EP1075996A1 - Vehicles locating method on railway tracks and railway vehicle therefor - Google Patents
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- EP1075996A1 EP1075996A1 EP00114615A EP00114615A EP1075996A1 EP 1075996 A1 EP1075996 A1 EP 1075996A1 EP 00114615 A EP00114615 A EP 00114615A EP 00114615 A EP00114615 A EP 00114615A EP 1075996 A1 EP1075996 A1 EP 1075996A1
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- B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
- B61L2205/04—Satellite based navigation systems, e.g. global positioning system [GPS]
Definitions
- the invention relates to a method for determining the actual position and location of a railway vehicle in a track network according to the preamble of claim 1, as well a railway vehicle according to the preamble of claim 7.
- the rail vehicle carries an object detection unit, one Path length measuring sensor and a rotation angle measuring unit with. By correlating the The respective position of the vehicle is determined using measurement data.
- the object of the invention is an ongoing with little technical effort Determining the position of a railway vehicle on the track path too enable the reliable and safe and for manual or automatic Control of rail operations is usable.
- the invention provides a method for determining the actual position of a railway vehicle in a track network using a computer (position calculator) won, that also for the automatic or semi-automatic management the vehicles of a track network are suitable.
- a particular problem is the calibration or calibration of the displacement sensor, its accuracy not only in terms of equipment but also due to the inevitable The wheels slip due to their drive and cornering is. There are therefore additional procedures for calibration and / or calibration of the Position measuring device provided.
- the path length measurement is possible without slippage, it can be calibrated omitted.
- An image recognition system is proposed for slip-free path length measurement, where the camera has certain objects within its aperture angle tracked.
- the camera is normal, i.e.: perpendicular to the rail path, i.e.: the sleepers and the track bed directed.
- the peculiarity of the invention also lies in the fact that an ongoing or even temporarily recording the turns (angle of rotation) that the railway vehicle on driving while cornering is not required. It does not depend on the accuracy of the angle measurement, even if one Angle of rotation measuring device is used. Rather, only the rotation rate is evaluated, This essentially means the quality of the change of direction, i.e. change of direction to the right (e.g. positive), change of direction to the left (e.g. negative) or no change of direction (zero), whereby to avoid Error messages preferably also exceed certain predefined threshold values of the change of direction are signaled and as Decision criterion for driving on a certain track that is connected to a switch, is scored. Above all, these threshold values can be predetermined by the stored route.
- the railway vehicle according to this invention is accordingly characterized by the Equipped with a special rotation angle measuring device and computer Determination of the track used by which only a qualitative and only with regard to the exceeding of limit and threshold values quantitative evaluation of the measurement signal of the rotation angle measuring device is carried out.
- the management (dispatcher) driving route set At the beginning of a certain journey of the railway vehicle, e.g. before starting the trip between two stations, the management (dispatcher) driving route set.
- the drivable routes of the rail network including the route to be traveled are stored in a computer. there it can be the central computer 30 (Fig.4).
- the central computer can with the vehicle computer installed in the railway vehicle (position computer 5) Communicate via radio 6 and exchange data.
- the position calculator 5 related; thereby avoided that interference and errors in radio transmission in the Determine the position of the vehicle and pose a security risk.
- the selected route to be traveled can be straight (Fig. 1A) or curved (Fig.1B) or contain corresponding pieces; it can also contain switches (Fig.1C and Fig.2).
- the starting point of the route is first determined. This The starting point can already be known.
- the starting point can also be determined by special fixed markings attached to the track or the rail track. These marks can be readable by hand "or by a reader attached to the vehicle.
- the data is then forwarded to the central computer and the plant management.
- the starting point can be determined by a satellite navigation system (Global Positioning System, GPS) GPS is a location procedure which communicates unidirectionally with several, in particular with several geostationary satellites and thereby determines the geographic location of the vehicle with high accuracy.This applies in particular to differential GPS (DGPS) .
- DGPS differential GPS
- the location is then recorded and stored in the position computer and If the location is recorded and stored in the position computer, the location can nevertheless be transmitted by radio — automatically, or by the vehicle driver or by call-up to the central record passed on and further evaluated there.
- the determined geographic starting position does not necessarily agree the stored location of the Schierienweg. Therefore in each of the described cases the exact geographical measuring point MP1 on the stored rail path projected perpendicular to this (normal) and on this In this way, the starting point P1 is obtained, which is to be stored in the computers 5, 30.
- Fig. 1B For example, shown in Fig. 1B that by updating the Path length measurement first position P5 'as the current position of the vehicle is determined. However, there is a position measurement by means of the GPS 12 on the Vehicle. The determined exact geographical measuring point MP2 is on the stored rail path projected perpendicular to this (normal) and on this In this way, position P5 is obtained, which is to be stored in the computers 5,30.
- the distance measuring device or the computers are re-calibrated and opened the determined position P5 is set (recalibrated).
- the railway vehicle (4) is equipped with a rotation rate meter (9), which in front of a switch (1), in particular to a predetermined output signal Zero "can be set and at least the quality preferably also records the exceeding of a predetermined quantity (threshold value) of the change in direction in the switch.
- the quality of the change in direction and gfls, and also the quantity of the change in direction is measured.
- the measured values are measured using the position computer (computer (5) of the vehicle or central computer (30)) with the specified quality of the change in direction or with the specified minimum quantity (threshold value) of the change in direction of the track sections that can be driven on in the switch.
