EP3321147A1 - Verfahren zum erkennen eines verlaufs von schienen - Google Patents

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Publication number
EP3321147A1
EP3321147A1 EP16197867.1A EP16197867A EP3321147A1 EP 3321147 A1 EP3321147 A1 EP 3321147A1 EP 16197867 A EP16197867 A EP 16197867A EP 3321147 A1 EP3321147 A1 EP 3321147A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pattern
rails
objects
rail vehicle
course
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16197867.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ruprecht Anz
Florian Feile
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP16197867.1A priority Critical patent/EP3321147A1/de
Publication of EP3321147A1 publication Critical patent/EP3321147A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/06—Indicating or recording the setting of track apparatus, e.g. of points, of signals

Definitions

  • the invention relates to a method, an arrangement and a device for detecting a course of rails.
  • a rail vehicle is to be guided by its rail vehicle driver. It is possible to relieve the rail vehicle driver by sensors for detecting an environment of the rail vehicle.
  • a collision warning system for trams which includes a camera and a radar sensor.
  • a course and thus a trajectory of rails to be driven to recognize directly, from which again a danger space is determined, is searched in the radar sensor for any existing obstacles.
  • a location of the tram by using a global navigation satellite system are usually carried out only limited.
  • a method for detecting obstacles of rail vehicles that travel a certain distance is from the document DE 197 46 970 A1 known.
  • an on-board computer is used for the storage of route data.
  • Track data stores coordinates of points that are centered between rails at specific intervals. These points are targeted by a vehicle sensor, wherein a sensor signal is inter alia dependent on a track curvature.
  • a railable by a rail vehicle track comprises two side by side parallel and thus arranged rails.
  • objects are arranged, usually fastened, next to at least one of the rails at a relevant point before the start of a section, for example a curve whose course can be recognized Objects are arranged in front of the route ahead in accordance with a pattern defined for the respective route section adjacent to the at least one rail of the track.
  • the course of the route section can be indirectly recognized by an arrangement of objects of the pattern.
  • at least one object of the pattern is located to the left of the two rails of the track, between the two rails or to the right of the two rails. This may mean that all objects of a pattern are located to the left of the two rails, between the two rails or to the right of the two rails. It is also possible that objects of a pattern are arranged on the left of the rails and between the rails, between the rails and on the right of the rails, to the left and right of the rails or to the left of the rails, between the rails and to the right of the rails.
  • Such a pattern of objects can be easily recognized by at least one sensor which is arranged on a rail vehicle.
  • a detection range of the at least one sensor is oriented in the direction of travel of the rail vehicle.
  • the objects are embodied as triangular mirrors and thus as so-called triple mirrors which can be easily recognized, for example, by at least one sensor embodied as a radar sensor.
  • a shape or type of a respective pattern and thus a shape of the arrangement of the objects for the respective pattern, is defined by the shape of the section of road ahead to be traveled.
  • a certain shape after which the objects of the pattern are arranged to announce a certain type and thus a specific course of a link before the start of this section.
  • a route section as a curve for example. Left or right curve, be formed.
  • a direction of a curve as well as a radius as a parameter of this section designed as a curve is to be indicated by a respective pattern.
  • a section designed as a gradient or gradient is likewise to be defined by a respectively defined shape of the pattern formed from the objects. It is possible that the respective pattern also indicates a percentage value as a parameter for the slope or the slope as an example of a route section.
  • a certain type of pattern is provided for a certain type of track sections.
  • the objects arranged on the track for example, between the rails according to a respectively defined pattern, which are easily recognizable for the at least one sensor, are used in an embodiment for orientation and / or location of the rail vehicle, for example a train.
  • At least one object of a pattern to an actuator, for example a switch.
  • the at least one object moves in accordance with a movement of the actuator, whereby, for example, a current position of the switch or a position of a trained as a railway signal actuator is always present.
  • At least one operating parameter of the rail vehicle eg. Its speed to automatically adapt to the announced by the pattern course of the section and in design automatically trigger a braking.
  • the method, the arrangement and the device for detecting the course of rails in combination with a sensor-based collision warning for the rail vehicle to use are different sensors, for example.
  • a radar sensor, a laser sensor or a camera to use which are used anyway for an automatic system for collision warning.
  • the at least one sensor of the arrangement and of the device is, for example, designed as a radar sensor, with which patterns of objects can be seen well even in the dark and / or in a tunnel.
  • the arrangement, the device and the method are furthermore for a fully automatic rail vehicle, For example, a subway or a tram to use without train driver.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a track that includes two rails 2, 4, which are arranged parallel to each other and are driven by a here designed as a tram rail vehicle 6.
  • at least one sensor 8 for detecting an environment of the rail vehicle 6 is arranged here at a front side of the rail vehicle 6 in its direction of travel.
  • the rail vehicle 6 comprises a control device 10, which is designed for controlling and thus for controlling and / or regulating an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first pattern 12 of here three objects 14 is arranged between the two rails 2, 4, these three objects 14 being designed as identically formed triangular mirrors which are referred to as triple mirrors.
