DE4428261A1 - Navigation system for track guided vehicle equipped with on board control unit - Google Patents

Abstract

The system coordinates geographic coordinates of specified stretch points from the locally fixed control point to the vehicles. The vehicles carry units for stretch independent communication of their geographic positions obtained using GPS, radio or inertial navigation system. The travel course of the vehicle is determined independent of the respective stretch and/or related to the stretch, with the assistance of the coordinate transmission from the locally fixed control point. Positional coordinates are made depending on the results of the vehicle side distance or displacement measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugortungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a vehicle location system according to the Preamble of claim 1.

In Verkehrssystemen mit spurgeführten Fahrzeugen wie Bahnen oder spurgeführten Bussen (siehe z. B. Aufsatz von W. Schmitz, "Linienzugbeeinflussung" in Signal + Draht 61 (1969), Heft 2, Seiten 17 bis 23) werden alle Angaben, die Positionen oder Geschwindigkeiten enthalten, streckenbezogen, in Linienkoordinaten gemacht. Richtung und Entfernung sind dabei immer auf einen definierten Nullpunkt, z. B. den Anfangspunkt der Strecke bezogen. Damit lassen sich die Positionen und Geschwindigkeiten der Fahrzeuge durch einfache Einrichtungen auf den Fahrzeugen bestimmen und in Form jeweils einer einzigen richtungsbezogenen Koordinate vorgeben.In traffic systems with track-guided vehicles such as trains or track-guided buses (see e.g. essay by W. Schmitz, "Interference with lines" in Signal + Draht 61 (1969), No. 2, Pages 17 to 23) are all information, positions or Velocities included, route-related, in line coordinates made. Direction and distance are always one defined zero point, e.g. B. related to the starting point of the route. This allows the positions and speeds of the Determine vehicles by simple means on the vehicles and in the form of a single directional coordinate pretend.

Nachteilig an dieser Lösung ist, daß innerhalb dieser Lösung moderne Navigationsverfahren, wie Satellitennavigation (z. B. GPS), Funknavigation oder Trägheitsnavigationsverfahren heute nur bedingt verwendet werden können, da die Zuordnung der geographischen Koordinaten zu den Linienkoordinaten auf den Fahrzeugen nicht bekannt ist.The disadvantage of this solution is that within this solution modern navigation methods, such as satellite navigation (e.g. GPS), Radio navigation or inertial navigation procedures today only to a limited extent can be used because the assignment of geographical Coordinates to the line coordinates on the vehicles are not is known.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Ortungssystem anzugeben, bei dem die vorgenannten Navigationsverfahren ohne größeren Aufwand zusätzlich einsetzbar sind.It is therefore an object of the invention to provide a location system in which the aforementioned navigation procedures without much effort can also be used.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die Übertragung der geographischen Koordinaten vorgegebener Punkte können die Fahrzeuge die eigene Wegmessung oder Geschwindigkeitsmessung mittels streckenunabhängiger Positionsbestimmungen wie sie z. B. Satellitennavigationssysteme liefern, durchführen und so z. B. Verfälschungen der radabhängigen Wegmessung durch Gleiten und Schleudern vermeiden. Die für die streckenbezogene Ortung bisher erforderlichen Ortsmarken (Ortungsbezugspunkte) können in größeren Abständen an der Strecke plaziert werden, als dies ohne eine streckenunabhängige Positionsbestimmung möglich ist. Bei genügender Genauigkeit der streckenunabhängigen Positionsbestimmung können sie sogar ganz entfallen.This object is achieved by the specified in claim 1 Features resolved. By transferring the geographical Coordinates of predetermined points can be your own vehicles Distance measurement or speed measurement using route-independent position determinations such as z. B. Deliver, carry out satellite navigation systems and so z. B. Adulteration of the wheel-dependent distance measurement by sliding and Avoid skidding. So far for route-based location Required placemarks (location reference points) can be found in larger ones Distances are placed on the route than this without one route-independent position determination is possible. With enough You can use the accuracy of route-independent position determination are even completely eliminated.

Weiterbildungen des Ortungssystems nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the location system according to the invention are in the Subclaims specified.

So sieht Anspruch 2 die weitere Verwendung von Ortsmarken als Ortungsbezugspunkte für die streckenbezogene Positionsbestimmung vor, an denen gemäß Anspruch 3 die jeweils streckenunabhängig ermittelte Position korrigiert werden kann.So claim 2 sees the further use of placemarks as Location reference points for route-related position determination before, according to claim 3, each of which is route-independent determined position can be corrected.