- the direction of travel is, but not that absolute orientation of the vehicle is recorded, since an exclusively one-dimensional Distance measurement takes place.
- the Proximity switch sends its signal to the computer (position computer 5 or Central computer 30) in which the track route is stored, e.g. Central computer 30.
- the signal is transmitted to the Transfer vehicle and by means of the vehicle computer 5, the rotation rate sensor 9 activated.
- the rotation rate sensor 9 is reset to zero.
- the rotation rate sensor 9 can also be activated and reset by the respective position or route computer (5 or 30) if the computer determines that the start of the decision area E1 (point P E ) is overrun.
- a point P E is stored in the computer, which is correlated and predefined with the decision area. This is expedient or necessary if no proximity switches are installed and the decision-making process must therefore be initiated independently of an external signal coming from outside.
- Rotation rate sensor now detects in the decision area E1, the length of which, for example. and it is preferably defined in terms of route whether a change of direction takes place after the start of decision area E1 or the proximity switch, what type (quality) the change of direction is, and preferably whether the change of direction exceeds a predetermined threshold value.
- the topologically ordered route data are stored in the position or route computer (5 or 30), in particular also the curvature profile, ie the type and size of the curvature profile.
- a certain minimum value of the curvature can be specified as a threshold value. In this way it is avoided that ambiguous measurement signals from the rotation rate sensor are misinterpreted as a change in direction of the vehicle.
- the decision area E1 shown the decision between tracks 1 and 3 is pending. If the rotation rate sensor does not indicate a change in direction, this is the sign that the switch on track 1 is being traveled on. If the rotation rate sensor indicates a negative change in direction (to the left), and if this change in direction exceeds a certain size, then this is the sign that the switch is being traveled on track 3. The same procedure is now repeated in the decision area E2 or E3 as soon as the proximity sensor arranged there or the position or route computer indicate the entry into this area (point P E ).
- the railway vehicle is in a track location according to FIG. 1C a marshalling yard.
- 2 is the diagram of the associated switch control shown.
- the track system contains several turnouts 1-3. Each of the switches is through one electric drive 11 actuated and electrically controllable. By pressing the Turnouts 1 to 4 can be used.
- the vehicle has a vehicle computer 5, which is equipped with a displacement sensor 8 and a rotation rate sensor 9 is connected.
- the displacement sensor can be, for example. around a Act counter that measures the revolutions of a wheel, the revolutions of the wheel over its known diameter converted into a path length become.
- the rotation rate sensor has an inertial system, which is due to its inertia Changes in direction of the vehicle does not or only takes part to a limited extent and therefore as a reference for determining a change of direction and exceeding one Threshold can serve. A drift of the inertial system is harmless because only the quality, but not the quantity of the change of direction for that Method according to the invention is needed.
- the computer 5 is also equipped with a global positioning system 12 of the vehicle connected and can via a radio 6 (transmitter and receiver) with the stationary radio 10 (transmitter and receiver) and the central computer 30 communicate.
- the central computer 30 detects these two Impulses and their sequence (signal of the 1st coil before the signal of the second coil or vice versa) and thus wirelessly triggers the effective switching of the Rotation rate sensor 9 off when the vehicle approaches the switch 1 and thus in enters the decision area E1.
- the signal from the Wheel counter in the position computer 5 this decision area E1 assigned data (passable tracks, type and magnitude of curvature) called.
- the control can have already been controlled by the management.
- the central computer 30 with the screen 32, keyboard 31 and the driver is available Mouse 33 available. It appears on the screen 32 in booth 35 of the Dispatchers the entire track system. Depending on the goal of the As the train approaches, the dispatcher can move the route with his mouse Click the target buttons to control the corresponding switches switch.
- the adjustment can also be carried out by the driver, for example. via the driveway control panel 17 be done, which is set up on the switch and a circuit of Point machine 11 allowed by hand.
- the example Switch control11 of the switch 1 can be controlled so that the vehicle in the Track 3 arrives.
- the course setting is made visually visible to the vehicle driver e.g. by a turnout position indicator 14 with the known position symbols (cf. DE-A 44 23 316) or through the visible surface on the route board 17 and the one on it Illumination of the route.
- the vehicle has an image recognition system for slip-free path length measurement 3 with, in which the camera 2 is directed at a distance onto the rail track.
- the Camera captures individual striking objects, e.g. Thresholds that are within the Move the opening angle past the camera.
- Thresholds e.g. Thresholds that are within the Move the opening angle past the camera.
- T1 and T2 the relative position of the object is detected within the opening angle of the camera 3 and from the determined distance (S (T1-T2) and from the distance of the camera from calculates the distance traveled on the rail route using the computer.
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- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Istposition und Ortung eines
Eisenbahnfahrzeugs in einem Gleisnetz nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, sowie
ein Eisenbahnfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruch 7.The invention relates to a method for determining the actual position and location of a
Railway vehicle in a track network according to the preamble of
Das Verfahren und das Eisenbahnfahrzeug sind insoweit bekannt durch die DE 195 32 104 C1. Dabei führt das Eisenbahnfahrzeug eine Objekterkennungseinheit, einen Weglängenmeßsensor sowie eine Drehwinkelmeßeinheit mit. Durch Korrelation der Meßdaten wird die jeweilige Position des Fahrzeugs ermittelt.To this extent, the method and the railway vehicle are known from DE 195 32 104 C1. The rail vehicle carries an object detection unit, one Path length measuring sensor and a rotation angle measuring unit with. By correlating the The respective position of the vehicle is determined using measurement data.