  • the at least one sensor 8 and the control device 10 as components of the rail vehicle 6 and the pattern 12 of the three objects 14 are formed as components of the first embodiment of the inventive arrangement 16.
  • FIG. 1 also shows detection areas 18 of the at least one sensor 8.
  • the at least one sensor 8 and the control device 10 are also formed as components of the device according to the invention.
  • the rails 2, 4 lying ahead and the pattern 12 from the objects 14 are detected by the at least one sensor 8.
  • a shape of the pattern 12 defined by an arrangement of the objects 14 within the pattern 12 is analyzed and identified by the controller 10.
  • the shape of the pattern 12 also describes and / or defines a shape of a route section which, for example, is arranged directly after the pattern 12 in the direction of travel of the rail vehicle 6.
  • the pattern 12 is detected by the at least one sensor 8 and evaluated and / or detected by the control unit 10, the type of course of the track section following the pattern 12 is automatically derived from the control device 10 taking into account the rules.
  • the detected and analyzed pattern 12 may also provide information as to the distance behind the pattern 12 of the preceding stretch.
  • control device 10 comprises a database in which different patterns are already predefined.
  • a respective pattern 12 is to be identified with the control device 10 by comparison with the patterns from the database and, in turn, the course of the track section of the rails 2, 4 derived therefrom.
  • FIG. 2a shows a trained as a right turn section 22, which is formed from the two rails 2, 4.
  • a second example of a pattern 20 is arranged at the beginning of this section 22 between the rails 2, 4, the in FIG. 2b is shown in detail.
  • This second pattern 20 likewise includes an arrangement of three objects 21 here.
  • FIG. 3a is another example of a section 24 of the two rails 2, 4 shown schematically.
  • a third example of a pattern 26 is arranged between the rails 2, 4, which in FIG. 3b is shown enlarged and includes three objects 27.
  • the objects 21, 27 of the respective patterns 20, 26 are arranged in accordance with a profile of a spline function and thus according to a profile of an n-th degree polynomial. Since the objects 21, 27 are of uniform shape and have a uniform, normalized size, it can be seen by the at least one sensor 8 of the rail vehicle 6 how far a respective pattern 20, 26 is away from a respectively current position of the rail vehicle 6. In addition, it is furthermore provided that a virtual coordinate system is provided for each pattern 20, 26, on the basis of which, and taking into account the uniform size of the objects 21, 27, a n-th degree polynomial respectively represented by the pattern 20, 26 is uniquely identified. Thus, a rule for defining a respective pattern 20, 26 by the n-th degree polynomial will be described here.
  • the above-presented patterns 12, 20, 26 each comprise three objects 14, 21, 27, which are arranged one behind the other in the direction of travel of the rail vehicle 6 and according to a respective polynomial n-th degree, wherein the objects 14, 21, 27 each along a through the polynomial defined mathematical curve are arranged, wherein in the case of a formed as a curve track section 22, 24 of the course of the mathematical curve, which is described by the polynomial, the course of the track section 22, 24, the respective pattern 12, 20, 26 follows, at least in sections.
  • the fourth example of the pattern 28 is both in FIG. 4a as well as in FIG. 4b shown schematically.
  • This pattern 30 is arranged here on a switch 32 as an actuator for rails 36, 38 and 40, 42 to be traveled.
  • a first, designed here as a right turn section 48 or a second formed as a left turn section 50 is defined for the approaching rail vehicle.
  • the first route section 48 extends along the rails 36, 38 and the second route section 50 extends along the rails 40, 42.
  • the pattern 30 arranged on the switch 32 comprises a first object 44 arranged fixedly between the rails 36, 38 or 40, 42 and designed as a cusp mirror.
  • a second object 46 of the pattern 30, also embodied as a cusp mirror, is here as if through a Double arrow 52 in FIG. 4a indicated, movably connected to a switch tongue of the switch 32.
  • FIG. 4a predetermined by the current position of the switch 32 for the rail vehicle 6 a ride along the first trained as a right-hand stretch section 48, which is indicated here by an arrow 54.
  • This first section 48 is determined by the current position of the two objects 44, 46 of the pattern 32 relative to each other, wherein it is provided that the second object 46 is arranged in the direction of travel of the rail vehicle 6 behind the first object 44, also to the right of the first object 44 is arranged.
  • the second object 46 is arranged after switching the switch 32 in the direction of travel of the rail vehicle 6 to the left of the first object 44.
  • the second link formed as a link section 50 is given, which in FIG. 4b indicated by an arrow 56.
  • the here triangular objects 14, 21, 27, 44, 46 are formed as a triple mirror and usually for at least one sensor 8 designed as a radar sensor clearly visible. If the at least one sensor 8 of the rail vehicle 6 is embodied as a laser sensor, well-recognizable objects 14, 21, 27, 44, 46 are to be used for this, which may have a different shape and / or to represent a respective pattern 12, 20, 26, 30 have different colors.
