VERFAHREN ZUM ZUORDNEN EINES SCHIENENFAHRZEUGS ZU EINEM WARNBEREICH UND WARNSYSTEM FÜR EINE GLEISBAUSTELLE MIT DIE GLEISBAUSTELLE IN WARNBEREICHE UNTERTEILENDEN GRENZMARKIERUNGEN

Abstract

 Verfahren zum Zuordnen eines Schienenfahrzeugs (40) zu einem Warnbereich (20a, 20b) beim Einfahren in den Warnbereich (20a, 20b), mit den Schritten: Unterteilen eines Gleisabschnitts (20) in wenigstens einen den Gleisabschnitt (20) in einen Warnbereich (20a, 20b) einteilenden Teilabschnitt, Bestimmen der Koordinaten der Teilabschnittsgrenzen als Referenzpunkte (10), Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs (40) mittels eines ersten globalen Navigationssatellitensystems und eines sich vom ersten globalen Navigationssatellitensystem unterscheidenden zweiten globalen Navigationssatellitensystems, Bestimmen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (40), Zuordnen des Schienenfahrzeugs (40) zu einem in Fahrtrichtung liegenden Warnbereich (20a, 20b) bei Erfassen eines Referenzpunkts mittels des ersten globalen Navigationssatellitensystems und des zweiten globalen Navigationssatellitensystems oder Ausgeben eines Alarms bei Erfassen des Referenzpunkts mit nur einem globalen Navigationssatellitensystem.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren zum Zuordnen eines Schienenfahrzeugs zu einem Warnbereich einer Gleisbaustelle und ein Warnsystem, mit dem ein automatisiertes Zuordnen eines Schienenfahrzeugs zu einem Warnbereich erfolgen kann.

[0002] Derartige Warnsysteme für Gleisbaustellen weisen üblicherweise eine Mehrzahl von Grenzmarkierungen auf, die einen Gleisabschnitt in Warnbereiche unterteilende Abschnitten einteilen, wobei an einem auf dem Gleisabschnitt fahrenden Schienenfahrzeug eine die Grenzmarkierungen erfassende Erfassungseinrichtung und wenigstens ein ein Warnsignal abgebender Warngeber vorgesehen ist. Das Schienenfahrzeug wird dabei durch Detektion der am Gleisabschnitt angeordneten Grenzmarkierungen dem Warnbereich zugeordnet, in den das Schienenfahrzeug einfährt, wobei eine Warnung - wie allgemein bekannt - beispielsweise mittels am Nebengleis installierter Zugdetektoren erfolgt.

[0003] Allgemein besitzt die Arbeitssicherheit im Bereich von Gleisbaustellen oberste Priorität, sodass wichtige Sicherheitsmechanismen durch entsprechend qualifizierte Person manuell und gerade nicht automatisiert durchgeführt werden müssen. So wird beispielsweise auch die Bereichsumschaltung von Warnbereichen an Gleisbaustellen manuell von einer Person durchgeführt.

[0004] Wenngleich auch die an den Gleisbaustellen sicherheitsrelevante Entscheidungen treffenden Personen automatisch überwacht werden können, hat sich herausgestellt, dass Unfälle an Gleisbaustellen größtenteils auf menschliches Versagen zurückgeführt werden können. Dabei liegt die Häufigkeit von durch den Menschen verursachter Fehler bei einfachen Aufgaben und bei minimalem Stress im Bereich von 10^-3 h^-1.

[0005] Die besondere Problematik in der technischen Umsetzung einer automatischen bzw. automatisierten Bereichsumstellung liegt nun darin, dass dieser Vorgang weit höheren Sicherheitsanforderungen unterliegt als dieses von einem Menschen verlangt werden kann. Insbesondere soll der Zielwert für die Häufigkeit gefahrbringender Ausfälle der sicherheitstechnischen Funktion bei etwa 10^-8 h^-1 bis 10^-7 h^-1 oder weniger liegen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es also ein Verfahren zum automatischen Zuordnen eines Schienenfahrzeugs zu einem Warnbereich und ein Warnsystem für eine Gleisbaustelle zu schaffen, die eine höchst sichere automatisierte Bereichsumstellung zwischen in der Gleisbaustelle installierten Warnbereichen ermöglichen.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahren gemäß Anspruch 1 und Anspruch 2 und das Warnsystem mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst. Die jeweils abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

[0008] Grundgedanke der Erfindung ist es, einen hohen Sicherheitsstandard beim automatischen Warnbereichswechsel dadurch zu bewirken, dass zwei redundante und diversitäre Verfahren zum Erkennen eines Referenzpunkts und/oder einer Grenzmarkierung Verwendung finden.

