Zugparameter P1, P2, P3 Teilmuster M1, M2, M3 berechnet, die einen ortsabhängigen Verlauf der Zugparameter bezogen auf ein zuginternes Koordinatensystem darstellen.
Diese Teilmuster M1, M2, M3 werden der Auswerteeinheit AE zugeführt, die ein Gesamtmuster M erstellt, in welchem die Teilmuster M1, M2, M3 über eine Ortsinformation (zugehörige Ortskoordinate entlang des Zuges) verknüpft sind, so dass entlang des gesamten Zuges verschiedene Zuginformationen vorliegen. Aus der Kombination dieser Zuginformationen ist es nun mit einer hohen Wahrscheinlichkeit möglich, die Zuggattung ZG zu ermitteln. Die ermittelte Zuggattung ZG wird dann an die Steuerungseinheit STRG (z. B. einem Stellwerk oder einem Zugsicherungssystem) signaltechnisch sicher übermittelt, so dass entsprechende Maßnahmen getroffen werden können, falls sich aus den ermittelten Zuggattungen kritische Situationen ergeben.
3a–3d zeigen verschiedene Wagenkonstellationen von Güterzügen GZa, GZb, GZc; GZd sowie das für die jeweilige Wagenkonstellation ermittelte Muster, im vorliegenden Beispiel umfassend eine Achsensignatur (Teilmuster M1), eine Wagensignatur (Teilmuster M2) und eine Glassignatur (Teilmuster M3).
4a–4d zeigen verschiedene Wagenkonstellationen von Personenzügen PZa, PZb, PZc; PZd sowie das für die jeweilige Wagenkonstellation ermittelte Muster.
Die Muster umfassen im vorliegenden Beispiel eine Achssignatur (Teilmuster M1-3a, M1-3b, M1-3c, M1-3d, M1-4a, M1-4b, M1-4c, M1-4d), eine Wagensignatur (Teilmuster M2-3a, M2-3b, M2-3c, M2-3d, M2-4a, M2-4b, M2-4c, M2-4d) und eine Glassignatur (Teilmuster M3-3a, M3-3b, M3-3c, M3-3d, M3-4a, M3-4b, M3-4c, M3-4d).
Man kann erkennen, dass aufgrund der Achssignatur alleine in manchen Fällen keine Aussage getroffen werden kann, ob ein Personen- oder ein Güterzug vorliegt. Beispielweise weisen die Züge aus 3a, 3b, 4a, 4b dieselben Achssignatur-Muster M1-3a, M1-3b, M1-4a, M1-4b auf. Durch die zusätzliche Wagen- und Glassignatur können diese Züge jedoch unterschieden werden. Insbesondere die Glassignatur ist ein gutes Kriterium, um Personenzüge zu identifizieren.
Durch die erfindungsgemäße Kombination mit einem sicher ermittelbaren Referenzmuster (hier: Achssignatur) kann überprüft werden, ob die ermittelten weiteren Muster vertrauenswürdig sind. Dazu wird vorzugsweise aus den gemessenen Daten die Länge des Zuges ermittelt. 5 zeigt anhand eines Güterzuges, welche Längen sich aufgrund der ermittelten Achssignatur M1, der Wagensignatur M2 und der Glassignatur M3 ergeben. Die durch die Achssignatur M1 ermittelte Zuglänge L1 und die durch die Wagensignatur M2 ermittelte Zuglänge L2 unterscheiden sich nur geringfügig. Die Wagensignatur M2 wird daher als vertrauenswürdig eingestuft und kann zur Ermittlung der Zuggattung verwendet werden. Die durch die Glassignatur M3 ermittelte Zuglänge L3 hingegen weicht signifikant von der sicheren ermittelten Zuglänge L1 ab. Daher muss in diesem Fall geprüft werden, ob die Glassignatur im Widerspruch zur Zuggattungsbestimmung mit den beiden anderen Signaturen M1, M2 steht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Messung verschiedener Zugparameter unterschiedliche Signaturen erzeugt, die in Kombination insbesondere unter Verwendung eines regelbasierten Systems eine zuverlässige Bestimmung der Zuggattung eines passierenden Zuges ermöglicht, so dass durch Verwendung dieser Zugattungsinformation gefährliche Situationen, die durch bestimmte Zugkonstellationen verursacht werden, vermieden werden können.
Bezugszeichenliste

