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Dokumentenidentifikation DE10041493A1 21.03.2002
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen
Anmelder Honeywell AG, 63067 Offenbach, DE
Erfinder Schmischke, Horst, 63543 Neuberg, DE;
Mollenhauer, Reiner, Dipl.-Ing., 63584 Gründau, DE
Vertreter Keil & Schaafhausen Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 24.08.2000
DE-Aktenzeichen 10041493
Offenlegungstag 21.03.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.03.2002
IPC-Hauptklasse B61L 25/02
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen.
Erfindungsgemäß wird die Position des in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeugs und die Position des in Fahrtrichtung hintersten Einzel-Fahrzeugs über denselben zugeordnete Lage-Ortungseinrichtungen ermittelt. Aus den entsprechenden Positionswerten wird die Lage des Schienenfahrzeugs bestimmt. Hiermit ist es möglich, die Länge des Schienenfahrzeugs unabhängig von der Fahrtstrecke zugeordneten Einrichtungen zu ermitteln.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Für einen sicheren Verkehr von Schienenfahrzeugen ist es wichtig, die Länge der Schienenfahrzeuge, die aus einer Mehrzahl von aneinander gekoppelten Einzel- Schienenfahrzeugen bestehen, fortlaufend zu ermitteln und zu überprüfen. Geht nämlich während der Fahrt ein Einzel-Schienenfahrzeug - z. B. ein Waggon - verloren, so kann dieser verlorengegangene Waggon die Fahrtstrecke blockieren und Ursache für Unfälle sein.

Nach dem Stand der Technik wird zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen, die aus einer Mehrzahl von aneinander gekoppelten Einzel- Schienenfahrzeugen bestehen, so vorgegangen, daß die Fahrtstrecke in Blockabschnitte unterteilt ist, wobei zu Beginn und zum Ende eines jeden Blockabschnitt eine Einrichtung vorhanden ist, die die Anzahl der in den Blockabschnitt hineinfahrenden bzw. der aus dem Blockabschnitt herausfahrenden Achsen des Schienenfahrzeugs ermittelt. Wird eine Abweichung zwischen diesen beiden Werten ermittelt, so ist mindestens ein Einzel- Schienenfahrzeug verlorengegangen. Bei dieser Vorgehensweise ist es erforderlich, daß an der Fahrtstrecke entsprechende Einrichtungen zur Erfassung der Achszahl zugeordnet sind. Dies ist von Nachteil, da hierdurch eine aufwendige Wartung der Fahrtstrecke verursacht wird.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen sowie eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.

Dies gelingt mit dem einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und mit einer Vorrichtung nach Patentanspruch 4.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung des erfindugsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindugsgemäßen Vorrichtungen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein auf einer Fahrstrecke 10 positioniertes Schienenfahrzeug 11 bestehend aus insgesamt acht aneinander gekoppelten Einzel-Schienenfahrzeugen 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19. Die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs ist durch einen Pfeil 20 angedeutet. Ein Pfeil 21 verdeutlicht die Länge des Schienenfahrzeugs 11.

Weiterhin ist in Fig. 1 das Schienenfahrzeug 11 in einer Kurvenfahrt angedeutet, wobei für diesen Fall lediglich das in Fahrtrichtung vorderste Einzel-Schienenfahrzeug 12 sowie das in Fahrtrichtung hinterste Einzel-Schienenfahrzeug 19 dargestellt ist. Der Krümmungsmittelpunkt der Kurve der Fahrtstrecke 10 ist mit der Bezugsziffer 22 versehen.