  • At least one object 14, 21, 27, 44, 46 of a pattern 12, 20, 26, 30 on the left of the two rails 2, 4, 36, 38, 40, 42, between the two rails 2, 4, 36, 38th , 40, 42 or right of both rails 2, 4, 36, 38, 40, 42 are arranged.
  • FIGS. 1 . 2 . 3 . 4 Embodiments presented are all objects 14, 21, 27, 44, 46 of a pattern 12, 20, 26, 30 between the two rails 2, 4, 36, 38, 40, 42.
  • a pattern 12 is arranged in each case in front of the track section 22, 24, 48, 50 next to at least one of the two rails 2, 4, 36, 38, 40, 42 , 20, 26, 30 a rule for the arrangement of the objects 14, 21, 27, 44, 46 taken into account.
  • different rules are to be considered.
  • a respective course of the route section 22, 24, 48, 50 is, inter alia, by a number of the objects 14, 21, 27, 44, 46, a shape of the pattern 12, 20, 26, 30, which, for example, an n-th degree polynomial corresponds, and possibly a relative distance of the objects 14, 21, 27, 44, 46 within the pattern 12, 20, 26, 30 to each other and / or described.
  • a size of the objects 14, 21, 27, 44, 46 is usually normalized, taking into account a normalized size of the objects 14, 21, 27, 44, 46 of a respective pattern 12, 20, 26, 30 positions that the Objects 14, 21, 27, 44, 46 within the respective pattern 12, 20, 26, 30 relative to each other, are recognized, and the respective pattern 12, 20, 26, 30 is identified.
  • Information about an arrangement or sequence of the patterns 12, 20, 26, 30 along at least one route section 22, 24, 48, 50 of rails 2, 4, 36, 38, 40, 42 to be traveled are known and stored in a database.
  • a current position of the rail vehicle 6 is determined on the basis of the previously recorded during a trip pattern 12, 20, 26, 30 by comparison with information about patterns 12, 20, 26, 30 from the database.
  • At least one operating parameter of the rail vehicle 6, for example its speed, is adapted to it after a course of the preceding track section 22, 24, 48, 50 recognized on the basis of a pattern 12, 20, 26, 30.
  • the at least one sensor 8 of the rail vehicle 6 is adapted to the objects 14, 21, 27, 44, 46 by eventual emission, but at least by receiving signals from electromagnetic waves from the objects 14, 21, 27, 44, 46 emitted, for example, are reflected, to detect, with a detection range 18 of the at least one sensor 8 is oriented in the direction of travel of the rail vehicle 6.
  • This at least one sensor 8 is designed as a radar sensor, laser sensor (lidar) and / or camera.
  • At least one object 14, 21, 27, 44, 46 of a pattern 30 is fixedly arranged between the rails 36, 38, 40, 42 and / or with an actuator, for example a switch or a railway signal for the rails 36, 38 , 40, 42 movably connected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Verlaufs eines vorausliegenden Streckenabschnitts von Schienen (2, 4), die von einem Schienenfahrzeug (6) befahren werden, bei dem vor dem zu erkennenden Streckenabschnitt neben mindestens einer der Schienen (2, 4) Objekte (14) nach einem von dem Verlauf abhängigen Muster (12) angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Muster (12) von mindestens einem an dem Schienenfahrzeug (6) angeordneten Sensor (8) erfasst und der Verlauf des vorausliegenden Streckenabschnitts erkannt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Anordnung und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Verlaufs von Schienen.
    • Stand der Technik
  • Ein Schienenfahrzeug ist durch dessen Schienenfahrzeugführer zu führen. Dabei ist es möglich, den Schienenfahrzeugführer durch Sensoren zum Erfassen eines Umfelds des Schienenfahrzeugs zu entlasten.
  • So ist ein Kollisionswarnsystem für Straßenbahnen bekannt, das eine Kamera sowie einen Radarsensor umfasst. Dabei ist mit der Kamera ein Verlauf und somit eine Trajektorie von zu befahrenden Schienen direkt zu erkennen, woraus wiederum ein Gefahrenraum bestimmt wird, in dem mit dem Radarsensor nach eventuell vorhandenen Hindernissen gesucht wird. Somit kann u. a. entlang von Kurven erkannt werden, ob sich im Gefahrenraum ein Hindernis befindet oder nicht. Allerdings ist hierbei zu berücksichtigen, dass bspw. bei einer Fahrt durch einen Tunnel der Verlauf der Schienen durch die Kamera nicht oder nur unvollständig erkannt werden kann. In diesem Fall kann auch eine Ortung der Straßenbahn durch Nutzung eines globalen Navigationssatellitensystems üblicherweise nur eingeschränkt durchgeführt werden.
  • Ein Verfahren zur Erkennung von Hindernissen von Schienenfahrzeugen, die eine bestimmte Strecke befahren, ist aus der Druckschrift DE 197 46 970 A1 bekannt. Hierzu wird ein Bordrechner zur Speicherung von Streckendaten verwendet. Als Streckendaten werden Koordinaten von Punkten gespeichert, die mittig zwischen den Schienen in bestimmten Abständen liegen. Diese Punkte werden von einem Fahrzeugsensor anvisiert, wobei ein Sensorsignal unter anderem abhängig von einer Gleiskrümmung ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren, eine Anordnung und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausführungsformen des Verfahrens, der Anordnung und der Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung.
