Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur relativen Zuglagenbestimmung zweier Züge, bei dem ein Abstellen bzw. Koppeln von Zügen mit Hilfe von Sensoren und speziellen elektronischen Bausteinen erfolgt.
Das Abstellen bzw. Kuppeln wird bislang im einfachsten Fall manuell durchgeführt oder eine Zuglagenbestimmung bspw. mit Hilfe von teurerer Spezialhardware realisiert, wobei FPGAs oder spezielle ASICS mit spezieller Sensorik, wie Radar- und Ultraschall- oder Lasersensoren, kombiniert werden.
Das Dokument
Durch nichtoptimiertes Abstellen von Zügen können große Lücken in den Abstellbahnhöfen entstehen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur relativen Zuglagenbestimmung zweier Züge anzugeben, bei dem/der ein Abstellen bzw. enges Parken von Zügen und ein automatisches Kuppeln von Zügen kostengünstig erleichtert und die o. g. Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren zur relativen Zuglagenbestimmung zweier Züge bei dem Bilddaten von mindestens einem Schild eines zweiten Zuges von Kameras des ersten Zuges entgegengenommen werden, bei dem mit einer Objekterkennung Schildinformationen des zweiten Zuges ermittelt werden, bei dem im ersten Zug eine erste relative Position zwischen einer Kamera des ersten Zuges zu mindestens einem Schild des zweiten Zuges bestimmt und dem zweiten Zug mitgeteilt wird, bei dem gleichzeitig im zweiten Zug eine zweite relative Position zwischen einer Kamera des zweiten Zuges und mindestens einem Schild des ersten Zuges ermittelt und dem ersten Zug mitgeteilt wird, bei dem im ersten und zweiten Zug ein Abgleich der Abstandsmessungen der beiden Züge erfolgt und bei dem in mindestens einem der beiden Züge jeweils entweder eine Bremskurvenberechnung für eine Kupplung der beiden Züge oder eine Bremskurvenberechnung für nahes Parken der beiden Züge mit einem bestimmten Idealabstand durchgeführt wird. Durch die visuelle videobasierte Sensorik wird bspw. ein Bild bzw. ein Videostrom erfasst und sowohl eine schnelle Reaktion durch Informationsreduktion als auch eine Nachkontrolle mit Hilfe des vollen Kamerabildes ermöglicht. Videobasierte Überwachungssysteme stehen oft sowieso schon zur Verfügung und/oder es ist eine Gesamtrealisierung auf der Basis preiswerter Standardhardware möglich. Die Erfindung bietet u. a. eine mögliche Voraussetzung für das automatische Kuppeln, ohne manuelle Interaktion.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt
An den jeweiligen Enden der beiden Züge bzw. an den freien Enden der Wagen ist jeweils ein Kamerasystem C11, C12, C21 und C22 und jeweils ein Schild S11, S12, S21 und S22 angebracht. Bei den Kamerasystemen handelt es sich typischerweise um Stereokamerasysteme. Die Schilder weisen eine eindeutig identifizierbare Form auf und beinhalten jeweils mindestens eine Orts- und Streckeninformation, bspw. in Form eines QR Codes.
Optional kann die Schildinformation auch bspw. auf mehrere nebeneinander liegende Einzelschilder aufgeteilt sein.
Optional sind an den Zügen entsprechende Beleuchtungen neben den Kamerasystemen vorhanden. Eine ausreichende Beleuchtung kann auch durch Tageslicht, durch eine Umgebungsbeleuchtung oder eine spezielle Beleuchtung vom jeweils anderen Zug aus erfolgen.
Anstelle von den hier im Beispiel verwendeten Schildern können auch andere optische Informationsträger, z. B. einer lokalen Lackierung entsprechend der o. g. Schildinformation oder aber sogar die Form und/oder die außen sichtbare Ausstattung des betreffenden Zugwagens als Informationsquelle im Sinne der Erfindung Verwendung finden.