Dieses Verfahren und die dazu erforderlichen Einrichtungen sind nicht nur aufwendig, sondern auch ungenau, da Drehwinkelmeßeinheiten in vertretbarer technischer Ausgestaltung eine unvermeidbare Drift aufweisen, die unkontrollierbar ist und das gesamte Meßergebnis verfälscht. Daher kann nicht zuverlässig festgestellt werden, an welcher auf dem Gleisweg gelegenen Position sich das Fahrzeug befindet.This process and the necessary facilities are not only complex, but also inaccurate, because rotation angle measuring units in a reasonable technical Design have an unavoidable drift that is uncontrollable and that entire measurement result falsified. Therefore it cannot be reliably determined at which position the vehicle is on the track.
Durch die DE 195 32 104 C1 und die US-PS 5 129 605 ist es auch bekannt, ein Satellitenortungssystem (GPS-Empfangsteil) an dem Fahrzeug vorzusehen.It is also known from DE 195 32 104 C1 and US Pat. No. 5,129,605 To provide satellite positioning system (GPS receiver) on the vehicle.
Abgesehen davon, daß das GP-System auch heute noch eine gewisse Ungenauigkeit aufweist, hat die Anwendung des Satellitenortungssystems auch den Nachteil, daß damit eine geodätische Position des Fahrzeugs ermittelt wird, die nicht einer Position auf dem Gleisweg entspricht. Unvermeidbar ist auch, daß das GPS stellenweise mangels Kontakt, d.h.: Radiosichtbarkeit mit allen erforderlichen Satelliten nicht funktioniert und daher zur Steuerung des Eisenbahnbetriebs nicht geeignet ist.Apart from the fact that the GP system is still a certain one today The application of the satellite positioning system also has the inaccuracy Disadvantage that a geodetic position of the vehicle is determined that not corresponds to a position on the track. It is also inevitable that the GPS in places due to lack of contact, i.e.: radio visibility with all necessary Satellite does not work and therefore does not control rail operations suitable is.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei geringem technischen Aufwand eine laufende Bestimmung der Position eines Eisenbahnfahrzeugs auf dem Gleisweg zu ermöglichen, die zuverlässig und sicher und zur manuellen oder automatischen Steuerung des Eisenbahnbetriebs verwendbar ist. The object of the invention is an ongoing with little technical effort Determining the position of a railway vehicle on the track path too enable the reliable and safe and for manual or automatic Control of rail operations is usable.
Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1.The solution results from
Das Schwergewicht dieser Erfindung liegt darauf, daß eine eindimensionale Positionsbestimmung in der durchfahrenen, rektifizierten Gleistrasse erfolgt. Die die Position auf der Erdoberfläche wird ausschließlich aus dem bekannten Gleisverlauf gewonnen, Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine geodätisch objektive zwei- oder dreidimensionale Positionsbestimmung
- zum einen nicht erforderlich ist, da für die Steuerung und Sicherheit des Zugverkehrs ausschließlich die relative Position des Fahrzeugs auf dem Gleisweg maßgebend ist,
- zum anderen aber mit erheblichen Unsicherheiten belastet ist, die mit den Sicherheitsanforderungen des Eisenbahnverkehrs nicht in Einklang zu bringen sind.
- on the one hand, this is not necessary, since only the relative position of the vehicle on the track is decisive for the control and safety of train traffic
- on the other hand, it is fraught with considerable uncertainties that cannot be reconciled with the safety requirements of rail traffic.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Istposition eines Eisenbahnfahrzeugs in einem Gleisnetz mit Hilfe eines Rechners (Positionsrechner) gewonnen, das auch für die automatische oder halbautomatische Betriebsleitung der Fahrzeuge eines Gleisnetzes geeignet ist.The invention provides a method for determining the actual position of a Railway vehicle in a track network using a computer (position calculator) won, that also for the automatic or semi-automatic management the vehicles of a track network are suitable.
Ein besonderes Problem stellt die Kalibrierung oder Eichung des Wegsensors dar, dessen Genauigkeit nicht nur apparativ sondern auch durch den unvermeidlichen Schlupf der Räder durch ihren Antrieb und durch das Befahren von Kurven bedingt ist. Es werden daher ergänzend Verfahren zur Kalibrierung und/oder Eichung des Wegmeßgeräts zur Verfügung gestellt.A particular problem is the calibration or calibration of the displacement sensor, its accuracy not only in terms of equipment but also due to the inevitable The wheels slip due to their drive and cornering is. There are therefore additional procedures for calibration and / or calibration of the Position measuring device provided.
Die Kalibrierung des Wegmeßgeräts kann erfolgen durch
- GPS,
- maschinenlesbare Markierungen (TAG's) im Schienenweg (vgl. hierzu DE 198 25 257.9),
- Erfassung, insbesondere Bilderkennung bekannter Objekte oder
- sonstige Erfassung von Punkten, deren Lage bekannt ist.
