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Stand der Technik
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Kollisionen von Straßenfahrzeugen und Schienenfahrzeugen treten im täglichen Betrieb immer wieder auf und ziehen im Regelfall einen großen Schaden, vor allem bedingt durch eine an die Kollision anschließende Streckensperrung, nach sich. Insbesondere beim Betrieb von Schienenfahrzeugen, die zumindest zeitweise auf oder dicht an Straßen geführt werden, wie z.B. Straßenbahnen oder Light Rail Vehicles, kommt es immer wieder zu Kollisionen mit Straßenfahrzeugen, die bei einem Abbiegevorgang vor das Schienenfahrzeug ziehen, sodass ein Fahrer des Schienenfahrzeugs oftmals nicht mehr rechtzeitig bremsen kann. Hiervon sind insbesondere Linksabbiegerspuren und Kreisverkehre betroffen.
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Schienenfahrzeugführer, insbesondere Straßenbahnführer werden angesichts der hohen Unfallzahlen gezielt dahingehend geschult anhand eines Bremsverhaltes eines Autofahrers abzuschätzen, ob dieser unmittelbarer Zukunft einen Abbiegevorgang einleiten wird. Erkennt der Schienenfahrzeugführer das Verhalten des Fahrzeugführers rechtzeitig, kann eine Warnung in Form einer Warnklingel ausgegeben werden.
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Es sind Kollisionswarner für Straßenbahnen bekannt, die auf Basis von Radarsensoren und/oder Kameras funktionieren. Diese Kollisionswarner werden an der Front einer Straßenbahn montiert, sodass die Erfassungsrichtung der verwendeten Sensoren in Fahrtrichtung der Straßenbahn zeigt. Zieht ein abbiegendes Auto vor die Straßenbahn, gelangt dieses sehr spät in den Erfassungsbereich des Kollisionswarners, sodass eine vom Kollisionswarner eingeleitete Bremsung oder Warnung zu spät erfolgt.
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Es besteht daher Bedarf einen Abbiegevorgang, der eine Kreuzung der Trajektorien eines Straßenfahrzeugs und eines Schienenfahrzeugs zu Folge hat, frühzeitig zu erkennen.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 200 398 A1 offenbart ein Verfahren zum Warnen vor einer Kollision eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Objekt im Umfeld des eigenen Kraftfahrzeugs mit einer Objekterfassungseinrichtung des eigenen Kraftfahrzeugs erfasst und eine Gefahr einer wahrscheinlichen Kollision des eigenen Kraftfahrzeugs mit dem erfassten Objekt ermittelt wird.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 020 264 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen einer Relativgeschwindigkeit zum Bestimmen einer Relativgeschwindigkeit zwischen einem Betrachterobjekt und einem Zielobjekt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Warneinrichtung eines Schienenfahrzeugs, das über eine Sensoreinrichtung verfügt, hat demgegenüber den Vorteil, dass die Warneinrichtung eine Warnung in Abhängigkeit einer mittels der Sensoreinrichtung erfassten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schienenfahrzeug und einem parallel zum Schienenfahrzeug fahrenden Straßenfahrzeug erstellt. Ein bevorstehender Abbiegevorgang des Straßenfahrzeugs, der zu einer Kreuzung der Trajektorien von Straßenfahrzeug und Schienenfahrzeug führt, kann somit nicht nur anhand einer Transversalbewegung des Straßenfahrzeugs, sondern bereits aus einer Relativgeschwindigkeit zwischen Straßenfahrzeug und Schienenfahrzeug erkannt werden. Die Erkennung einer drohenden Kollision ist so zu einem früheren Zeitpunkt möglich, sodass mehr Zeit für Gegenmaßnahmen wie z.B. ein Einleiten einer Bremsung oder ein Absetzen eines Warnsignals bleibt.
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Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 wird ein zeitlicher Verlauf der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schienenfahrzeug und dem parallel zum Schienenfahrzeug fahrenden Straßenfahrzeug analysiert.
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Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 erzeugt die Warneinrichtung die Warnung, wenn aus der Analyse des zeitlichen Verlaufs der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Straßenfahrzeug und dem Schienenfahrzeug ermittelt wird, dass ein Abbiegevorgang des Straßenfahrzeugs bevorsteht.