Um die Länge des Schienenfahrzeugs 11 während der Fahrt desselben ermitteln zu können, ist dem in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug 12 - bei diesem handelt es sich in der Regel um eine Lok - und dem in Fahrtrichtung hintersten Einzel- Schienenfahrzeug 19 - bei diesem handelt es sich üblicherweise um einen Waggon - jeweils eine Lage-Ortungseinrichtung 23 zugeordnet. Mit Hilfe der Lageortungseinrichtungen 23 läßt sich die Position des in Fahrtrichtung vordersten Einzel- Schienenfahrzeugs 12 sowie die Position des in Fahrtrichtung hintersten Einzelschienenfahrzeugs 19 ermitteln. Aus diesen Positionsdaten wird die Länge des Schienenfahrzeugs 11 bestimmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt des weiteren über eine Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24. Aus den von den Lage- Ortungseinrichtungen 23 ermittelten Positionswerten wird die Länge des Schienenfahrzeugs 11 bestimmt. Weicht dieser ermittelte Wert von einem vorab ermittelten und in der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24 abgespeicherten Sollwert für die Länge des Schienenfahrzeugs 11 ab, so wird abhängig hiervon ein Warnsignal erzeugt. Vergrößert sich nämlich die Länge des Schienenfahrzeugs 11 während der fortlaufenden Ermittlung der Positionswerte, so ist dies ein Indiz dafür, daß der Verband aus den Einzel- Schienenfahrzeugen 12. . . .19 getrennt wurde und somit ein oder mehrere Einzel- Schienenfahrzeuge verloren gegangen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um ein autonomes Meß- bzw. Überwachungssystem, welches ohne elektrische Verkabelung zwischen dem in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug 12 und dem in Fahrtrichtung hintersten Einzel-Schienenfahrzeug 19 auskommt. Dies ist insbesondere bei Güterzügen von Bedeutung, bei denen Waggons unterschiedlicher Herkunftsländer aneinander gekoppelt werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Lage-Ortungs-Einrichtung 23 sowie einer Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24. Bei der in Fig. 2 gezeigten Lage-Ortungseinrichtung 23 sowie der dort gezeigten Auswerteeinrichtung 24 handelt es sich um Einrichtungen, die dem in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug 12 zugeordnet sind. Die dem in Fahrtrichtung hintersten Einzel-Schienenfahrzeug 19 zugeordnete Lage- Ortungseinrichtung entspricht exakt der in Fig. 2 dargestellten Lage-Ortungseinrichtung 23.

Die Lage-Ortungseinrichtung 23 verfügt gemäß Fig. 2 über zwei unabhängig voneinander arbeitende Sensorsysteme 25, 26. Beim Sensorsystem 25 handelt es sich um ein GPS- Sensorsystem. Diesem ist eine GPS-Antenne 27 zugeordnet. Die GPS-Antenne 27 empfängt entsprechende Signale von Satelliten, mit Hilfe deren eine Ortsbestimmung in Erdkoordinaten durchgeführt wird. Das von dem GPS-Sensorsystem 25 unabhängig arbeitende Sensorsystem 26 ist ein Inertial-Sensorsystem und führt die Ortsbestimmung in Inertial-Koordinaten durch. Dieses umfaßt zwei Sensoren 28, 29 zur Erfassung der translatorischen Bewegung des Einzel-Schienenfahrzeugs sowie einen Sensor 30 zur Erfassung der rotatorischen Bewegung desselben. Bei den die translatorische Bewegung erfassenden Sensoren 28, 29 handelt es sich vorzugsweise um sogenannte Beschleunigungs-Messer, wobei ein erster Beschleunigungs-Messer die Beschleunigung in Fahrtrichtung des Einzel-Schienenfahrzeugs bestimmt und der zweite dieser Sensoren die Beschleunigung des Einzel-Schienenfahrzeugs quer zur Fahrtrichtung erfaßt. Der die rotatorische Bewegung erfassende Sensor 30 ist vorzugsweise als Wendekreisel ausgebildet, der die Winkelgeschwindigkeit um die Hochachse des Einzel- Schienenfahrzeugs erfaßt.