  • Ein von einem Schienenfahrzeug befahrbares Gleis umfasst zwei nebeneinander parallel verlaufende und somit angeordnete Schienen. Zur Realisierung des Verfahrens sowie der Anordnung, die in Ausgestaltung die vorgestellte Vorrichtung umfasst, sind neben mindestens einer der Schienen an einem relevanten Punkt vor Beginn eines Streckenabschnitts, bspw. einer Kurve, dessen Verlauf zu erkennen ist, Objekte angeordnet, üblicherweise befestigt, wobei diese Objekte vor dem vorausliegenden Streckenabschnitt gemäß einem für den jeweiligen Streckenabschnitt definierten Muster neben der mindestens einen Schiene des Gleises angeordnet sind.
  • Somit ist der Verlauf des Streckenabschnitts durch eine Anordnung von Objekten des Musters indirekt zu erkennen. Üblicherweise ist mindestens ein Objekt des Musters links von den beiden Schienen des Gleises, zwischen den beiden Schienen oder rechts von den beiden Schienen angeordnet. Dies kann bedeuten, dass sämtliche Objekte eines Musters links der beiden Schienen, zwischen den beiden Schienen oder rechts von den beiden Schienen angeordnet sind. Weiterhin ist möglich, dass Objekte jeweils eines Musters links der Schienen und zwischen den Schienen, zwischen den Schienen und rechts der Schienen, links und rechts der Schienen oder links der Schienen, zwischen den Schienen sowie rechts der Schienen angeordnet sind.
  • Ein derartiges Muster aus Objekten ist durch mindestens einen Sensor, der an einem Schienenfahrzeug angeordnet ist, gut zu erkennen. Dabei ist ein Erfassungsbereich des mindestens einen Sensors in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs orientiert.
  • In Ausgestaltung sind die Objekte als dreieckige Spiegel und somit als sogenannte Tripelspiegel ausgebildet, die bspw. von mindestens einem als Radarsensor ausgebildeten Sensor gut zu erkennen sind.
  • In der Regel ist eine Form oder Art eines jeweiligen Musters und somit eine Form der Anordnung der Objekte für das jeweilige Muster durch die Form des zu befahrenden vorausliegenden Streckenabschnitts definiert. Somit ist durch eine bestimmte Form, nach der die Objekte des Musters angeordnet sind, eine bestimmte Art und somit ein bestimmter Verlauf eines Streckenabschnitts vor Beginn dieses Streckenabschnitts anzukündigen.
  • Dabei kann ein Streckenabschnitt als Kurve, bspw. Links- oder Rechtskurve, ausgebildet sein. Somit ist durch ein jeweiliges Muster eine Richtung einer Kurve sowie eines Radius als Parameter dieses als Kurve ausgebildeten Streckenabschnitts anzugeben. Ein als Gefälle oder Steigung ausgebildeter Streckenabschnitt ist ebenfalls durch eine hierfür jeweils definierte Form des aus den Objekten gebildeten Musters zu definieren. Dabei ist möglich, dass das jeweilige Muster auch einen prozentualen Wert als Parameter für das Gefälle oder die Steigung als Beispiel eines Streckenabschnitts angibt. In Ausgestaltung ist für eine bestimmte Art von Streckenabschnitten eine bestimmte Art von Mustern vorgesehen.
  • Die an dem Gleis bspw. zwischen den Schienen gemäß einem jeweils definierten Muster angeordneten Objekte, die für den mindestens einen Sensor gut zu erkennen sind, werden in Ausgestaltung zur Orientierung und/oder Ortung des Schienenfahrzeugs, bspw. eines Zugs, verwendet. Hierdurch ist möglich, Informationen aus einem bereits vorhandenen System zur Bestimmung des Orts des Schienenfahrzeugs, wobei dieses System bspw. auf einer Balisentechnik und/oder einer Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen beruht, zu plausibilisieren.
  • Da für ein Schienennetz eine Reihenfolge einzelner Muster vor Streckenabschnitten sowie Abstände zwischen den Mustern bekannt ist, sind Informationen hierüber in einer Datenbank zu hinterlegen. Dabei werden in Ausgestaltung in der Datenbank hinterlegte Informationen mit einer während einer Fahrt erfassten Reihenfolge von Mustern sowie von Abständen zwischen den Mustern verglichen. Durch diese Maßnahme ist u. a. möglich, Manipulationen durch Saboteure oder Vandalen zu erkennen, sofern ein Muster manipuliert und/oder beschädigt worden ist.
  • In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, mindestens ein Objekt eines Musters an einem Aktuator, bspw. einer Weiche, zu befestigen. Dabei bewegt sich das mindestens eine Objekt entsprechend einer Bewegung des Aktuators, wodurch bspw. eine aktuelle Position der Weiche oder eine Stellung eines als Eisenbahnsignal ausgebildeten Aktuators jeweils aktuell darzustellen ist.