Die Ansprüche 4 und 5 betreffen die Übertragung zusätzlicher geographischer Daten. Wird das Fahrzeug z. B. zusätzlich von der Streckenrichtung, Streckenneigung und der Krümmung der Trasse in der Umgebung eines vorgegebenen Streckenpunktes in Kenntnis gesetzt, so kann bei entsprechender Dichte der Streckenpunkte der geographische Verlauf der Strecke auf dem Fahrzeug nachgebildet werden und es kann ein permanenter Vergleich zwischen Streckenposition und gemessener geographischer Position durchgeführt werden. Claims 4 and 5 relate to the transmission of additional ones geographical data. If the vehicle z. B. additionally from the Route direction, slope and curvature of the route in the surroundings of a given waypoint set, so with appropriate density of the waypoints The geographical course of the route is reproduced on the vehicle and there can be a permanent comparison between Route position and measured geographic position be performed.  

Gemäß Anspruch 6 können die geographischen Koordinaten der vorgegebenen Streckenpunkte vorab vermessungstechnisch genau bestimmt und zusammen mit den jeweiligen streckenbezogenen Linienkoordinaten abgespeichert werden. Dies stellt einen problemlosen Zugriff auf die zu übertragenden geographischen Koordinaten sicher, so daß, wie in Anspruch 7 vorgesehen, zur linienförmigen Zugbeeinflussung zu übertragende Zielpunkte jeweils in Form ihrer Linienkoordinaten und in Form ihrer geographischen Koordinaten übertragen werden können.According to claim 6, the geographic coordinates of the specified route points in advance with regard to measurement technology determined and together with the respective route-related Line coordinates can be saved. This represents one easy access to the geographic to be transferred Coordinates safely, so that, as provided in claim 7, for line-shaped train control target points to be transmitted each in the form of their line coordinates and in the form of their geographical Coordinates can be transferred.

Anspruch 8 betrifft den Einsatz geeigneter Navigationssysteme.Claim 8 relates to the use of suitable navigation systems.

Anspruch 9, schließlich, eröffnet die Möglichkeit, die von den Fahrzeugen ermittelten geographischen Koordinaten auch in der ortsfesten Steuerstelle zu überprüfen und die übertragenen Fahrzeugstandorte mit den streckenbezogen ermittelten Standorten zu vergleichen.Claim 9, finally, opens up the possibility of the Vehicles also determined geographic coordinates in the to check the fixed control station and the transmitted Vehicle locations with the route-based locations to compare.

Anhand einer Figur soll nun ein Ausführungsbeispiel des Ortungssystems nach der Erfindung ausführlich beschrieben werden.On the basis of a figure, an embodiment of the Location system according to the invention are described in detail.

Die Figur zeigt den Verlauf einer von einem spurgebundenen Fahrzeug benutzten Trasse T, überlagert von einem Gitternetz N orthogonaler geographischer Koordinaten.The figure shows the course of a track-bound vehicle used route T, superimposed by a grid N orthogonal geographical coordinates.

Ein Referenzpunkt P, der z. B. Standort eines Signals sein kann, und der ortsfesten Steuerstelle bereits in Form seiner Linienkoordinaten, z. B. der Länge der vom Streckenbeginn (Bahnhof Bhf) in Fahrtrichtung r zurückzulegenden Strecke, bekannt ist, wird nun zusätzlich mittels seiner geographischen Koordinaten in bezug auf das Gitternetz festgelegt. Die geographischen Koordinaten werden in der ortsfesten Steuerstelle OST zusammen mit den Linienkoordinaten abgespeichert. Zusätzlich können weitere Streckendaten ermittelt und abgespeichert werden. So kann z. B. die geographische Richtung der Strecke in oder entgegen der Fahrtrichtung in Form der geographischen Richtung der Tangente TAN an die Trasse abgespeichert sein, ebenso wie die Streckenneigung oder die Krümmung der Strecke im Bereich um den Referenzpunkt. Letzteres kann durch Angabe einer der Strecke angenäherten Parabel oder aber durch Angabe weiterer Punkte in der Umgebung des Referenzpunktes geschehen, zwischen denen die Fahrzeuge ihre Positionen in bekannter Weise durch Interpolation ermitteln können.A reference point P, the z. B. location of a signal, and the fixed control station already in the form of its Line coordinates, e.g. B. the length of the start of the route (train station Bhf) in the direction of travel r the distance to be covered is known now additionally in terms of its geographic coordinates fixed on the grid. The geographic coordinates are in the fixed control center OST together with the Line coordinates saved. In addition, other Route data can be determined and saved. So z. B. the geographical direction of the route in or against the Direction of travel in the form of the geographic direction of the tangent TAN saved to the route, as well as the route inclination  or the curvature of the path in the area around the reference point. The latter can be done by specifying a parabola approximating the route or by specifying further points in the vicinity of the Happen between the vehicles between their Can determine positions in a known manner by interpolation.