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Bei dem Schienenfahrzeug kann es sich insbesondere um eine Straßenbahn oder ein sogenanntes Light Rail Vehicle handeln.
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Vorteilhaft ist, wenn die Relativgeschwindigkeit erfasst wird, indem die Sensoreinrichtung eine Abstandsänderung zwischen dem Straßenfahrzeug und dem Schienenfahrzeug erfasst.
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Vorteilhaft ist, wenn die Sensoreinrichtung derart an dem Schienenfahrzeug angeordnet ist, dass die Sensoreinrichtung das parallel zum Schienenfahrzeug fahrende Straßenfahrzeug erfassen kann, wenn sich das Straßenfahrzeug neben dem Schienenfahrzeug befindet. Unter einem Straßenfahrzeug, das sich neben dem Schienenfahrzeug befindet, ist insbesondere ein Straßenfahrzeug zu verstehen, dessen Heck sich hinter einer gedachten Linie befindet, die senkrecht auf eine Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs steht und durch eine Frontspitze des Schienenfahrzeugs verläuft.
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Eine Anordnung, die eine Erfassung eines neben dem Schienenfahrzeug fahrenden Straßenfahrzeug ermöglichst ist beispielsweise dadurch gegeben, dass sich zumindest ein zur Sensoreinrichtung gehöriger Sensor an einem hinteren Teil des Schienenfahrzeugs befindet, wobei dieser Sensor derart ausgerichtet ist, dass sein Sichtfeld entweder in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs oder orthogonal zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs orientiert ist. Eine Orientierung des Sichtfelds in eine Richtung zwischen Fahrtrichtung und Senkrechter auf die Fahrtrichtung ist ebenfalls möglich.
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Der hintere Teil des Schienenfahrzeugs ist dabei vorzugsweise ein Teil des Schienenfahrzeugs, der sich um mindestens eine typische Länge eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise 6 m, hinter der Front des Schienenfahrzeugs befindet.
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Vorteilhaft ist, wenn die Sensoreinrichtung eingerichtet ist, Relativgeschwindigkeiten zwischen je einem Straßenfahrzeug aus einer Vielzahl von parallel zum Schienenfahrzeug fahrenden Straßenfahrzeugen und dem Schienenfahrzeug zu ermitteln. Bei einer Fahrt des Schienenfahrzeugs neben einer Straße ist in einer Vielzahl von Verkehrssituation davon auszugehen, dass sich eine Vielzahl von Straßenfahrzeugen in paralleler Fahrt neben dem Schienenfahrzeug oder schräg vor dem Schienenfahrzeug befindet. Eine Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu jedem dieser Straßenfahrzeuge ermöglicht somit eine Überwachung aller Straßenfahrzeuge auf einen unmittelbar bevorstehenden Abbiegevorgang.
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Vorteilhaft ist, wenn die Sensoreinrichtung aus mehreren Sensoren besteht, die über je einen Erfassungsbereich verfügen, wobei sich die Erfassungsbereiche der Sensoren zumindest teilweise nicht überdecken. Mit anderen Worten schließen die Erfassungsbereiche der Sensoren aneinander an, wobei eine teilweise Überdeckung der Erfassungsbereiche zweier benachbarter Sensoren möglich ist.
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Unter Erfassungsbereich ist dabei der Bereich zu verstehen, in dem der Sensor ein Objekt zuverlässig erfassen kann. Typischerweise haben Erfassungsbereiche von Sensoren die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei das Sichtfeld eines Sensors einen Öffnungswinkel des Dreiecks definiert. Die Länge der Kanten des Dreiecks ergibt sich aus einer Detektionsempfindlichkeit des Sensors.
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Durch eine derartige Anordnung der Sensoren kann eine umfassende Überwachung eines Bereichs, in dem sich die zu überwachenden Straßenfahrzeuge befinden können, gewährleistet werden. Tote Winkel werden so vermieden.