  • Außerdem ist möglich, dass durch eine bestimmte Kombination und somit Anordnung von Objekten eines Musters mindestens ein Betriebsparameter des Schienenfahrzeugs, bspw. dessen Geschwindigkeit, automatisch an den durch das Muster angekündigten Verlauf des Streckenabschnitts anzupassen und in Ausgestaltung automatisch eine Bremsung auszulösen ist.
  • In weiterer Ausgestaltung sind das Verfahren, die Anordnung sowie die Vorrichtung zum Erkennen des Verlaufs von Schienen in Kombination mit einer sensorbasierten Kollisionswarnung für das Schienenfahrzeug einzusetzen. Hierbei sind unterschiedliche Sensoren, bspw. ein Radarsensor, ein Lasersensor oder eine Kamera, zu verwenden, die ohnehin für ein automatisches System zur Kollisionswarnung eingesetzt werden.
  • Durch Erkennen des Verlaufs der Schienen im Rahmen des vorgestellten Verfahrens ist es möglich, Sensoren zur Kollisionswarnung in Richtung des Verlaufs eines jeweiligen Streckenabschnitts gezielt zu orientieren, wodurch etwaige Hindernisse entlang des Streckenabschnitts besser zu erkennen sind.
  • Der mindestens eine Sensor der Anordnung sowie der Vorrichtung ist bspw. als Radarsensor ausgebildet, mit dem Muster aus Objekten auch bei Dunkelheit und/oder in einem Tunnel gut zu erkennen sind. Die Anordnung, die Vorrichtung und das Verfahren sind weiterhin für ein vollautomatisches Schienenfahrzeug, bspw. eine Untergrundbahn oder eine Straßenbahn, ohne Schienenfahrzeugführer einzusetzen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem ersten Beispiel für ein Muster sowie eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • Figur 2
    zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Beispiel für ein Muster.
    Figur 3
    zeigt in schematischer Darstellung ein drittes Beispiel für ein Muster.
    Figur 4
    zeigt ein viertes Beispiel für ein Muster in unterschiedlichen Stellungen.
  • Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Gleis, das zwei Schienen 2, 4 umfasst, die zueinander parallel angeordnet sind und von einem hier als Straßenbahn ausgebildeten Schienenfahrzeug 6 befahren werden. Dabei ist hier an einer Vorderseite des Schienenfahrzeugs 6 in dessen Fahrtrichtung mindestens ein Sensor 8 zum Erfassen eines Umfelds der Schienenfahrzeugs 6 angeordnet. Weiterhin umfasst das Schienenfahrzeug 6 ein Kontrollgerät 10, das zum Kontrollieren und somit zum Steuern und/oder zum Regeln einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Außerdem zeigt Figur 1, dass zwischen den beiden Schienen 2, 4 ein erstes Muster 12 aus hier drei Objekten 14 angeordnet ist, wobei diese drei Objekte 14 als identisch ausgebildete dreieckige Spiegel, die als Tripelspiegel bezeichnet werden, ausgebildet sind.
  • Der mindestens eine Sensor 8 und das Kontrollgerät 10 als Komponenten des Schienenfahrzeugs 6 sowie das Muster 12 aus den drei Objekten 14 sind als Komponenten der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 16 ausgebildet. Figur 1 zeigt auch Erfassungsbereiche 18 des mindestens einen Sensors 8. Weiterhin sind der mindestens eine Sensor 8 und das Kontrollgerät 10 auch als Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet.
  • Bei einer Fahrt des Schienenfahrzeugs 6 werden die vorausliegenden Schienen 2, 4 sowie das Muster 12 aus den Objekten 14 durch den mindestens einen Sensor 8 erfasst. Eine Form des Musters 12, das durch eine Anordnung der Objekte 14 innerhalb des Musters 12 definiert ist, wird durch das Kontrollgerät 10 analysiert sowie identifiziert. Weiterhin wird durch die Form des Musters 12 auch eine Form eines Streckenabschnitts, der in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 6 bspw. unmittelbar nach dem Muster 12 angeordnet ist, beschrieben und/oder definiert. Hierbei ist es möglich, dass für die Form und somit eine Art der Anordnung der Objekte 14 Regeln definiert sind. Sofern das Muster 12 durch den mindestens einen Sensor 8 erfasst und durch das Kontrollgerät 10 ausgewertet und/oder erkannt wird, wird die Art des Verlaufs des dem Muster 12 nachfolgenden Streckenabschnitts unter Berücksichtigung der Regeln von dem Kontrollgerät 10 automatisch abgeleitet. Das erfasste und analysierte Muster 12 kann auch eine Information dazu geben, in welcher Entfernung hinter dem Muster 12 der vorausliegende Streckenabschnitt liegt.
  • Alternativ oder ergänzend ist möglich, dass das Kontrollgerät 10 eine Datenbank umfasst, in der unterschiedliche Muster bereits vordefiniert sind. Somit ist ein jeweiliges Muster 12 mit dem Kontrollgerät 10 durch Vergleich mit den Mustern aus der Datenbank zu identifizieren und daraus wiederum der Verlauf des Streckenabschnitts der Schienen 2, 4 abzuleiten.