Die von den Sensorsystemen 25, 26 erfaßten Daten werden einem Signalprozessor 31 zugeführt. Der Signalprozessor 31 ermittelt aus den von den Sensorsystemen 25, 26 erfaßten Daten die Position des entsprechenden Einzel-Schienenfahrzeugs 12 bzw. 19. Die Auswertung und Berechnung der Zuglänge übernimmt automatisch der Signalprozessor 31 in der Lage-Ortungseinrichtung 23 des in Fahrtrichtung vordersten Einzel- Schienenfahrzeuges 12.

Gemäß Fig. 2 wird die Lage-Ortungseinrichtung 23 von einer Batterie 32 über ein Netzteil 33 mit Spannung versorgt. Die Lageortungseinrichtungen 23 sind demnach unabhängig von einer Stromversorgung des Schienenfahrzeugs. Die Kapazität der Batterie 32 ist überlicherweise so bemessen, daß für eine Fahrtstrecke von ca. 1.500 km die Funktion der Lage-Ortungseinrichtung 23 gewährleistet ist. Gemäß Fig. 2 kann der Lage- Ortungseinrichtung 23 ein Solargenerator 34 und ein Windgenerator 35 zugeordnet sein, mit Hilfe derer die Batterie 32 während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 11 aufladbar ist. Die Aufladung der Batterie 32 mit Hilfe des Solargenerators 34 bzw. des Windgenerators 35 erfolgt über entsprechende Laderegler 36, 37. Über den Solargenerator 34 bzw. den Windgenerator 35 ist es demnach möglich, während der Fahrt einfallendes Licht bzw. Fahrtwind zur Aufladung der Batterie 32 zu nutzen. Hierdurch kann die Betriebsbereitschaft der Lage-Ortungseinrichtung 23 verlängert werden. Des weiteren zeigt Fig. 2 die Möglichkeit, an die Lage-Ortungseinrichtung 23 ein externes Ladegerät 38 anzuschließen.

Gemäß Fig. 2 ist der Lage-Ortungseinrichtung 23 eine Übertragungseinrichtung 39 zugeordnet, mit Hilfe deren die vom Signalprozessor 31 ermittelten Positionsdaten des in Fahrtrichtung hintersten Einzel-Schienenfahrzeugs 19 an das in Fahrtrichtung vorderste Einzel-Schienenfahrzeug 12 übertragen werden können. Die Übertragungseinrichtung 39 ist vorzugsweise als GSM-Mobiltelefon mit zugeordneter GSM-Antenne 40 ausgebildet. Fig. 2 zeigt weiterhin einen der Übertragungseinrichtung 39 zugeordneten Batterie 41 sowie Steuergeräte 42, 43 zur Aufladung der Batterie 41 und zur Überwachung dessen Ladezustands.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Lage-Ortungseinrichtung 23, die dem in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug 12 zugeordnet ist, mit der ebenfalls dem in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug 12 zugeordneten Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24 über einen Datenbus 44 verbunden. Daraus folgt, daß die von der dem vordersten Einzel- Schienenfahrzeug 12 zugeordneten Lage-Ortungseinrichtung 23 ermittelten Zuglänge über diesen Datenbus 44 der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24 übertragen werden können. Zwischen der dem vordersten Einzel-Schienenfahrzeug zugeordneten Lage- Ortungseinrichtung 23 und der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24 muß demnach keine drahtlose Kommunikation über GSM-Mobiltelefon erfolgen.

Der Signalprozessor 31 des in Fahrtrichtung vordersten Einzelschienenfahrzeugs 12 errechnet aus von den Lage-Ortungseinrichtungen 23 erfaßten Positionsdaten des in Fahrtrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeugs 12 und des in Fahrtrichtung hintersten Einzel-Schienenfahrzeugs 19 die Zuglänge und übermittelt diese an die Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24. In einem der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24 zugeordneten Prozessor 45 werden die Zuglänge und Abweichungen für das Schienenfahrzeug 11 erfaßt und angezeigt. Bei Abweichen von einem Sollwert können sowohl auf optischen Anzeigeeinrichtungen 46, 47 sowie auf einer akustischen Anzeigeeinrichtung 48 Alarmsignale bzw. Warnsignale für den Lokführer erzeugt werden.

