[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose einer Lichtsignalanlage.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes,
das im Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose zum Einsatz kommen kann, eine Steuereinheit
für eine Lichtsignalanlage, eine Lichtsignalanlage sowie ein Computerprogramm zur
Durchführung des Verfahrens zur Ansteuerungsdiagnose.
[0002] Lichtsignalanlagen können Ampeln für den Straßenverkehr und Signale für den Schienenverkehr
umfassen. Die Erfindung ist sowohl für Ampeln für den Straßenverkehr als auch für
Signale für den Schienenverkehr anwendbar.
[0003] Lichtsignalanlagen können Leuchtdioden (LEDs) umfassen, mit denen verschiedene Lichtsignale
gegeben werden können. Die Leuchtdioden oder andere Leuchtmittel der Lichtsignalanlagen
können dabei charakteristische Strom- und/oder Spannungskennwerte aufweisen. Tritt
während des Betriebs der Lichtsignalanlage ein Defekt auf, kann dieser dadurch erkannt
werden, dass beispielsweise ein Autofahrer oder ein Triebfahrzeugführer das fehlerhafte
Lichtsignal erkennt und meldet, beispielsweise wenn es schlecht zu erkennen ist oder
gar nicht mehr leuchtet. Dies kann gegebenenfalls erst zeitversetzt erfolgen, wobei
ein Austausch des Leuchtmittels oder der Leuchtdiode weitere Zeit in Anspruch nimmt.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Defekte schneller, besser lokalisiert und
automatisiert zu erkennen und eine Information über den Defekt an eine zentrale Stelle
weiterzugeben. Ferner liegt einer Ausführungsform der Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
bei erkanntem Defekt erste Maßnahmen automatisiert zu ergreifen.
[0005] Diese Aufgaben wird mit dem Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose einer Lichtsignalanlage
sowie mit dem Verfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes, das im Verfahren zur
Ansteuerungsdiagnose zum Einsatz kommen kann, der Steuereinheit für eine Lichtsignalanlage,
der Lichtsignalanlage sowie dem Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens zur
Ansteuerungsdiagnose der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] In einem Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose einer Lichtsignalanlage werden die folgenden
Schritte durchgeführt. Die Lichtsignalanlage weist zumindest eine Leuchtvorrichtung
und zumindest eine Ansteuerungselektronik auf, wobei jeweils auch mehrere Leuchtvorrichtungen
und mehrere Ansteuerungselektroniken vorgesehen sein können, beispielsweise eine Ansteuerungselektronik
pro Leuchtvorrichtung. Die Lichtsignalanlage kann eine Ampel für den Straßenverkehr
oder ein Signal für den Schienenverkehr umfassen. Zunächst werden Strom- und/oder
Spannungskennwerte der Leuchtvorrichtung an der Ansteuerungselektronik abgegriffen.
Die Strom- und/oder Spannungskennwerte werden dann mittels eines trainierten neuronalen
Netzes ausgewertet, wobei das neuronale Netz dahingehend trainiert wurde, Abweichungen
der Strom- und/oder Spannungskennwerte von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten
zu erkennen. Abweichungen können auch als Anomalien bezeichnet werden. Sofern beim
Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte ein Vorliegen einer Abweichung erkannt
wurde, wird eine Information ausgegeben.
[0007] Die Information kann beispielsweise an eine zentrale Stelle wie beispielsweise einen
Verkehrssteuerungsrechner im Falle einer Ampel und an ein Stellwerk im Falle eines
Signals ausgegeben werden. Die Abweichungen der Strom- und/oder Spannungskennwerte
von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten kann mittels des trainierten neuronalen
Netzes schneller und zuverlässiger erfolgen als eine Erkennung eines Defekts durch
einen Autofahrer oder einen Triebfahrzeugführer. Dadurch ermöglicht das Verfahren
eine schnellere Reaktion, da Informationen über Defekte schneller bei den zuständigen
Stellen vorliegen.