AE

Auswerteeinrichtung

G

Gleis

GZa, GZb, GZc; GZd

Güterzüge

L1

durch Achssignatur ermittelte Zuglänge

L2

durch Wagensignatur ermittelte Zuglänge

L3

durch Glassignatur ermittelte Zuglänge

M1

erstes Teilmuster (Wagensignatur)

M2

zweites Teilmuster (Achssignatur)

M3

drittes Teilmuster (Glassignatur)

M

Gesamtmuster

P1, P2, P3

Zugparameter

PZa, PZb, PZc; PZd

Personenzüge

S1, S2, S3

Sensoreinheiten

S2',S3'

Sendeeinheiten der Sensoreinheiten

S2'', S3''

Empfangseinheiten der Sensoreinheiten

STRG

Steuerungseinheit

TE

Transformationseinrichtung

ZG

Zuggattung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10064598 C1 [0002, 0007]
US 3659261 A [0008]
CA 2685575 A1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://s.baslerweb.com/dist/live/linklist/4/7/1/2/7/BAS1310_Waggon_Identifikation.pdf [0006]
http://www.schenckprocess.com/de/produkte/multirail-identify [0006]
http://www.rfid-im-blick.de/de/201512083029/europaeisches-rfid-konzept-von-trafikverketfuer-eine-grenzuebergreifende-und-intermodale-transportkette.html [0006]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Zuggattung eines Zuges umfassend: – Ermittlung, insbesondere SIL4-sichere Ermittlung, eines zeitlichen Verlaufs eines Referenz-Zugparameters, mittels einer ersten streckenseitigen Sensoreinrichtung; – Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs zumindest eines vom ersten Zugparameter verschiedenen weiteren Zugparameters mittels zumindest einer weiteren streckenseitigen Sensoreinrichtung; – Transformation des zeitlichen Verlaufs des Referenz-Zugparameters und des zeitlichen Verlaufs des weiteren Zugparameters in jeweils eine ortsabhängige Zuginformation; – Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen – Zuordnung des Zuges zu einer von mehreren vorgegebenen Zuggattungen anhand der verknüpften Zuginformationen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Zugparameter mittels einer passiven Sensoreinheit gemessen wird, wobei insbesondere als Referenz-Zugparameter das Passieren von Achsen des Zuges mittels zweier Schienenkontakte ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Zugparameter mittels einer aktiven Sensoreinheit gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Zugparameter das Vorhandensein einer für Licht und/oder Schall undurchlässigen Fläche mittels einer Signalunterbrechungsmessung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Zugparameter das Vorhandensein einer reflektierenden Fläche in Abhängigkeit von der Zeit mittels einer Reflexionsmessung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung des Zuges zu einer Zuggattung mittels eines Expertensystems erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Zuggattung, zu welcher der Zug zugeordnet wurde, an ein Steuerungssystem zur Steuerung des Bahnbetriebs, insbesondere an ein Zugsicherungssystem und/oder an ein Stellwerk, weitergeleitet wird, welches die ermittelte Zuggattung im Betrieb berücksichtigt.
Vorrichtung zur Erkennung einer Zuggattung eines Zuges, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: eine erste streckenseitige Sensoreinrichtung zur Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs eines Referenz-Zugparameters; mindestens eine weitere streckenseitige Sensoreinrichtung zur Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs eines vom ersten Zugparameter verschiedenen weiteren Zugparameters; eine Transformationseinrichtung zur Transformation des zeitlichen Verlaufs des Referenz-Zugparameters und des zeitlichen Verlaufs des weiteren Zugparameters in jeweils eine ortsabhängige Zuginformation; eine Auswerteeinrichtung zur Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen und zur Zuordnung des Zuges zu einer Zuggattung anhand der verknüpften Zuginformationen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinrichtung zwei Schienenkontakte umfasst, mit deren Hilfe als Referenzparameter das Passieren von Achsen in Abhängigkeit von der Zeit detektiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Sensoreinrichtung eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verknüpfung der aus der Transformation erhaltenen ortsabhängigen Zuginformationen ein Expertensystem umfasst, in welchem Regeln zur Zuordnung von Zügen zu verschiedenen Zuggattungen hinterlegt sind.
Steuerungssystem zur Steuerung des Bahnbetriebs umfassend ein Stellwerk und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Zuggattung nach einem der Ansprüche 8 bis 11.
Steuerungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellwerk mit der Vorrichtung zur Ermittlung einer Zuggattung informationstechnisch verbunden ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugsicherungssystem vorhanden ist, welches mit der Vorrichtung zur Ermittlung einer Zuggattung informationstechnisch verbunden ist.