Die Fahrzeuge sind zusätzlich mit Navigationseinrichtungen wie z. B. GPS oder Differential GPS ausgestattet und können mit Hilfe dieser Einrichtungen ihre geographischen Positionen unabhängig von der Strecke feststellen und mit den streckenbezogen, mit Hilfe der von der ortsfesten Steuerstelle her übertragenen Positionen ermittelten Positionen vergleichen. Drifteffekte in den Inertial-Nagivationseinrichtungen machen sich in der Regel durch Meßwerte bemerkbar, die außerhalb der Trasse liegen, oder Abweichungen wiedergeben, die aufgrund des Beschleunigungs- und Bremsvermögens der Fahrzeuge nicht plausibel sind. Treten Fehler bei der Ermittlung der Linienkoordinaten auf, so werden diese daran erkannt, daß die gemessene geographische Position von der streckenbezogen ermittelten Position nur allmählich abweicht und immer auf der Trasse liegt. Es können in diesem Fall die Linienkoordinaten korrigiert und die Fahrt unter Berücksichtigung eines zusätzlichen, dem korrigierten Fehler entsprechenden Sicherheitsabstandes bis zur nächsten Ortsmarke oder zum nächsten Bahnhofshalt fortgesetzt werden.The vehicles are also equipped with navigation devices such as B. GPS or differential GPS equipped and can use this Establish their geographical positions regardless of the Determine the route and with the route-related, with the help of the fixed control station transmitted positions determined Compare positions. Drift effects in the Inertial nagivation devices usually go through Measurable values noticeable that lie outside the route, or Play deviations due to the acceleration and Braking capacity of the vehicles are not plausible. Errors occur when determining the line coordinates, they will be attached to it recognized that the measured geographic position from the distance determined position deviates only gradually and is always on the route. In this case, the Corrected line coordinates and taking the journey into account an additional one corresponding to the corrected error Safety distance to the next placemark or the next Station stop to be continued.

Die Kenntnis der Zuordnung der geographischen Koordinaten zu den entsprechenden Linienkoordinaten auf den Fahrzeugen erleichtert bei Verwendung genauer satellitengestützter oder auch bodengestützter Navigationsverfahren, die Beherrschung einer ganzen Reihe von Betriebssituationen spurgeführter Fahrzeugsysteme, die bei Verwendung konventioneller, ausschließlich streckenbezogener Ortung problematisch sind. Knowing the assignment of the geographic coordinates to the corresponding line coordinates on the vehicles facilitated Use of precise satellite-based or ground-based Navigational procedures, mastery of a whole range of Operating situations of track-guided vehicle systems that Use of conventional, only route-related location are problematic.  

So können Fehlereinflüsse durch Gleiten oder Schleudern eliminiert werden, es kann die Steuerungsinformation einer Streckenfahrtrichtung (Bezugsrichtung) sicher zugeordnet und Information für die Gegenrichtung unterdrückt werden und es kann der Standort von Fahrzeugen, die neu im Streckenbereich eingesetzt werden, bereits vor Passieren einer Ortsmarke bestimmt werden. Die Zahl der Ortsmarken an der Trasse kann reduziert werden. Ortsmarken können sogar ganz entfallen, wenn das streckenunabhängige Navigationsverfahren genau genug ist, um die verschiedenen Fahrspuren (Gleise) einer Trasse unterscheiden zu können.In this way, the effects of errors caused by sliding or spinning can be eliminated the control information of a Route direction (reference direction) safely assigned and Information for the opposite direction can be suppressed and it can the location of vehicles that are newly used in the track area will be determined before passing a placemark. The The number of placemarks along the route can be reduced. Placemarks can even be omitted entirely if the route-independent Navigational process is accurate enough to the different To be able to distinguish between lanes (tracks) of a route.