Fig. 2 zeigt weiterhin eine Batterie 49, ein Netzteil 50 sowie ein Ladegerät 51 für die Auswerteeinrichtung 24.

Die Spannungsversorgung der Lage-Ortungseinrichtung 23 und der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 24 übernimmt im Normalfall die Batterie 32. Bei Entladung bzw. Defekt der Batterie 32 übernimmt die Batterie 41 den GSM-Funkbetrieb und die Batterie 49 die Anzeige einer Fehlermeldung und den akustischen Warnton.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung kombiniert demnach zwei unterschiedliche Sensorsysteme 25, 26, wobei die Sensorsysteme 25, 26 unterschiedliche physikalische Meßprinzipien verwenden. Das Sensorsystem 25, das als GPS-Meßsystem ausgebildet ist, basiert auf einer satellitengestützten Ortung auf Erdkoordinaten, die in Längen- und Breitengraden ausgedrückt werden. Mit derartigen GPS-Systemen ist in der zivilen Nutzung eine Genauigkeit von ±30 Meter zu gewährleisten. Diese Genauigkeit ist allein nicht ausreichend. Durchfährt weiterhin das Schienenfahrzeug 11, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Kurve, so ist mit GPS-Sensorsystem 25 die Länge des Schienenfahrzeugs 11 nicht exakt ermittelbar. Auch liefert das GPS-Sensorsystem 25 bei einer Tunnelfahrt keine Meßwerte. Zur Genauigkeitserhöhung ist daher das zweite Sensorsystem 26, welches als Inertial-Sensorsystem ausgebildet ist, von Bedeutung. Aus den von den Sensoren 28, 29, 30 ermittelten translatorischen und rotatorischen Bewegungsdaten läßt sich die Genauigkeit der Längenermittlung insgesamt, insbesondere in Kurven- und Tunnelfahrten, verbessern und damit die Länge des Schienenfahrzeugs 11 exakter ermitteln. Diesbezüglich sei angemerkt, daß das Inertial-Sensorsystem 26 nur in Fahrt des Schienenfahrzeugs Daten ermitteln kann. Bei einem stehenden Schienenfahrzeugs liefert daher nur das GPS-Sensorsystem 25 Meßwerte. Die kombinierte Verwendung des GPS- Sensorsystems 25 und des Inertial-Sensorsystems 26 liegt also im Sinne der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind für die geplante Einführung eines sogenannten Funk-Fahr-Betriebs von Bedeutung. Mit der zukünftigen Einführung des Funk-Fahr-Betriebs geht man von festen auf variable Blockabschnitte über. Die variablen Blöcke (auch virtuelle Blöcke genannt) orientieren sich ausschließlich am Zugverband, so daß die Zuglänge (Zugende) ständig überwacht werden muß. Bezugszeichenliste 10 Fahrstrecke