  • Figur 2a zeigt einen als Rechtskurve ausgebildeten Streckenabschnitt 22, der aus den zwei Schienen 2, 4 gebildet ist. Dabei ist zu Beginn dieses Streckenabschnitts 22 zwischen den Schienen 2, 4 ein zweites Beispiel eines Musters 20 angeordnet, das in Figur 2b detailliert dargestellt ist. Dieses zweite Muster 20 umfasst hier ebenfalls eine Anordnung aus drei Objekten 21.
  • In Figur 3a ist ein weiteres Beispiel für einen Streckenabschnitt 24 aus den zwei Schienen 2, 4 schematisch dargestellt. Zu Beginn dieses Streckenabschnitts 24 ist ein drittes Beispiel eines Musters 26 zwischen den Schienen 2, 4 angeordnet, das in Figur 3b vergrößert dargestellt ist und drei Objekte 27 umfasst.
  • Dabei sind in beiden Fällen die Objekte 21, 27 der jeweiligen Muster 20, 26 gemäß einem Verlauf einer Spline-Funktion und somit gemäß einem Verlauf eines Polynoms n-ten Grads angeordnet. Da die Objekte 21, 27 einheitlich geformt sind sowie eine einheitliche, normierte Größe aufweisen, ist durch den mindestens einen Sensor 8 des Schienenfahrzeugs 6 zu erkennen, wie weit ein jeweiliges Muster 20, 26 von einer jeweils aktuellen Position des Schienenfahrzeugs 6 entfernt ist. Außerdem ist weiterhin vorgesehen, dass für jedes Muster 20, 26 ein virtuelles Koordinatensystem vorgesehen ist, auf Grundlage dessen sowie unter Berücksichtigung der einheitlichen Größe der Objekte 21, 27 ein jeweils durch das Muster 20, 26 dargestelltes Polynom n-ten Grads eindeutig identifiziert wird. Somit wird hier eine Regel zur Definition eines jeweiligen Musters 20, 26 durch das Polynom n-ten Grades beschrieben.
  • Die voranstehend vorgestellten Muster 12, 20, 26 umfassen jeweils drei Objekte 14, 21, 27, die in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 6 hintereinander und gemäß eines jeweiligen Polynoms n-ten Grads angeordnet sind, wobei die Objekte 14, 21, 27 jeweils entlang einer durch das Polynom definierten mathematischen Kurve angeordnet sind, wobei im Fall eines als Kurve ausgebildeten Streckenabschnitts 22, 24 der Verlauf der mathematischen Kurve, die durch das Polynom beschrieben wird, dem Verlauf des Streckenabschnitts 22, 24, der auf das jeweilige Muster 12, 20, 26 folgt, zumindest abschnittsweise entsprechen kann.
  • Das vierte Beispiel des Musters 28 ist sowohl in Figur 4a als auch in Figur 4b schematisch dargestellt. Dieses Muster 30 ist hier an einer Weiche 32 als Aktuator für zu befahrende Schienen 36, 38 bzw. 40, 42 angeordnet. Durch eine jeweils aktuelle Stellung der Weiche 32 wird für das darauf zufahrende Schienenfahrzeug ein erster, hier als Rechtskurve ausgebildeter Streckenabschnitt 48 oder ein zweiter als Linkskurve ausgebildeter Streckenabschnitt 50 definiert. Dabei erstreckt sich der erste Streckenabschnitt 48 entlang der Schienen 36, 38 und der zweite Streckenabschnitt 50 entlang der Schienen 40, 42.
  • Das an der Weiche 32 angeordnete Muster 30 umfasst hier ein erstes zwischen den Schienen 36, 38 bzw. 40, 42 ortsfest angeordnetes, als Tripelspiegel ausgebildetes Objekt 44. Ein zweites, ebenfalls als Tripelspiegel ausgebildetes Objekt 46 des Musters 30 ist hier, wie durch einen Doppelpfeil 52 in Figur 4a angedeutet, mit einer Weichenzunge der Weiche 32 bewegbar verbunden.
  • Dabei wird in Figur 4a durch die aktuelle Stellung der Weiche 32 für das Schienenfahrzeug 6 eine Fahrt entlang des ersten als Rechtskurve ausgebildeten Streckenabschnitt 48 vorgegeben, was hier durch einen Pfeil 54 angedeutet ist. Dieser erste Streckenabschnitt 48 wird durch die aktuelle Stellung der beiden Objekte 44, 46 des Musters 32 relativ zueinander bestimmt, wobei hier vorgesehen ist, dass das zweite Objekt 46 das in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 6 hinter dem ersten Objekt 44 angeordnet ist, zudem auch rechts von dem ersten Objekt 44 angeordnet ist.