[0008] In einer Ausführungsform des Verfahrens wird beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte
erkannt, ob die Leuchtvorrichtung oder die Ansteuerungselektronik für die Abweichung
der Strom- und/oder Spannungskennwerte von den Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten
verantwortlich ist. Diese Information wird zusätzlich ausgegeben. Dadurch kann beispielsweise
eine Wartung verbessert werden, da bei vorliegenden Defekten mehrerer Lichtsignalanlagen
besser priorisiert werden kann. Ferner können passende Ersatzteile leichter ausgesucht
und zur defekten Lichtsignalanlage transportiert werden.
[0009] In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Lichtsignalanlage eine Steuerungsschnittstelle
auf. Über die Steuerungsschnittstelle wird ein Sollsignalbegriff empfangen. Beim Auswerten
der Strom- und/oder Spannungskennwerte wird erkannt, ob der Sollsignalbegriff angezeigt
wird. Bei feststellen, dass der Sollsignalbegriff nicht anliegt, wird ebenfalls eine
Information, dass eine Abweichung vorliegt, ausgegeben.
[0010] Der Sollsignalbegriff kann dabei umfassen, was durch die Lichtsignalanlage angezeigt
werden soll. Im Falle einer Ampel kann dies umfassen, welche der Ampellichter (beispielsweise
rot, gelb und grün) leuchten und welche nicht leuchten sollen. Gleiches gilt im Falle
von Signalen, bei denen ebenfalls verschiedenfarbige Signalmuster angezeigt werden
können. Ferner kann der Sollsignalbegriff auch eine Helligkeit des angezeigten Signalmusters
beziehungsweise der Ampellichter umfassen, da beispielsweise tagsüber aufgrund des
Tageslichts eine höhere Leuchtleistung vorgesehen sein kann als nachts.
[0011] Die Steuerungsschnittstelle kann mit dem Verkehrssteuerungsrechner im Falle der Ampel
und mit dem Stellwerk im Falle des Signals verbunden sein. Der Sollsignalbegriff kann
vom Verkehrssteuerungsrechner beziehungsweise dem Stellwerk ausgegeben werden.
[0012] In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Information über die Steuerungsschnittstelle
ausgegeben. Dadurch kann die Information zum Verkehrssteuerungsrechner im Falle der
Ampel und zum Stellwerk im Falle des Signals ausgegeben werden. Dadurch wird eine
zentrale Defektüberwachung im Verkehrssteuerungsrechner beziehungsweise im Stellwerk
möglich.
[0013] In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Leuchtvorrichtung eine LED. Die
Ansteuerungselektronik umfasst einen LED-Signalgeber. Die Strom- und/oder Spannungskennwerte
umfassen eine Strom-Spannungskennlinie der LED. Die Strom-Spannungskennlinie der LED
ist gut geeignet, defekte LEDs zu erkennen und auch zu erkennen, ob der LED-Signalgeber
defekt ist.
[0014] In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Leuchtvorrichtung eine Mehrzahl
von LEDs. Bei Vorliegen der Abweichung, die durch den Ausfall einer oder mehrerer
LEDs verursacht wird, wird eine Spannung und/oder ein Strom für betriebsbereite LEDs
erhöht. Gleichermaßen kann, wenn jede LED einen eigenen LED-Signalgeber aufweist,
auch bei Ausfall einer oder mehrerer LEDs aufgrund eines Ausfalls der entsprechenden
LED-Signalgeber die Spannung und/oder der Strom für betriebsbereite LEDs erhöht werden.
Dadurch kann eine geforderte Helligkeit des Signalmusters auf Kosten einer Lebensdauer
der LEDs trotz Ausfalls einer oder mehrerer LEDs erreicht werden.
[0015] Insbesondere dann, wenn eine oder mehrere LEDs ausgefallen sind und nicht die zugehörigen
LED-Signalgeber und zumindest mehrere für ein Signalmuster notwendige LEDs auf einer
Platine oder in einem Bauelement angeordnet sind und dieses komplett ausgetauscht
wird, ist die in dieser Ausführungsform mögliche Verkürzung der Lebensdauer weniger
relevant, da nach kurzer Zeit sämtliche LEDs ausgetauscht werden.