[0009] Es handelt sich dabei entweder um

• ein erstes Verfahren, bei dem zwei unterschiedliche globale Navigationssatellitensysteme verwendet und in Bezug auf einen Referenzpunkt miteinander verglichen werden, wobei die Installation von Grenzmarkierungen entlang des Gleisabschnitts grundsätzlich entfallen kann;
• ein zweites Verfahren, bei dem wenigstens ein globales Navigationssatellitensystem zum Erfassen eines Referenzpunkts verwendet wird, wobei vom Schienenfahrzeug zugleich eine am Gleis installierte Grenzmarkierung erfasst werden muss;
• oder ein Warnsystem, bei dem ein Funkverfahren mit einer vorzugsweise kugelförmigen Abstrahlcharakteristik und um ein gerichtetes optisches Verfahren, mit dem auch die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs automatisch erkannt werden kann,

verwendet wird.

[0010] Die Verfahren sind so eingerichtet, dass eine automatische Umschaltung nur dann erfolgt, wenn

• beide Navigationssatellitensysteme übereinstimmend den Referenzpunkt als aktuellen Ort des Schienenfahrzeugs, oder
• das wenigstens eine Navigationssatellitensystem den Referenzpunkt als aktuellen Ort des Schienenfahrzeugs und das Schienenfahrzeug die Grenzmarkierung

erfasst haben.

[0011] Dabei kann eine gewisse voreingestellte Toleranz vorgesehen sein, die das automatische Umschalten auch dann innerhalb vorbestimmter Toleranzgrenzen ermöglicht, wenn der Referenzpunkt nicht zeitgleich von beiden Navigationssatellitensystemen erfasst wird oder die erfasste Grenzmarkierung nicht mit dem erfassten Referenzpunkt identisch ist. Die Toleranzgrenzen können beispielsweise im Zeitbereich in Sekunden oder bei räumlichen Abweichungen in Metern bemessen sein. Dabei kann die Toleranz auch abhängig von der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs sein: bei höherer Fahrgeschwindigkeit sollten die Toleranzgrenzen - zumindest im Zeitbereich - eng, bei niedriger Fahrgeschwindigkeit hingegen kann die Toleranz eher großzügig bemessen sein. Die Toleranzgrenzen sind vorab so zu bemessen, dass sicher zwischen zwei Warnbereichen unterschieden werden kann.

[0012] Kann eine automatische Umschaltung nicht erfolgen, weil nur eines der Systeme den Umschaltimpuls liefert, wird ein Alarm ausgegeben und das Schienenfahrzeug bevorzugt gestoppt. Fallen beide Systeme aus, wird ohnehin ein Alarm und gegebenenfalls ein Warnsignal ausgegeben werden müssen. Der Alarm richtet sich dabei insbesondere an den Fahrzeugführer des Schienenfahrzeugs, wobei das Warnsignal (üblicherweise) zur Warnung vor im Nachbargleis vorbeifahrenden Zügen verwendet wird.

[0013] Das Warnsystem sieht dabei ein einfaches redundantes System vor, bei dem die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs ohne aufwändige Technik aus den für die gerichtete optische Erkennung unterschiedliche Symbole tragende Oberflächen der Grenzmarkierung abgeleitet werden kann. Hierfür sind die Symbole für jede Fahrtrichtung eindeutig definiert, sodass aus dem Symbol sowohl die Fahrtrichtung als auch der jeweilige Warnbereich, in den das Schienenfahrzeug einfährt, abgeleitet werden kann.

[0014] Erfindungsgemäß ist also Verfahren zum Zuordnen eines Schienenfahrzeugs zu einem Warnbereich beim Einfahren in den Warnbereich mit den folgenden Schritten vorgesehen: Unterteilen eines Gleisabschnitts in wenigstens einen den Gleisabschnitt in einen Warnbereich einteilenden Teilabschnitt, Bestimmen der Koordinaten der Teilabschnittsgrenzen als Referenzpunkte, Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs mittels eines ersten globalen Navigationssatellitensystems und eines sich vom ersten globalen Navigationssatellitensystem unterscheidenden zweiten globalen Navigationssatellitensystems, Bestimmen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs, Zuordnen des Schienenfahrzeugs zu einem in Fahrtrichtung liegenden Warnbereich bei Erfassen eines Referenzpunkts mittels des ersten globalen Navigationssatellitensystems und des zweiten globalen Navigationssatellitensystems oder Ausgeben eines Alarms bei Erfassen des Referenzpunkts mit nur einem globalen Navigationssatellitensystem.