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Vorteilhaft ist, wenn in einem ersten Schritt eine Objekthypothese gebildet wird, indem durch die Sensoreinrichtung erfasste Reflexionsobjekte an den Straßenfahrzeugen einem hypothetischen Objekt zugeordnet werden. Mit anderen Worten werden durch die Sensoreinrichtung erfasste Reflexionsobjekte erfasst und einem vermutetem Straßenfahrzeug, dem hypothetischen Objekt, zugeordnet. Eine solche Zuordnung kann beispielsweise anhand der ermittelten Relativgeschwindigkeiten zwischen den Reflexionsobjekten und dem Schienenfahrzeug erfolgen. Weisen mehrere Reflexionsobjekte, die sich in räumlicher Nähe zueinander befinden, eine Relativgeschwindigkeit auf, die im Rahmen einer Messgenauigkeit übereinstimmt, kann davon ausgegangen werden, dass diese Reflexionsobjekte dem gleichen physischen Objekt, beispielsweise dem gleichen Straßenfahrzeug, zugeordnet werden können. Die entsprechenden Reflexionsobjekte werden folglich einem hypothetischen Objekt zugeordnet, dessen Ausdehnung durch eine Lage der Reflexionsobjekte im Raum definiert ist.
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Vorteilhafterweise werden zur Bildung der Objekthypothese die Lagen im Raum aller Reflexionsobjekte bestimmt, zu denen eine Relativgeschwindigkeit ermittelt wurde. Die Bestimmung der Lagen im Raum der Reflexionsobjekte erfolgt vorteilhafterweise durch die Sensoren der Sensoreinrichtung.
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Vorteilhaft ist, wenn in einem zweiten Schritt die Objekthypothese überprüft wird, indem durch die Sensoreinrichtung Abstandsbereiche zwischen den Straßenfahrzeugen ermittelt werden, wobei die Objekthypothese verifiziert wird, wenn die hypothetischen Objekte keine Überlappung mit den Abstandsbereichen aufweisen. Unter Abstandsbereich ist dabei insbesondere der Bereich zwischen zwei Straßenfahrzeugen zu verstehen, in dem sich kein weiteres Straßenfahrzeug befindet. Der Abstandsbereich entspricht also einer Lücke zwischen zwei benachbarten Fahrzeugen, die sich auf einer gemeinsamen Fahrspur befinden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Relativgeschwindigkeiten und die Lagen im Raum der Reflexionsobjekte dabei mittels eines ersten Sensors der Sensoreinrichtung vorgenommen, der sich bevorzugter weise in einem hinteren Bereich des Schienenfahrzeugs befindet. Die Ermittlung der Abstandsbereiche zwischen den Straßenfahrzeugen erfolgt dann mittels eines zweiten Sensors der Sensoreinrichtung, der bevorzugter weise zwischen erstem Sensor und Front des Schienenfahrzeugs angeordnet ist und dessen Sichtfeld orthogonal zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs orientiert ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, werden zur Überprüfung der Objekthypothese mehrere Sensoren der Sensoreinrichtung verwendet, die zwischen erstem Sensor und Front des Schienenfahrzeugs angeordnet sind und deren Sichtfeld orthogonal zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs orientiert ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind diese Sensoren derart entlang einer Seite des Schienenfahrzeugs verteilt, dass Ihre Erfassungsbereiche sich derart überlappen, dass überall neben dem Schienenfahrzeug Abstandsbereiche zwischen Straßenfahrzeugen erfasst werden können.
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Wird die Objekthypothese verifiziert, werden die Daten aller Sensoren der Sensoreinrichtung kombiniert, d.h. einem hypothetischen Objekt wird eine Ausdehnung zugeordnet, die aus einer Inversion der zuvor ermittelten Abstandsbereiche bestimmt wird. Ein hypothetisches Objekt wird somit zu einem erfassten Straßenfahrzeug. Aus den zuvor erfassten Relativgeschwindigkeiten der zum hypothetischen Objekt gehörigen Reflexionsobjekte wird die Relativgeschwindigkeit des erfassten Straßenfahrzeugs ermittelt, z.B. durch eine Mittelwertbildung.
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In vorteilhafter Weiterbildung wird der zeitliche Verlauf der Relativgeschwindigkeit jedes erfassten Straßenfahrzeugs bestimmt. Das mindestens eine Straßenfahrzeug entspricht dabei in vorteilhafter Weiterbildung einem mittels des ersten und des zweiten Schritts erfassten Straßenfahrzeug.