- GPS,
- machine-readable markings (TAGs) in the rail path (see DE 198 25 257.9 ),
- Acquisition, in particular image recognition of known objects or
- other acquisition of points whose location is known.
Diese Kalibrierungsverfahren können zur Festlegung der Null-Lage (des Ausgangspunktes) wie auch späterer Positionen erfolgen, insbesondere um die Auswirkungen eines Schlupfs auf die Weglängenmessung zu korrigieren.These calibration procedures can be used to determine the zero position (the starting point) as well as later positions, especially around the Correct the effects of slip on the path length measurement.
Sofern die Weglängenmessung schlupffrei möglich ist, kann ihre Kalibrierung entfallen.If the path length measurement is possible without slippage, it can be calibrated omitted.
Zur schlupffreien Weglängenmessung wird ein Bilderkennungssystem vorgeschlagen, bei dem die Kamera bestimmte Objekte innerhalb ihres Öffnungswinkels verfolgt. Dazu ist die Kamera normal, d.h.: senkrecht auf den Schienenweg, d.h.: die Schwellen und das Gleisbett gerichtet. Man macht sich zunutze, daß bei einem Eisenbahnfahrzeug der Abstand des Fahrzeugs und der an diesem befestigten Kamera von den Schwellen und dem Schienenweg während der Fahrt im wesentlichen konstant ist. Aus der in vorgegebenen Zeitabständen in sequentiellen Bildern aufgenommenen Lage eines auf dem Schienenweges erfaßten Gegenstandes, z. B. einer Schwelle. relativ zur Kamera kann die zurückgelegte Wegstrecke des Fahrzeugs ermittelt werden.An image recognition system is proposed for slip-free path length measurement, where the camera has certain objects within its aperture angle tracked. For this, the camera is normal, i.e.: perpendicular to the rail path, i.e.: the sleepers and the track bed directed. One takes advantage of the fact that one Railway vehicle the distance of the vehicle and the attached to it Camera from the sleepers and the railroad track while driving in the is essentially constant. From the sequential at given time intervals Position of an object recorded on the rail track, e.g. B. a threshold. the distance traveled can be relative to the camera of the vehicle can be determined.
Die Besonderheit der Erfindung liegt auch darin, daß eine laufende oder auch nur zeitweise Erfassung der Drehungen (Drehwinkel), die das Eisenbahnfahrzeug auf seiner Fahrt beim Durchfahren von Kurven ausführt, nicht erforderlich ist. Es kommt nicht auf die Genauigkeit der Drehwinkelmessung an, selbst wenn ein Drehwinkelmeßgerät verwandt wird. Ausgewertet wird vielmehr nur die Drehrate, Darunter wird im wesentlichen die Qualität der Richtungsänderung verstanden, also Richtungsänderung nach rechts (z.B. positiv), Richtungsänderung nach links (z.B. negativ) oder keine Richtungsänderung (null), wobei zur Vermeidung von Fehlmeldungen vorzugsweise auch noch das Überschreiten bestimmter vorgegebener Schwellwerte der Richtungsänderung signalisiert und als Entscheidungskriterium für das Befahren eines bestimmten Gleisstrangs, der sich an eine Weiche anschließt, gewertet wird. Diese Schweltwerte können vor allem durch den eingespeicherten Streckenverlauf vorgegeben sein.The peculiarity of the invention also lies in the fact that an ongoing or even temporarily recording the turns (angle of rotation) that the railway vehicle on driving while cornering is not required. It does not depend on the accuracy of the angle measurement, even if one Angle of rotation measuring device is used. Rather, only the rotation rate is evaluated, This essentially means the quality of the change of direction, i.e. change of direction to the right (e.g. positive), change of direction to the left (e.g. negative) or no change of direction (zero), whereby to avoid Error messages preferably also exceed certain predefined threshold values of the change of direction are signaled and as Decision criterion for driving on a certain track that is connected to a switch, is scored. Above all, these threshold values can be predetermined by the stored route.
Das Eisenbahnfahrzeug nach dieser Erfindung zeichnet sich demgemäß durch die Ausstattung mit einem besonderen Drehwinkelmeßgerät und Rechner zur Ermittlung des befahrenen Gleises aus, durch welche lediglich eine qualitative und nur hinsichtlich der Überschreitung von Grenz- und Schwellwerten auch eine quantitative Auswertung des Meßsignals des Drehwinkelmeßgeräts erfolgt.The railway vehicle according to this invention is accordingly characterized by the Equipped with a special rotation angle measuring device and computer Determination of the track used by which only a qualitative and only with regard to the exceeding of limit and threshold values quantitative evaluation of the measurement signal of the rotation angle measuring device is carried out.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele beschrieben.In the following the invention with reference to the examples shown in the drawing described.
Es zeigen:
Die m folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, was unter der eindimensionalen Lagebestimmung zu verstehen ist.The following described exemplary embodiments of the invention show what is to be understood under the one-dimensional orientation.