11 Schienenfahrzeug

12 Einzel-Schienenfahrzeug

13 Einzel-Schienenfahrzeug

14 Einzel-Schienenfahrzeug

15 Einzel-Schienenfahrzeug

16 Einzel-Schienenfahrzeug

17 Einzel-Schienenfahrzeug

18 Einzel-Schienenfahrzeug

19 Einzel-Schienenfahrzeug

20 Pfeil

21 Pfeil

22 Krümmungsmittelpunkt

23 Lage-Ortungseinrichtung

24 Bedien- und Anzeigeeinrichtung

25 Sensorsystem

26 Sensorsystem

27 GPS-Antenne

28 Sensor

29 Sensor

30 Sensor

31 Signalprozessor

32 Batterie

33 Netzteil

34 Solargenerator

35 Windgenerator

36 Laderegler

37 Laderegler

38 Ladegerät

39 Übertragungseinrichtung

40 GSM-Antenne

41 Batterie

42 Steuergerät

43 Steuergerät

44 Datenbus

45 Prozessor

46 optische Anzeigeeinrichtung

47 optische Anzeigeeinrichtung

48 akustische Anzeigeeinrichtung

49 Batterie

50 Netzteil

51 Ladegerät


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen, wobei das Schienenfahrzeug (11) aus einer Mehrzahl von aneinander gekoppelten Einzel-Schienenfahrzeugen (12, . . ., 19) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des in Fahrrichtung vordersten Einzel- Schienenfahrzeugs (12) und die Position des in Fahrrichtung hintersten Einzel- Schienenfahrzeugs (19) ermittelt wird, und daß aus den entsprechenden Positionswerten die Länge des Schienenfahrzeugs (11) bestimmt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Länge des Schienenfahrzeugs (11) fortlaufend mit einem vorab ermittelten und gepeicherten Sollwert der Länge des Schienenfahrzeugs (11) verglichen wird, und das abhängig von dieser Überprüfung der Länge des Schienenfahrzeugs (11) ein Warnsignal erzeugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Position des in Fahrrichtung vordersten und hintersten Einzel-Schienenfahrzeugs (12, 19) mit Hilfe von mindestens zwei unabhängigen Sensorsystemen erfolgt, nämlich mit Hilfe eines GPS-Sensorsystems (25) und mit Hilfe eines Inertial- Sensorsystems (26).
  4. 4. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überprüfung der Länge von Schienenfahrzeugen, wobei das Schienenfahrzeug (11) aus einer Mehrzahl von aneinander gekoppelten Einzel-Schienenfahrzeugen (12, . . ., 19) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dem in Fahrrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug (12) und dem in Fahrrichtung hintersten Einzel-Schienenfahrzeug (19) jeweils eine Lage- Ortungseinrichtung (23) zugeordnet ist, wobei ein Signalprozessor (31) die Länge des Schienenfahrzeugs (11) ermittelt, und wobei die ermittelte Länge an eine Bedien- und Auswerteeinrichtung (24) übertragbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage- Ortungseinrichtungen (23) mindestens zwei unabhängige Sensorsysteme (25, 26) aufweisen, nämlich ein GPS-Sensorsystem (25) und ein Inertial-Sensorsystem (26).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertial- Sensorsystem (26) zwei Sensoren (28, 29) zur Erfassung der translatorischen Bewegung des Schienenfahrzeugs und einen Sensor (30) zur Erfassung der rotatorischen Bewegung des Schienenfahrzeugs aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedien- und Anzeigeeinrichtung (24) dem in Fahrrichtung vordersten Einzel-Schienenfahrzeug (12) zugeordnet ist, wobei die dem vordersten Einzel-Schienenfahrzeug (12) zugeordnete Lage- Ortungseinrichtung (23) mit der Bedien- und Anzeigeeinrichtung (24) über einen Datenbus (44) verknüpft ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Lage-Ortungseinrichtung (23) über über Funk miteinander kommunizieren, wobei der oder jeden Lage-Ortungseinrichtung (23) eine GSM-Sende- und Empfangseinrichtung zugeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalprozessor (31) zur Verarbeitung der von den Lage- Ortungseinrichtungen (23) ermittelten Positionswerte und zur Bestimmung der Länge des Schienenfahrzeugs (11) dem in Fahrtrichtung vordersten Einzel- Schienenfahrzeug (12) zugeordnet ist, und daß die Bedien- und Anzeigeeinrichtung (24) weiterhin mindestens eine Anzeigeeinrichtung (46, 47, 48) zur Anzeige eines Warnsignals aufweist, wenn die ermittelte Länge des Schienenfahrzeugs (11) von einem vorab ermittelten und gepeicherten Sollwert der Länge des Schienenfahrzeugs (11) abweicht.






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