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Vorteilhaft ist, wenn die Erzeugung einer Warnung ein Generieren eines Warntons und/oder eine Zwangsbremsung des Schienenfahrzeugs umfasst.
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Vorteilhaft ist, wenn der Warnton in Richtung des mindestens einen Straßenfahrzeugs ausgesendet wird.
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Vorteilhaft ist außerdem ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einer Recheneinheit abläuft, sowie ein Speichermedium auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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Figurenliste
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- 1 Eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs umfassen eine Vorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs (10), bei dem es sich beispielsweise um eine Straßenbahn handeln kann, umfassend eine Vorrichtung, die zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. 1 zeigt außerdem schematisch Straßenfahrzeuge (40, 50, 60), die eine Straße (30) befahren, die parallel zu einem Gleis (20) verläuft, das von dem Schienenfahrzeug befahren wird. Die Straße (30) verfügt über einen Abzweig (32), der das Gleis (20) kreuzt.
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Das Schienenfahrzeug umfasst eine Steuereinheit (11), die wiederum eine elektronisches Speichermedium (12) umfasst, sowie Sensoren (15, 16), die der Sensoreinrichtung zugeordnet sind. Das Schienenfahrzeug (10) umfasst außerdem einen Kollisionswarner, dessen Sensor (14) sich an einer Front des Schienenfahrzeugs (10) befindet. Die Sensoren (14, 15, 16) weisen je ein Sichtfeld auf, das aus Gründen der Übersichtlichkeit nur im Fall des Sensors 14 explizit bezeichnet ist (14a). Das Schienenfahrzeug (10) umfasst einen Schallgeber (17). Die Sensoren (14, 15, 16) und der Schallgeber (17) stehen über Signalleitungen mit der Steuereinheit (11) in Verbindung.
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Das Straßenfahrzeug 40 umfasst die Reflexionsobjekte 42 und 43. Das Straßenfahrzeug 50 umfasst die Reflexionsobjekte 52 und 53. Das Straßenfahrzeug 60 umfasst die Reflexionsobjekte 62 und 63. Zwischen den Straßenfahrzeugen 40 und 50 erstreckt sich der Abstandsbereich 34. Zwischen den Straßenfahrzeugen 50 und 60 erstreckt sich der Abstandsbereich 36.
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Im Folgenden sei angenommen, dass sich die Straßenfahrzeuge (40, 50, 60) und das Schienenfahrzeug (10) in die gleiche Richtung, nämlich nach links gemäß 1, bewegen. Hierbei handelt es sich um die Fahrtrichtung.
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Der Sensor 16 befindet sich in einem hinteren Bereich des Schienenfahrzeugs und ist derart orientiert, dass sein Sichtfeld nach Schräg vorne zeigt, sodass der Sensor 16 jedes Reflexionsobjekt (42, 43, 52, 53, 62, 63) an den Straßenfahrzeugen (40, 50, 60), die sich neben dem Schienenfahrzeug (10) befinden, erfassen kann.
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In einem ersten Schritt werden die Reflexionsobjekte (42, 43, 52, 53, 62, 63) mittels des Sensors 17, bei dem es sich beispielsweise um einen Radarsensor handeln kann, erfasst. Zu jedem Reflexionsobjekt (42, 43, 52, 53, 62, 63) wird die Lage im Raum und die Relativgeschwindigkeit zwischen Reflexionsobjekt (42, 43, 52, 53, 62, 63) und Schienenfahrzeug (10) ermittelt. Unter Relativgeschwindigkeit ist dabei insbesondere ein Relativgeschwindigkeitsanteil in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (10) zu verstehen.