  • Bei einer zweiten Stellung der Weiche 32, wie anhand von Figur 4b schematisch dargestellt, ist das zweite Objekt 46 nach Umstellen der Weiche 32 in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 6 links neben dem ersten Objekt 44 angeordnet. Somit wird aufgrund der aktuellen Stellung der Weiche 32 für die weitere Fahrt des Schienenfahrzeugs 6 der zweite als Linkskurve ausgebildete Streckenabschnitt 50 vorgegeben, was in Figur 4b durch einen Pfeil 56 angedeutet ist.
  • Die hier dreieckigen Objekte 14, 21, 27, 44, 46 sind als Tripelspiegel ausgebildet und üblicherweise für mindestens einen als Radarsensor ausgebildeten Sensor 8 gut zu erkennen. Falls der mindestens eine Sensor 8 des Schienenfahrzeugs 6 als Lasersensor ausgebildet ist, sind hierfür gut erkennbare Objekte 14, 21, 27, 44, 46 einzusetzen, die zur Darstellung eines jeweiligen Musters 12, 20, 26, 30 eventuell eine andere Form und/oder unterschiedliche Farben aufweisen.
  • Somit werden für unterschiedliche Streckenabschnitte 22, 24, 48, 50 unterschiedliche Arten des Verlaufs vorgesehen, wobei vor dem zu erkennenden Streckenabschnitt 22, 24, 48, 50 neben mindestens einer der zueinander parallelen Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42 eines Gleises Objekte 14, 21, 27, 44, 46 nach einem von dem jeweilige Verlauf des Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 abhängigen oder definierten Muster 12, 20, 26, 30 angeordnet sind. Ein jeweiliges Muster 12, 20, 26, 30 wird durch den mindestens einen an dem Schienenfahrzeug 6 angeordneten Sensor 8 erfasst und der Verlauf des vorausliegenden Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 automatisch erkannt. Eine jeweilige Anordnung der Objekte 14, 21, 27, 44, 46 ist von dem nachfolgenden Streckenabschnitt 22, 24, 48, 50 abhängig. Üblicherweise ist mindestens ein Objekt 14, 21, 27, 44, 46 eines Musters 12, 20, 26, 30 links der beiden Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42, zwischen den beiden Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42 oder rechts beider Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42 angeordnet. In den anhand der vorgestellten Figuren 1, 2, 3, 4 vorgestellten Ausführungsformen sind sämtliche Objekte 14, 21, 27, 44, 46 eines Musters 12, 20, 26, 30 zwischen den beiden Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42.
  • Zur Beschreibung eines Verlaufs des jeweils zu befahrenden Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 wird für ein jeweils vor dem Streckenabschnitt 22, 24, 48, 50 neben mindestens einer der beiden Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42 angeordnetes Muster 12, 20, 26, 30 eine Regel für die Anordnung der Objekte 14, 21, 27, 44, 46 berücksichtigt. Für unterschiedliche Verläufe von Streckenabschnitten 22, 24, 48, 50 sind unterschiedliche Regeln zu berücksichtigen. Ein jeweiliger Verlauf des Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 ist u. a. durch eine Anzahl der Objekte 14, 21, 27, 44, 46, eine Form des Musters 12, 20, 26, 30, die bspw. einem Polynom n-ten Grads entspricht, und ggf. einem relativen Abstand der Objekte 14, 21, 27, 44, 46 innerhalb des Musters 12, 20, 26, 30 zueinander dargestellt und/oder beschrieben.
  • Eine Größe der Objekte 14, 21, 27, 44, 46 ist in der Regel normiert, wobei unter Berücksichtigung einer normierten Größe der Objekte 14, 21, 27, 44, 46 eines jeweiligen Musters 12, 20, 26, 30 Positionen, die die Objekte 14, 21, 27, 44, 46 innerhalb des jeweiligen Musters 12, 20, 26, 30 relativ zueinander aufweisen, erkannt werden und das jeweilige Muster 12, 20, 26, 30 identifiziert wird.
  • In Ausgestaltung wird durch das jeweilige Muster 12, 20, 26, 30 eine Kurve und somit deren Richtung und Radius, eine Steigung oder ein Gefälle mit einer prozentualen Ausgabe der Steigerung oder des Gefälles als Parameter des vorausliegenden Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 angekündigt.
  • Informationen zu einer Anordnung oder Abfolge der Muster 12, 20, 26, 30 entlang mindestens eines Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 von zu befahrenden Schienen 2, 4, 36, 38, 40, 42 sind bekannt und in einer Datenbank gespeichert. Eine aktuelle Position des Schienenfahrzeugs 6 wird anhand der während einer Fahrt bislang erfassten Muster 12, 20, 26, 30 durch Vergleich mit Informationen über Muster 12, 20, 26, 30 aus der Datenbank ermittelt wird.
  • Mindestens ein Betriebsparameter des Schienenfahrzeugs 6, bspw. dessen Geschwindigkeit, wird nach einem aufgrund eines Musters 12, 20, 26, 30 erkannten Verlaufs des vorausliegenden Streckenabschnitts 22, 24, 48, 50 an diesen angepasst.