Lediglich bei Gleiskonfigurationen, wo Mehrdeutigkeiten bei der Positionsbestimmung auftreten können, oder in Tunnels, in denen z. B. kein Satellitenempfang möglich ist, müssen dann noch Ortsmarken vorgesehen werden.Only with track configurations, where ambiguities in the Positioning can occur, or in tunnels in which e.g. B. no satellite reception is possible, then still have to Placemarks are provided.

Claims (9)

1. Ortungssystem für spurgeführte Fahrzeuge, die mit Bordsteuergeräten ausgerüstet sind und mit einer ortsfesten Steuerstelle Daten austauschen und ihre Positionen streckenbezogen, mit Hilfe fahrzeugseitiger Wegmeßeinrichtungen ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß den Fahrzeugen die geographischen Koordinaten vorgegebener Streckenpunkte von der ortsfesten Steuerstelle mitgeteilt werden und daß die Fahrzeuge Einrichtungen zur streckenunabhängigen Ermittlung ihrer geographischen Positionen tragen und ihren Fahrtverlauf von den jeweils streckenunabhängig ermittelten und/oder den streckenbezogen, mit Hilfe der von der ortsfesten Steuerstelle her übertragenen Koordinaten und den Ergebnissen der fahrzeugseitigen Wegmessung ermittelten Standortkoordinaten abhängig machen.1.Location system for track-guided vehicles which are equipped with on-board control units and exchange data with a fixed control point and determine their positions with the help of vehicle-based position measuring devices, characterized in that the vehicles are informed of the geographical coordinates of predetermined distance points by the fixed control point and that the Vehicles carry devices for the determination of their geographical positions independent of the route and make their route dependent on the route-independently determined and / or the route-related, with the aid of the coordinates transmitted from the stationary control point and the results of the location coordinates determined on the vehicle. 2. Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Teil der vorgegebenen Streckenpunkte Ortsmarken angeordnet sind, die von den Fahrzeugen erkannt werden und deren Positionen als Ortungsbezugspunkte für die streckenbezogene Ortung verwendet werden. 2. Location system according to claim 1, characterized in that at least part of the given waypoints placemarks are arranged, which are recognized by the vehicles and their Positions as location reference points for route-based location be used.   3. Ortungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die streckenunabhängig ermittelten Koordination bei Passieren einer Ortsmarke durch die Koordinaten der Ortsmarke ersetzt werden.3. Location system according to claim 2, characterized in that the Coordination determined regardless of route when passing Placemark can be replaced with the coordinates of the placemark. 4. Ortungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Fahrzeugen weitere Daten von der ortsfesten Steuerstelle mitgeteilt werden, die die Strecke am jeweiligen vorgegebenen Streckenpunkt und/oder in dessen Nachbarschaft beschreiben.4. Location system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the vehicles have more data from the fixed control station be communicated the given route on the particular Describe the route point and / or in its vicinity. 5. Ortungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Daten die geographische Richtung der Strecke und/oder die Streckenneigung und/oder die Krümmung der Strecke enthalten.5. Location system according to claim 4, characterized in that the further data the geographical direction of the route and / or the Incline and / or the curvature of the route included. 6. Ortungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ortsfesten Steuerstelle für jede dieser Steuerstelle zugeordnete Strecke eine Liste mit Streckenpunkten vorgehalten wird, die für zumindest einen Teil dieser Streckenpunkte die streckenbezogenen Koordinaten (Linienkoordinaten) und die geographischen Koordinaten und ggf. weitere Daten enthält.6. Location system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the fixed control point for each of these A list of waypoints is assigned to the route assigned to the control center held for at least part of this Route points are the route-related coordinates (Line coordinates) and the geographic coordinates and possibly contains further data. 7. Ortungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerungsinformation für die einzelnen Fahrzeuge enthaltene Zielpunkte jeweils in Form ihrer streckenbezogenen Linienkoordinaten oder einer aus diesen abgeleiteten Größe und ihrer geographischen Koordinaten auf die Fahrzeuge übertragen werden.7. Location system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the control information for the individual Vehicles contain target points in the form of their route-related line coordinates or one of these derived size and their geographic coordinates on the Vehicles are transmitted. 8. Ortungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur streckenunabhängigen Ermittlung der geographischen Positionen Satellitennavigations-, Funknavigations- oder Trägheitsnavigationseinrichtungen sind. 8. Location system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the facilities for route-independent Determination of the geographic positions of satellite navigation, Radio navigation or inertial navigation devices are.   9. Ortungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streckenunabhängig ermittelten geographischen Positionen zur ortsfesten Steuerstelle übertragen werden.9. Location system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the route-independently determined transmit geographic positions to the fixed control station will.