[0015] Alternativ ist ein Verfahren zum Zuordnen eines Schienenfahrzeugs zu einem Warnbereich beim Einfahren in den Warnbereich vorgesehen, mit den Schritten: Unterteilen eines Gleisabschnitts in wenigstens einen den Gleisabschnitt in einen Warnbereich (20a, 20b) einteilenden Teilabschnitt, Bestimmen der Koordinaten der Teilabschnittsgrenzen als Referenzpunkte, Markieren der Referenzpunkte als am Gleisabschnitt angeordnete Grenzmarkierungen, Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs wenigstens mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, Bestimmen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs, Zuordnen des Schienenfahrzeugs zu einem in Fahrtrichtung liegenden Warnbereich bei Erfassen des Referenzpunkts mittels des einen globalen Navigationssatellitensystems und Erfassen der Grenzmarkierung oder Ausgeben eines Alarms bei fehlendem Erfassen wenigstens des Referenzpunkts oder der Grenzmarkierung.

[0016] Für beide Verfahren ist es unerheblich, ob das Schienenfahrzeug aus einem nicht überwachten Gleisabschnitt (erstmals) in einen Warnbereich einfährt oder diesen verlässt oder von einem überwachten ersten Warnbereich in einen überwachten zweiten Warnbereich (oder umgekehrt) einfährt.

[0017] In der Regel wird es sich bei dem Schienenfahrzeug um eine Gleisbaumaschine handeln. Andere Typen von Schienenfahrzeugen sind jedoch für die Anwendung des Verfahrens bzw. im Rahmen des Warnsystems verwendbar.

[0018] Das wenigstens eine globale Navigationssatellitensystem ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo und Beidou.

[0019] Im Gegensatz zu den Referenzpunkten, die als Koordinaten verwendete Daten- oder Messpunkte darstellen, sind Grenzmarkierungen am Gleis im Referenzpunkt zu installierende Objekte, die die Grenzen eines Warnbereichs markieren. Die Grenzmarkierungen können daher ein optisches Symbol darstellen oder tragen oder als ein Sender ausgebildet sein. Insbesondere wird die Verwendung eines als Transponder eingerichteten Senders vorgeschlagen. Speziell ist der Transponder ein RFID-Chip und der Empfänger entsprechend ein RFID-Leser. Andere Datenübertragungsstandards wie z.B. Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree oder WiMAX sind auch möglich.

[0020] Schließlich ist auch ein Warnsystem für eine Gleisbaustelle vorgesehen, mit einer Mehrzahl von Grenzmarkierungen zur Einrichtung von einen Gleisabschnitt in Warnbereiche unterteilenden Teilabschnitten, einer die Grenzmarkierungen erfassenden Erfassungseinrichtung zur Befestigung an einem auf dem Gleisabschnitt fahrenden Schienenfahrzeug, und wenigstens einem ein Warnsignal abgebenden Warngeber, wobei die Grenzmarkierungen und die Erfassungseinrichtung Mittel zur Ausbildung einer Funkverbindung zwischen der Grenzmarkierung und der Erfassungseinrichtung und zur optischen Erkennung der Grenzmarkierung durch die Erfassungseinrichtung aufweisen und wobei die Grenzmarkierungen jeweils zwei sich gegenüberliegende, für die gerichtete optische Erkennung unterschiedliche Symbole tragende Oberflächen zum Erkennen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs aufweisen.

[0021] Der Warngeber ist als optischer und/oder akustischer Warngeber ausgebildet, wobei das Warnsignal ein optisches und/oder akustisches Signal ist.

[0022] Bevorzugt weist die Grenzmarkierung wenigstens einen eine Kennung abstrahlenden Sender und die Erfassungseinrichtung einen die Kennung des wenigstens einen Senders erfassenden Empfänger auf. Insbesondere können die Grenzmarkierungen jeweils unterschiedliche Kennungen ausstrahlen, sodass eine individuelle Kennung einer bestimmten Grenzmarkierung und damit dem Übergang zwischen zwei Warnbereichen zugeordnet werden kann.