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Anschließend werden die Reflexionsobjekte (42, 43, 52, 53, 62, 63) hypothetischen Objekten zugeordnet, indem die Relativgeschwindigkeiten der Reflexionsobjekte (42, 43, 52, 53, 62, 63) verglichen werden. Zeigen mehrere Reflexionsobjekte (42, 43, 52, 53, 62, 63), die sich in räumlicher Nähe zueinander befinden die gleiche Relativgeschwindigkeit, werden sie einem hypothetischen Objekt zugeordnet. Im dargestellten Beispiel zeigen die Reflexionsobjekte 42 und 43 eine gleiche Relativgeschwindigkeit und werden einem ersten hypothetischen Objekt zugeordnet. Eine Ausdehnung des ersten hypothetischen Objekts wird geschätzt, indem die Lage im Raum des Reflexionsobjekts 42 als vorderes Ende des ersten hypothetischen Objekts verwendet wird und indem die Lage im Raum des Reflexionsobjekts 43 als hinteres Ende des ersten hypothetischen Objekts verwendet wird.
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Im dargestellten Beispiel zeigen die Reflexionsobjekte 52 und 53 eine gleiche Relativgeschwindigkeit und werden einem zweiten hypothetischen Objekt zugeordnet. Eine Ausdehnung des zweiten hypothetischen Objekts wird geschätzt, indem die Lage im Raum des Reflexionsobjekts 52 als vorderes Ende des ersten hypothetischen Objekts verwendet wird und indem die Lage im Raum des Reflexionsobjekts 53 als hinteres Ende des ersten hypothetischen Objekts verwendet wird.
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Im dargestellten Beispiel zeigen die Reflexionsobjekte 62 und 63 eine gleiche Relativgeschwindigkeit und werden einem dritten hypothetischen Objekt zugeordnet. Eine Ausdehnung des dritten hypothetischen Objekts wird geschätzt, indem die Lage im Raum des Reflexionsobjekts 62 als vorderes Ende des ersten hypothetischen Objekts verwendet wird und indem die Lage im Raum des Reflexionsobjekts 63 als hinteres Ende des ersten hypothetischen Objekts verwendet wird.
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Durch die Schätzung der Ausdehnung der hypothetischen Objekte wird eine Objekthypothese gebildet.
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Anschließend wird in einem zweiten Schritt die Objekthypothese überprüft.
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Der Sensor 15 ist zwischen dem Sensor 16 und der Front des Schienenfahrzeugs (10) derart angeordnet, dass sein Sichtfeld orthogonal zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (10) orientiert ist. Mittels des Sensors 15 werden Abstandsbereiche (34, 36) ermittelt. Im dargestellten Bespiel liegt der Abstandsberiech 34 zwischen den Straßenfahrzeugen 40 und 50, der Abstandsbereich 36 liegt zwischen den Straßenfahrzeugen 50 und 60.
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Zur Überprüfung der Objekthypothese wird nun ermittelt, ob eine Überlappung von einem ermitteltem Abstandsbereich (34, 36) und den zuvor geschätzten Ausdehnungen der hypothetischen Objekte gegeben ist. Ist dies nicht der Fall wird die Objekthypothese verifiziert und die durch den Sensor 15 erfasste Ausdehnung des der Straßenfahrzeuge (40, 50, 60) den hypothetischen Objekten zugeordnet. Die Straßenfahrzeuge (40, 50, 60) sind somit erkannt.
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Dem Straßenfahrzeug 40 wird der Durchschnitt der Relativgeschwindigkeiten der Reflexionsobjekte 42 und 43 zugeordnet. Dem Straßenfahrzeug 50 wird der Durchschnitt der Relativgeschwindigkeiten der Reflexionsobjekte 52 und 53 zugeordnet. Dem Straßenfahrzeug 60 wird der Durchschnitt der Relativgeschwindigkeiten der Reflexionsobjekte 62 und 63 zugeordnet.
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Anschließend werden jeweils zeitliche Verläufe der den Straßenfahrzeugen (40, 50, 60) zugeordneten Relativgeschwindigkeiten erfasst und analysiert. Zeigt einer der erfassten zeitlichen Verläufe der Relativgeschwindigkeiten ein für einen unmittelbar bevorstehenden Abbiegevorgang charakteristisches Muster, beispielsweise eine typische Verlangsamung, wird durch die Steuereinheit (11) eine Warnung erzeugt und der Schallgeber (17) derart angesteuert, dass ein Warnton in Richtung der Straßenfahrzeuge (40, 50, 60) emittiert wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt außerdem eine Zwangsbremsung des Schienenfahrzeugs (10) und/oder eine Warnung eines Fahrers des Schienenfahrzeugs (10).