Zu Beginn einer bestimmten Fahrt des Eisenbahnfahrzeugs, z.B. vor Antritt der Fahrt
zwischen zwei Bahnhöfen, wird durch die Betriebsleitung (Disponent) die zu
befahrende Strecke festgelegt. Die befahrbaren Strecken des Gleisnetzes
einschließlich der zu befahrenden Strecke sind in einem Rechner gespeichert. Dabei
kann es sich um den Zentralrechner 30 (Fig.4) handeln. Der Zentralrechner kann mit
dem in dem Eisenbahnfahrzeug installierten Fahrzeugrechner (Positionsrechner 5)
über Funkgerät 6 kommunizieren und Daten austauschen. Vorzugsweise wird für die
Speicherung der Strecken jedoch der Positionsrechner 5 verwandt; dadurch wird
vermieden, daß Störungen und Fehler der Funkübertragung in die
Positionsbestimmung des Fahrzeugs eingehen und ein Sicherheitsrisiko darstellen.At the beginning of a certain journey of the railway vehicle, e.g. before starting the trip
between two stations, the management (dispatcher)
driving route set. The drivable routes of the rail network
including the route to be traveled are stored in a computer. there
it can be the central computer 30 (Fig.4). The central computer can with
the vehicle computer installed in the railway vehicle (position computer 5)
Communicate via radio 6 and exchange data. Preferably for the
Storage of the routes, however, the
Die ausgewählte zu befahrende Strecke kann geradlinig (Fig.1A) oder gekrümmt (Fig.1B) sein oder entsprechende Stücke enthalten; sie kann auch Weichen enthalten (Fig.1C und Fig.2).The selected route to be traveled can be straight (Fig. 1A) or curved (Fig.1B) or contain corresponding pieces; it can also contain switches (Fig.1C and Fig.2).
In jedem Falle wird zunächst der Ausgangspunkt der Fahrtstrecke festgelegt. Dieser Ausgangspunkt kann bereits bekannt sein.In any case, the starting point of the route is first determined. This The starting point can already be known.
Es kann sich z.B. um eine Signalanlage handeln, deren geographische Lage oder relative Lage zum Gleis genau bekannt ist. In diesem Falle wird der Fahrzeugführer der Betriebsleitung den bekannten Ausgangspunkt per Funk durchgeben oder bestätigen. Durch den Fahrzeugführer oder die Betriebsleitung wird sodann dieser Ausgangspunkt in den entsprechenden Rechner (5 bzw.30) eingegeben und an den jeweils anderen Rechner (5,30) übermittelt.For example, act as a signaling system, its geographical location or relative position to the track is known exactly. In this case, the driver give the management the known starting point by radio or to confirm. The driver or the management will then do this Enter the starting point in the corresponding computer (5 or 30) and send it to the each other computer (5,30) transmitted.
Der Ausgangspunkt kann auch durch besondere an dem Gleis bzw. dem Schienenweg angebrachte ortsfeste Markierungen festgelegt sein. Diese Markierungen können
von Hand" oder durch ein am Fahrzeug angebrachtes Lesegerät lesbar sein. Dem entsprechend erfolgt die Weitergabe an den Zentralrechner und die Betriebsleitung. Sofern der Ausgangspunkt nicht geographisch bekannt ist, kann der Ausgangspunkt durch ein Satellitennavigationssystem (Global Positioning System, GPS) bestimmt werden. Das GPS ist ein Ortungsverfahren, welches mit mehreren, insbesondere mit mehreren geostationären Satelliten unidirektional kommuniziert und dadurch den geographischen Aufenthaltsort des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit bestimmt. Dies gilt insbesondere für das differentielle GPS (DGPS). Der Aufenthaltsort wird sodann in dem Positionsrechner erfaßt und gespeichert und zur Bestimmung der Ausgangsposition oder aber zur Kalibrierung mit der Weglangenmessung verwandt. Wenn der Aufenthaltsort in dem Positionsrechner erfaßt und gespeichert wird, kann der Aufenthaltsort gleichwohl per Funk -automatisch, oder durch den Fahrzeugführer oder durch Abruf- an den Zentralrechner weitergegeben und dort weiter ausgewertet werden.The starting point can also be determined by special fixed markings attached to the track or the rail track. These marks can be readable by hand "or by a reader attached to the vehicle. The data is then forwarded to the central computer and the plant management. If the starting point is not known geographically, the starting point can be determined by a satellite navigation system (Global Positioning System, GPS) GPS is a location procedure which communicates unidirectionally with several, in particular with several geostationary satellites and thereby determines the geographic location of the vehicle with high accuracy.This applies in particular to differential GPS (DGPS) .The location is then recorded and stored in the position computer and If the location is recorded and stored in the position computer, the location can nevertheless be transmitted by radio — automatically, or by the vehicle driver or by call-up to the central record passed on and further evaluated there.