[0023] Insbesondere ist der Sender als Transponder ausgestaltet. Speziell ist der Transponder ein RFID-Chip und der Empfänger ein RFID-Leser. Andere Datenübertragungsstandards wie z.B. Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree oder WiMAX sind auch möglich.

[0024] Weiter bevorzugt weist die Erfassungseinrichtung eine die Grenzmarkierungen erfassende Kamera auf. Die Identifizierung der Grenzmarkierung kann beispielsweise durch die Form der Grenzmarkierung oder einem an der Grenzmarkierung angebrachten Symbol erfolgen.

[0025] Alternativ kann die Erfassungseinrichtung ein die Grenzmarkierungen erkennendes Radar sein.

[0026] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0027] Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer mit dem erfindungsgemäßen System eingerichteten Gleisbaustelle. Die Gleisbaustelle 100 weist einen Gleisabschnitt 20 auf, auf dem ein Schienenfahrzeug 40, insbesondere eine Gleisbaumaschine, angeordnet ist. In der Gleisbaustelle 100 sind die Gleisarbeiter insbesondere durch auf dem dem Gleisabschnitt 20 benachbart angeordneten Nachbargleis vorbeifahrende Züge gefährdet, vor denen das Warnsystem in ausreichender Zeit vorab warnt.

[0028] Die Gleisbaustelle 100 bzw. der Gleisabschnitt 20 ist durch die Grenzmarkierungen 10 in eine Mehrzahl von Teilabschnitten unterteilt, die als Warnbereiche 20a, 20b bezeichnet und behandelt werden. Für die automatische Umschaltung zwischen den Warnbereichen 20a, 20b ist an dem Schienenfahrzeug 40 eine die Grenzmarkierungen 10 erfassende Erfassungseinrichtung 30 vorgesehen.

[0029] Hierfür weisen die Grenzmarkierungen 10 und die Erfassungseinrichtung 30 Mittel zur Ausbildung einer Funkverbindung zwischen der Grenzmarkierung 10 und der Erfassungseinrichtung 30 und zur optischen Erkennung der Grenzmarkierung 10 durch die Erfassungseinrichtung 30 auf. Insbesondere ist jede Grenzmarkierung 10 mit einem RFID-Chip, insbesondere einem RFID-Transponder ausgestattet, der von der Erfassungseinrichtung 30 erkannt wird. Für die optische Erkennung weisen die Grenzmarkierungen 10 eine besondere Form auf oder tragen bestimmte Symbole. Dabei können die Grenzmarkierungen 10 zwei sich gegenüberliegende Oberflächen aufweisen, die unterschiedliche Symbole tragen - durch die gerichtete optische Erkennung, beispielsweise mittels einer Kamera, kann so ohne weiteres die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 40 erkannt werden. Insbesondere ist in dem zuletzt genannten Fall beim optischen Erfassen des Symbols ohne weiteres klar, welchen Warnbereich 20a, 20b das Schienenfahrzeug 40 verlässt bzw. in diesen einfährt.

[0030] Dabei wird die automatische Bereichsumschaltung jedoch immer nur dann vorgenommen, wenn die Erfassungseinrichtung 30 sowohl die Funkverbindung mit der Grenzmarkierung 10 etabliert und die Grenzmarkierung 10 auch optisch erfasst hat.

[0031] Die Sicherheit der automatischen Bereichsumschaltung kann dabei noch weiter erhöht werden, indem jede Grenzmarkierung 10 eine eindeutige Funkkennung und eine eindeutige optische Kennung erhält, deren Merkmale für jede einzelne Grenzmarkierung 10 gemeinsam in einer Datenbank hinterlegt werden. Die Erfassungseinrichtung 30 führt die erfasste Funkkennung und die erfasste optische Kennung einem auf die Datenbank zugreifenden Komparator zu, der die Bereichsumschaltung nur dann veranlassen kann, wenn die erfassten Kennungen mit den hinterlegten Kennungen übereinstimmen. Dabei kann die Datenbank vor einem unbefugten Zugriff geschützt verschlüsselt hinterlegt werden. Zusätzlich kann auch eine Plausibilitätsprüfung der erfassten Kennungen im Zusammenhang mit der daraus abgeleiteten Fahrtrichtung und/oder einem von der Grenzmarkierung und/oder dem Schienenfahrzeug übermittelten GPS-Signal erfolgen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Zuordnen eines Schienenfahrzeugs (40) zu einem Warnbereich (20a, 20b) beim Einfahren in den Warnbereich (20a, 20b), mit den Schritten:

- Unterteilen eines Gleisabschnitts (20) in wenigstens einen den Gleisabschnitt (20) in einen Warnbereich (20a, 20b) einteilenden Teilabschnitt,

- Bestimmen der Koordinaten der Teilabschnittsgrenzen als Referenzpunkte (10),

- Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs (40) mittels eines ersten globalen Navigationssatellitensystems und eines sich vom ersten globalen Navigationssatellitensystem unterscheidenden zweiten globalen Navigationssatellitensystems,

- Bestimmen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (40),

- Zuordnen des Schienenfahrzeugs (40) zu einem in Fahrtrichtung liegenden Warnbereich (20a, 20b) bei Erfassen eines Referenzpunkts mittels des ersten globalen Navigationssatellitensystems und des zweiten globalen Navigationssatellitensystems oder Ausgeben eines Alarms bei Erfassen des Referenzpunkts mit nur einem globalen Navigationssatellitensystem.

2. Verfahren zum Zuordnen eines Schienenfahrzeugs (40) zu einem Warnbereich (20a, 20b) beim Einfahren in den Warnbereich (20a, 20b), mit den Schritten:

- Unterteilen eines Gleisabschnitts (20) in wenigstens einen den Gleisabschnitt (20) in einen Warnbereich (20a, 20b) einteilenden Teilabschnitt,

- Bestimmen der Koordinaten der Teilabschnittsgrenzen als Referenzpunkte (10),

- Markieren der Referenzpunkte (10) als am Gleisabschnitt (20) angeordnete Grenzmarkierungen,

- Bestimmen der Position des Schienenfahrzeugs (40) wenigstens mittels eines globalen Navigationssatellitensystems,

- Bestimmen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (40),

- Zuordnen des Schienenfahrzeugs (40) zu einem in Fahrtrichtung liegenden Warnbereich (20a, 20b) bei Erfassen des Referenzpunkts mittels des einen globalen Navigationssatellitensystems und Erfassen der Grenzmarkierung oder Ausgeben eines Alarms bei fehlendem Erfassen wenigstens des Referenzpunkts oder der Grenzmarkierung.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine globale Navigationssatellitensystem ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo und Beidou.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzmarkierung ein optisches Symbol oder ein Sender ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender ein Transponder ist.

6. Warnsystem für eine Gleisbaustelle (100), mit

- einer Mehrzahl von Grenzmarkierungen (10) zur Einrichtung von einen Gleisabschnitt (20) in Warnbereiche (20a, 20b) unterteilenden Teilabschnitten,

- einer die Grenzmarkierungen (10) erfassenden Erfassungseinrichtung (30) zur Befestigung an einem auf dem Gleisabschnitt (20) fahrenden Schienenfahrzeug (40), und

- wenigstens einem ein Warnsignal abgebenden Warngeber (50),

wobei die Grenzmarkierungen (10) und die Erfassungseinrichtung (30) Mittel

- zur Ausbildung einer Funkverbindung zwischen der Grenzmarkierung (10) und der Erfassungseinrichtung (30) und

- zur optischen Erkennung der Grenzmarkierung (10) durch die Erfassungseinrichtung (30)

aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzmarkierungen (10) jeweils zwei sich gegenüberliegende, für die gerichtete optische Erkennung unterschiedliche Symbole tragende Oberflächen zum Erkennen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs (40) aufweisen.

7. Warnsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzmarkierung (10) wenigstens einen eine Kennung abstrahlenden Sender und die Erfassungseinrichtung (30) einen die Kennung des wenigstens einen Senders erfassenden Empfänger aufweist.

8. Warnsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender ein Transponder ist.

9. Warnsystem nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder ein RFID-Chip und der Empfänger ein RFID-Leser ist.

10. Warnsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (30) eine die Grenzmarkierungen (30) erfassende Kamera aufweist.

11. Warnsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungseinrichtung (30) ein die Grenzmarkierungen (30) erfassendes Radar ist.

Zeichnung