  • Der mindestens eine Sensor 8 des Schienenfahrzeugs 6 ist dazu ausgebildet, die Objekte 14, 21, 27, 44, 46 durch eventuelles Aussenden, jedoch zumindest durch Empfangen von Signalen aus elektromagnetischen Wellen, die von den Objekte 14, 21, 27, 44, 46 ausgestrahlt bspw. reflektiert werden, zu erfassen, wobei ein Erfassungsbereich 18 des mindestens einen Sensors 8 in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 6 orientiert ist. Dieser mindestens eine Sensor 8 ist als Radarsensor, Lasersensor (Lidar) und/oder Kamera ausgebildet.
  • In Ausgestaltung ist mindestens ein Objekt 14, 21, 27, 44, 46 eines Musters 30 zwischen den Schienen 36, 38, 40, 42 ortsfest angeordnet und/oder mit einem Aktuator, bspw. einer Weiche oder einem Eisenbahnsignal für die Schienen 36, 38, 40, 42 beweglich verbunden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Erkennen eines Verlaufs eines vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) von Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42), die von einem Schienenfahrzeug (6) befahren werden, bei dem vor dem zu erkennenden Streckenabschnitt (22, 24, 48, 50) neben mindestens einer der Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42) Objekte (14, 21, 27, 44, 46) nach einem von dem Verlauf abhängigen Muster (12, 20, 26, 30) angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Muster (12, 20, 26, 30) von mindestens einem an dem Schienenfahrzeug (6) angeordneten Sensor (8) erfasst und der Verlauf des vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) erkannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Größe der Objekte (14, 21, 27, 44, 46) normiert ist, wobei unter Berücksichtigung einer normierten Größe der Objekte (14, 21, 27, 44, 46) eines jeweiligen Musters (12, 20, 26, 30) Positionen, die die Objekte (14, 21, 27, 44, 46) innerhalb des jeweiligen Musters (12, 20, 26, 30) relativ zueinander aufweisen, erkannt werden und das jeweilige Muster (12, 20, 26, 30) identifiziert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem durch das jeweilige Muster (12, 20, 26, 30) eine Kurve, eine Steigung oder ein Gefälle als vorausliegender Streckenabschnitt (22, 24, 48, 50) angekündigt wird.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem Informationen zu einer Anordnung der Muster (12, 20, 26, 30) entlang der zu befahrenden Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42) bekannt und in einer Datenbank gespeichert werden, wobei eine Position des Schienenfahrzeugs (6) anhand der während einer Fahrt bislang erfassten Muster (12, 20, 26, 30) durch Vergleich mit Informationen aus der Datenbank ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Betriebsparameter des Schienenfahrzeugs (6) nach einem erkannten Verlauf des vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) an diesen angepasst wird.
  6. Anordnung zum Erkennen eines Verlaufs eines vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) von Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42), die von einem Schienenfahrzeug (6) zu befahren sind, wobei die Anordnung (16) mehrere Objekte (14, 21, 27, 44, 46) und mindestens einen an dem Schienenfahrzeug (2, 4, 36, 38, 40, 42) angeordneten Sensor (8) umfasst, wobei vor dem zu erkennenden Streckenabschnitt (22, 24, 48, 50) neben mindestens einer der Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42) Objekte (14, 21, 27, 44, 46) nach einem von dem Verlauf abhängigen Muster (12, 20, 26, 30) angeordnet sind, wobei ein jeweiliges Muster (12, 20, 26, 30) durch den mindestens einen an dem Schienenfahrzeug (6) angeordneten Sensor (8) zu erfassen und der Verlauf des vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) zu erkennen ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die Objekte (14, 21, 27, 44, 46) als Tripelspiegel ausgebildet sind.
  8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei der mindestens ein Objekt (46) eines Musters (30) mit einem Aktuator für die Schienen (36, 38, 40, 42) beweglich verbunden ist.
  9. Vorrichtung zum Erkennen eines Verlaufs eines vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) von Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42), die von einem Schienenfahrzeug (6) zu befahren sind, wobei die Vorrichtung mindestens einen an dem Schienenfahrzeug (2, 4, 36, 38, 40, 42) anzuordnenden Sensor (8) umfasst, der dazu ausgebildet ist, Objekte (14, 21, 27, 44, 46), die vor dem zu erkennenden Streckenabschnitt (22, 24, 48, 50) neben mindestens einer der Schienen (2, 4, 36, 38, 40, 42) nach einem von dem Verlauf abhängigen Muster (12, 20, 26, 30) angeordnet sind, zu erfassen und den Verlauf des vorausliegenden Streckenabschnitts (22, 24, 48, 50) zu erkennen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der mindestens eine Sensor (8) dazu ausgebildet ist, die Objekte (14, 21, 27, 44, 46) durch Empfangen von elektromagnetischen Wellen, die von den Objekten (14, 21, 27, 44, 46) ausgestrahlt werden, zu erfassen, wobei ein Erfassungsbereich (18) des mindestens einen Sensors (8) in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (6) zu orientieren ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der der mindestens eine Sensor (8) als Radarsensor ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die ein in dem Schienenfahrzeug (6) anzuordnendes Kontrollgerät (10) aufweist, das dazu ausgebildet ist, das Muster (12) zu identifizieren.
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