Die ermittelte geographische Ausgangsposition stimmt nicht notwendiger Weise mit
der eingespeicherten Lage des Schierienweges überein. Daher wird in jedem der
geschilderten Fälle der exakte geographische Meßpunkt MP1 auf den
eingespeicherten Schienenweg senkrecht zu diesem (normal) projiziert und auf diese
Weise der Ausgangspunkt P1 gewonnen, der in die Rechner 5,30 einzuspeichern ist.The determined geographic starting position does not necessarily agree
the stored location of the Schierienweg. Therefore in each of the
described cases the exact geographical measuring point MP1 on the
stored rail path projected perpendicular to this (normal) and on this
In this way, the starting point P1 is obtained, which is to be stored in the
Von diesem Ausgangspunkt aus wird nunmehr die Position des Fahrzeugs in den
Rechnern 5,30 fortgeschrieben, indem durch den Weglängenmesser 8, welcher an
dem Fahrzeug installiert ist und dessen Ausgangssignal an den Positionsrechner 5
laufend oder in bestimmten zeitlichen Abständen übermittelt wird, die auf dem Gleis
zurückgelegte Strecke gemessen und in den Rechnern 5,30 als die aktuelle Position
P2, P3 usw. des Fahrzeugs auf dem Gleisnetz gespeichert wird.From this starting point, the position of the vehicle in the
Calculators 5.30 updated by the
Dabei macht es keinen Unterschied, ob der Schienenweg geradlinig oder gekrümmt ist und/oder positiv oder negativ geneigt ist. Da der Schienenweg gespeichert ist, laßt sich durch die eindimensionale Wegmessung und Aufzeichnung die Position des Fahrzeugs auf dem eingespeicherten Schienenweg stets genau und mit absoluter Sicherheit festlegen, sofern
- zum einen zur Ausschaltung der Ungenauigkeit durch Schlupf des messenden Rades -zB. durch den Antrieb oder durch den Verzug in Kufven- in angemessenen zeitlichen oder streckenmäßigen Abstanden eine Rekalibrierung (Nacheichung) des Wegsensors 8 erfolgt,
- die Fahrtrichtung (vorwärts, rückwärts) durch Signalumkehr erfaßt wird und
- zum anderen die erforderlichen Entscheidungen an Weichen getroffen und erfaßt und als befahrene Strecke in die Rechner eingegeben bzw. gegenüber der von der Fahrleitung vorgegebenen Strecke bestätigt werden.
- on the one hand to switch off the inaccuracy by slipping the measuring wheel - eg. a recalibration (re-calibration) of the
displacement sensor 8 takes place by the drive or by the delay in Kufven at appropriate time or distance intervals, - the direction of travel (forward, backward) is detected by signal reversal and
- on the other hand, the necessary decisions are made at points and recorded and entered into the computer as the route traveled or confirmed against the route specified by the overhead line.
So wird z.B. in Fig. 1B dargestellt, daß durch Fortschreibung der
Weglängenmessung zunächst die Position P5' als aktuelle Position des Fahrzeugs
ermittelt wird. Es erfolgt jedoch ein Positionsmessung mittels des GPS 12 an dem
Fahrzeug. Der ermittelte exakte geographische Meßpunkt MP2 wird auf den
eingespeicherten Schienenweg senkrecht zu diesem (normal) projiziert und auf diese
Weise die Position P5 gewonnen, die in die Rechner 5,30 einzuspeichern ist.For example, shown in Fig. 1B that by updating the
Path length measurement first position P5 'as the current position of the vehicle
is determined. However, there is a position measurement by means of the
Gleichzeitig wird das Wegmessgerät bzw. werden die Rechner neu geeicht und auf die ermittelte Position P5 eingestellt (rekalibriert).At the same time, the distance measuring device or the computers are re-calibrated and opened the determined position P5 is set (recalibrated).
Anhand von Fig. 1C und 2 wird das Eisenbahnfahrzeug und das Entscheidungsverfahren in Weichenbereichen beschrieben.1C and 2, the railway vehicle and the Decision procedures in switch areas described.
Wie gesagt, ist das Eisenbahnfahrzeug (4) mit einem Drehratenmesser (9)
ausgerüstet, der vor einer Weiche (1) auf ein vorgegebenes Ausgangssignal,
insbesondere
Durch deren Übereinstimmung wird ermittelt, welcher Gleisstrang befahren und ob der befahrene Gleisstrang der richtige ist. Wenn die Weiche in einem Gleisbogen Liegt, wird entsprechend verfahren: Die bekannte und gespeicherte Richtungsänderung des Bogens wird bei der Einfahrt in die Weichenanlage zur Vorgabe des Schwellwerts der Richtungsänderung zusätzlich berücksichtigt.Their correspondence determines which track is used and whether the track that is used is the right one. If the switch in a track curve If this is the case, proceed accordingly: the known and saved one The change in direction of the curve becomes when entering the switch system Specification of the threshold value of the change of direction is also taken into account.
Grundsätzlich wird -wie bereits ausgeführt- zwar die Fahrtrichtung, nicht jedoch die
absolute Orientierung des Fahrzeuges erfaßt, da eine ausschließlich eindimensionale
Wegmessung erfolgt. Wenn jedoch das Fahrzeug in den Entscheidungsbereich E1,
E2 usw. einer Weiche einfährt, so wird es von dem Näherungsschalter 7 erfaßt. Der
Näherungsschalter gibt sein Signal an den Rechner (Positionsrechner 5 oder
Zentralrechner 30), in welchem die Gleistrasse gespeichert ist, also z.B.