Die jeweilige Beleuchtung bspw. so ausgestaltet sein, dass sie immer eingeschaltet ist oder optional so ausgelegt sein, dass sie nur aktiv ist, wenn keine ausreichende indirekte Beleuchtung, bspw. durch das Tageslicht oder eine Bahnhofsbeleuchtung, des jeweiligen Schilds vorhanden ist.
Hierbei werden zunächst mit einem ersten Eingangsmodul 1 Bilddaten bspw. der Kameras C11 und C12 des ersten Zuges und mit einem zweiten Eingangsmodul 2 Informationen, ob bspw. Kuppeln oder Parken gewünscht wird, entgegengenommen.
Daraufhin werden in einem Erkennungsmodul 3 aus den Bilddaten jeweilige Schilder mit Hilfe einer Objekterkennung erkannt und mit Hilfe eines Lesemoduls 4 die Schildinformationen, z. B. welche Kupplungsart, des jeweils anderen Zuges ermittelt.
In einem Lageermittlungsmodul 5 des Lagesystems SYS wird die Position, z. B. Xfest, einer Kamera, z. C12, relativ zum Schild, z.B. Schild S21, des jeweiligen anderen Zuges T21 u. T22 bestimmt und dem anderen Zug mitgeteilt. Parallel dazu wird auch im entsprechenden Lagesystem des anderen Zuges, bspw. von der Kamera C21 die relative Position Xakt1 zum Schild S12 ermittelt und dem Zug T11 u. T12 mitgeteilt. Durch Redundanz des Systems werden die erforderlichen Voraussetzungen für einen Einsatz im sicherheitsrelevanten Umfeld geschaffen.
In einem Vergleichsmodul 6 des jeweiligen Lagesystems erfolgt ein Abgleich der Abstandsmessungen der beiden Züge.
Abhängig von den durch das zweite Eingangsmodul 2 entgegengenommenen Informationen, wird dann entweder in einem Berechnungsmodul 7 eine Bremskurvenberechnung für eine Kupplung der Züge oder in einem weiteren Berechnungsmodul 8 eine Bremskurvenberechnung für nahes Parken mit einem bestimmten Idealabstand durchgeführt.
Die Bearbeitung der oben beschriebenen Schritte erfolgt zyklisch in einem entsprechenden Takt, so dass eine ausreichend genaue Lageermittlung ermöglicht wird.
Die Qualität der Eingangsdaten, also die Qualität der Bildinformation bzw. Schildinformation, wird durch ausreichende Beleuchtungsverhältnisse, bspw. im Umfeld U-Bahn, Bahnhof, Montagehallen, entlang der Bahnstrecke oder aber durch entsprechende Lampen am eigenen bzw. am weiteren Zug sichergestellt.
Eine Verschmutzung der Kameras kann durch regelmäßige Reinigung und Wartung sowie durch optional vorhandene Scheibenwischer beseitigt werden und stellt somit kein Sicherheitsrisiko dar.
Eine regelmäßige bzw. redundante Beschilderung ermöglicht auch Defekte seitens der Beschilderung sicher zu beherrschen, wobei bspw. auf die Daten des vorherigen Schildes zurückgegriffen wird.
Durch eine entsprechende Kodierung der Positionen ist auch eine Verwendung in gekrümmten Bahnhöfen oder gekrümmten Strecken problemlos möglich.
Durch die visuelle videobasierte Sensorik werden vorteilhafter Weise mehr Informationen, bspw. ein Bild bzw. ein Videostrom der Situation, als bei bekannten Lösungen erfasst. Durch Reduktion der zu verarbeitenden Daten auf relevante Informationen ist zum einen eine schnelle Reaktion möglich aber es steht zum anderen auch für eine visuelle bzw. manuelle Nachkontrolle das volle Kamerabild zur Verfügung. Video-basierte Überwachungssysteme, bspw. für Security, stehen oft sowieso schon zur Verfügung.
Bei der Implementierung kann auf preiswerte Standardhardware aus der Massenproduktion, auf Standardkameras, insbesondere Standard-3D-Kameras wie sie auch in Smartphone eingesetzt werden, und Standardprozessoren zurückgegriffen werden.
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