Zentralrechner 30. In diesem Falle wird gleichzeitig das Signal über Funk an das
Fahrzeug übertragen und mittels des Fahrzeugrechners 5 der Drehratensensor 9
aktiviert. Dabei wird der Drehratensensor 9 auf Null zurückgesetzt.Basically, as already stated, the direction of travel is, but not that
absolute orientation of the vehicle is recorded, since an exclusively one-dimensional
Distance measurement takes place. However, if the vehicle is in decision area E1,
E2 etc. enters a switch, it is detected by the
Alternativ kann die Aktivierung und Zurücksetzung des Drehratensertsors 9 auch
durch den jeweiligen Positions- bzw Fahrwegrechner (5 bzw. 30) erfolgen, wenn der
Rechner feststellt, daß der Beginn des Entscheidutigsbereichs E1 (Punkt PE )
überfahren wird. Hierzu wird in dem Rechner ein Punkt PE gespeichert, der mit dem
Entscheidungsbereich korreliert und vorgegeben ist. Dies ist dann zweckmäßig oder
notwendig, wenn keine Näherungsschalter installiert sind und das
Entscheidungsverfahren daher unabhängig von einem von außen kommenden
externen Signals eingeleitet werden muß. Drehratensensor erfaßt nunmehr in dem
Entscheidungsbereich E1, dessen Länge zB. und vorzugsweise streckenmäßig
definiert ist, ob im Anschluß an das Befahren des Beginn des Entscheidungsbereichs
E1 bzw. des Näherungsschalters eine Richtungsänderung stattfindet, welcher Art
(Qualität) die Richtungsänderung ist, und vorzugsweise, ob die Richtungsänderung
einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. In dem Positions- bzw.
Fahrwegrechner (5 bzw. 30) sind die topologisch geordneten Streckendaten
hinterlegt, insbesondere auch der Krümmungsverlauf, d.h. Art und Größe des
Krümmungsverlaufs. Dabei kann ein bestimmter Mindestwert der Krümmung als
Schwellwert vorgegeben sein. Es wird auf diese Weise vermieden, daß nicht
eindeutige Meßsignale des Drehratensensors als Richtungsänderung des Fahrzeugs
mißdeutet werden.Alternatively, the
Wenn der Drehratensensor die Art der Richtungsänderung, z.B. Lirikskurve = negativ,
und den Maximalwert der durchfahrenen Krümmung aufnimmt und diese Werte auf
einen der im Entscheidungsbereich E1 befahrbaren Gleisstränge (G1 oder G3)
zutrifft, so wird die Auswahl dieses Gleisstrangs (G1) in dem Positionsrechner 5
und/oder in dem Zentralrechner 30 gespeichert und die weiterhin stattfindende
Weglängenmessung auf diesem Gleisstrang fortgeschrieben. Im dargestellten
Entscheidungsbereich E1 steht also die Entscheidung zwischen Gleissträngen Gleis 1
und Gleis 3 an. Wenn der Drehratensensor keine Richtungsänderung anzeigt, so ist
dies das Zeichen, daß die Weiche auf dem Gleis 1 befahren wird. Wenn der
Drehratensensor eine negative Richtungsänderung (nach links) anzeigt, und wenn
diese Richtungsänderung eine bestimmte Größe überschreitet, so ist dies das
Zeichen, daß die Weiche auf dem Gleis 3 befahren wird. Dasselbe Verfahren wird
nunmehr in dem Entscheidungsbereich E2 bzw. E3 wiederholt, sobald der dort
angeordnete Näherungssensor oder der Positions- bzw. Fahrwegrechner das
Einfahren in diesen Bereich (Punkt PE) anzeigt.If the rotation rate sensor records the type of change in direction, e.g. Lirik curve = negative, and the maximum value of the curvature passed through and these values apply to one of the track sections (G1 or G3) that can be traveled in decision area E1, then the selection of this track section (G1) in the
Das Eisenbahnfahrzeug befindet sich nach Fig.2 in einer Gleisantage nach Fig. 1C eines Rangierbahnhofs. Dabei ist in Fig. 2 das Schema der zugeordneten Weichen-Steuerung eingeblendet.According to FIG. 2, the railway vehicle is in a track location according to FIG. 1C a marshalling yard. 2 is the diagram of the associated switch control shown.
Die Gleisanlage enthält mehrere Weichen 1-3. Jede der Weichen ist durch einen
elektrischen Antrieb 11 betätigt und elektrisch ansteuerbar. Durch Betätigung der
Weichen können die Gleise 1 bis 4 befahren werden.The track system contains several turnouts 1-3. Each of the switches is through one
In dem dargestellten Beispiel wird angenommen, daß das Fahrzeug 4 sich auf Gleis 1
der Weiche 1 nähert und Gleis 3 fahren soll.In the example shown it is assumed that the
Das Fahrzeug besitzt einen Fahrzeugrechner 5, der mit einem Wegsensor 8 und
einem Drehratensensor 9 verbunden ist, Bei dem Wegsensor kann es sich zB. um ein
Zählwerk handeln, das die Umdrehungen eines Rades mißt, wobei die Umdrehungen
des Rades über seinen bekannten Durchmesser in eine Weglänge umgerechnet
werden. Der Drehratensensor weist ein Inertialsystem auf, das infolge seiner Trägheit
Richtungsänderungen des Fahrzeugs nicht oder nur beschränkt mitmacht und daher
als Bezug für die Bestimmung einer Richtungsänderung und der Überschreitung eines
Schwellwertes dienen kann. Dabei ist eine Drift des Inertialsystems unschädlich, da
nur die Qualität, nicht aber auch die Quantität der Richtungsänderung für das
Verfahren nach der Erfindung benötigt wird.The vehicle has a
Der Rechner 5 ist ferner mit einem Global Positioning System 12 des Fahrzeugs
verbunden und kann über ein Funkgerät 6 (Sender und Empfänger) mit dem
ortsfesten Funkgerät 10 (Sender und Empfänger) und dem Zentralrechner 30
kommunizieren.The
Wenn das Fahrzeug den Radzähler (Näherungsschalter, Radschalter) 7 überfährt,
gibt der Radzähler durch seine beiden induktiven Spulen bzw. Schwingkreise bei
Überfahren eines Rades zwei Impulse ab. Der Zentralrechner 30 erfaßt diese beiden
Impulse und ebenso ihre Aufeinanderfolge (Signal der 1. Spule vor dem Signal der
zweiten Spule bzw. umgekehrt) und löst damit über Funk die Wirksam-Schaltung des
Drehratensensors 9 aus, wenn das Fahrzeug sich der Weiche 1 nähert und damit in
den Entscheidungsbereich E1 einfährt. Gleichzeitig werden durch das Signal des
Radzählers in dem Positionsrechner 5 die diesem Eritscheidungsbereich E1
zugeordneten Daten (befahrbare Gleise, Art und Größenordnung der Krümmung)
aufgerufen.If the vehicle runs over the wheel counter (proximity switch, wheel switch) 7,
gives the wheel counter through its two inductive coils or resonant circuits
Driving a wheel over two pulses. The
Die Steuerung der Weiche kann durch die Betriebsleitung schon vorher erfolgt sein. The control can have already been controlled by the management.
Dazu stehen dem Fahrteiter der Zentralrechner 30 mit Bildschirm 32, Tastatur 31 und
Maus 33 zur Verfügung. Dabei erscheint auf dem Bildschirm 32 im Stand 35 des
Disponenten die gesamte Gleisanlage. Je nach dem angestrebten Ziel des
herannahenden Zuges kann der Disponent mit seiner Maus die den Fahrweg
steuernden Ziel-Schaltflächen anklicken, um die entsprechenden Weichen zu
schalten.For this purpose, the
Die Verstellung kann aber auch durch den Fahrzeugführer zB. über die FahrwegStelltafel
17 erfolgt sein, welche an der Weiche aufgestellt ist und eine Schaltung des
Weichenantriebs 11 von Hand gestattet. Jedenfalls soll in dem Beispiel die
Weichensteuerung11 der Weiche 1 so gesteuert werden, daß das Fahrzeug in das
Gleis 3 gelangt.The adjustment can also be carried out by the driver, for example. via the
Die Weichenstellung wird dem Fahrzeugführer optisch sichtbar gemacht und zwar
z.B. durch einen Weichenlagemelder 14 mit den bekannten Lagesymbolen (vgl. DE-A
44 23 316) oder durch die Sichtfläche auf der Fahrwegtafel 17 und die darauf
erscheinende Ausleuchtung des Fahrwegs.The course setting is made visually visible to the vehicle driver
e.g. by a
Zur schlupffreien Weglängenmessung führt das Fahrzeug ein Bilderkennungssystem
3 mit, bei dem die Kamera 2 mit Abstand auf den Schienenweg gerichtet ist. Die
Kamera erfaßt einzelne markante Objekte, z.B. Schwellen, die sich innerhalb des
Öffnungswinkels an der Kamera vorbeibewegen. In bestimmten Zeiten T1 und T2
wird die Relativlage des Objektes innerhalb des Öffnungswinkels der Kamera 3 erfaßt
und aus der ermittelten Strecke (S(T1-T2) sowie aus dem Abstand der Kamera von
dem Schienenweg mittels des Rechners die zurückgelegte Wegstrecke berechnet. The vehicle has an image recognition system for slip-free
- 11
- WeicheSwitch
- 22nd
-
Kamera 2
Camera 2 - 33rd
-
Bilderkennungssystem 3
Image recognition system 3 - 55
-
Rechner, Fahrzeugrechner, Positionsrechner 5Computer, vehicle computer,
position computer 5 - 66
- Funkgerät, Sender, Empfänger 6Radio, transmitter, receiver 6
- 77
-
Radzähler, Näherungsschalter 7Wheel counter,
proximity switch 7 - 88th
-
Wegsensor, Weglängenmeßgerät 8Displacement sensor, displacement
length measuring device 8 - 99
-
Drehwinkelmeßeinheit Drehratenmesser Drehratensensor
Drehrichtungsmesser 9Angle of rotation measuring unit Rotation rate meter Rotation rate
sensor Direction indicator 9 - 1010th
-
Funkgerät, Sender, Empfänger 10Radio, transmitter,
receiver 10 - 1111
-
Weichensschaltung 11
Switch 11 - 1212th
-
GPS Satellitennavigationsgerät 12GPS
satellite navigation device 12 - 1313
- 1414
-
Weichenlagemelder 14
Switch position detector 14 - 1515
- 1616
- 1717th
-
Fahrweg-Stelltafel, Fahrwegtafel 17Track board,
track board 17 - 3030th
-
Zentralrechner, Fahrweg-Rechner, FW-Rechner 30Central computer, route computer,
FW computer 30 - 3131
-
Tastatur 31
Keyboard 31 - 3232
-
Bildschirm 32
Screen 32 - 3333
-
Maus 33
Mouse 33
Claims (10)
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
wobei uber einen Positionsrechner (Rechner (5) des Fahrzeugs oder Zentralrechner (30) )
Mark:
whereby via a position computer (computer (5) of the vehicle or central computer (30))
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
Mark:
Kennzeichen:
Mark:
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