[0016] In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ferner eine Temperatur gemessen, wobei
beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte die Temperatur berücksichtigt
wird. Insbesondere die Temperatur kann einen Einfluss auf die Strom- und/oder Spannungskennwerte
haben, so dass dem Verfahren bei verschiedenen Temperaturen verschiedene Sollstrom-
und/oder Sollspannungskennwerte zugrunde liegen. Die Temperatur kann ferner einen
Einfluss auf eine Leuchtfarbe und/oder eine Lichtleistung von LEDs haben.
[0017] Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes.
In diesem werden Strom- und/oder Spannungskennwerte zumindest einer Leuchtvorrichtung
einer Lichtsignalanlage mit korrekt oder nicht-korrekt leuchtenden Leuchtvorrichtungen
in Verbindung gebracht, indem Abweichungen der Strom- und/oder Spannungskennwerte
von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten ausgewertet werden. Mit diesem Verfahren
kann das im Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose eingesetzte neuronale Netz trainiert
werden. Das Trainieren kann dabei auf der Basis von Test- und/oder Simulationsdaten
erfolgen.
[0018] In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Trainieren des neuronalen Netzes wird
ferner ein Sollsignalbegriff mit den Strom- und/oder Spannungskennwerten verknüpft.
[0019] In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Trainieren des neuronalen Netzes wird
während des Trainierens eine Lichtsignalanlage mit den Strom- und/oder Spannungskennwerten
betrieben. Das in Verbindung bringen mit korrekt oder nicht-korrekt leuchtenden Leuchtvorrichtungen
erfolgt mittels einer optischen Auswertung eines angezeigten Signals der Lichtsignalanlage.
Insbesondere kann beispielsweise eine Kamera zum Einsatz kommen, mit der eine real
betriebene Lichtsignalanlage gefilmt und das Signalmuster erkannt wird. Ferner kann
in dieser Ausführungsform ein Kamerabild hinsichtlich einer Signalfarbe oder einer
Signalhelligkeit ausgewertet werden, um korrekt oder nicht-korrekt leuchtende Leuchtvorrichtungen
zu erkennen.
[0020] Die Erfindung umfasst ferner eine Steuereinheit für eine Lichtsignalanlage, die eingerichtet
ist, eine Leuchtvorrichtung der Lichtsignalanlage mittels einer Ansteuerungselektronik
anzusteuern und dabei Strom- und/oder Spannungskennwerte abzugreifen. Die Steuereinheit
umfasst ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren trainiertes neuronales Netz und ist
ferner eingerichtet, die Strom- und/oder Spannungskennwerte mittels des trainierten
neuronalen Netzes auszuwerten und eine Information auszugeben, sofern beim Auswerten
der Strom- und/oder Spannungskennwerte ein Vorliegen einer Abweichung erkannt wurde.
Insbesondere kann die Steuereinheit also zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ansteuerungsdiagnose eingerichtet sein.
[0021] In einer Ausführungsform der Steuereinheit weist diese ferner eine Steuerungsschnittstelle
auf. Die Steuereinheit ist eingerichtet, über die Steuerungsschnittstelle einen Sollsignalbegriff
zu empfangen und beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte zu erkennen,
ob der Sollsignalbegriff angezeigt wird. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet,
bei feststellen, dass der Sollsignalbegriff nicht angezeigt wird, ebenfalls eine Information
auszugeben, dass eine Abweichung vorliegt.
[0022] In einer Ausführungsform der Steuereinheit wird die Information über die Steuerungsschnittstelle
ausgegeben.
[0023] In einer Ausführungsform der Steuereinheit umfasst die Leuchtvorrichtung eine oder
mehrere LEDs. Die Steuereinheit ist eingerichtet, bei Vorliegen einer Abweichung,
die durch den Ausfall einer oder mehrerer LEDs verursacht wird, eine Spannung und/oder
ein Strom für betriebsbereite LEDs zu erhöhen. Dadurch kann eine geforderte Helligkeit
des Signalmusters auf Kosten einer Lebensdauer der LEDs trotz Ausfalls einer oder
mehrerer LEDs erreicht werden. Insbesondere dann, wenn eine oder mehrere LEDs ausgefallen
sind und nicht die zugehörigen LED-Signalgeber und zumindest mehrere für ein Signalmuster
notwendige LEDs auf einer Platine oder in einem Bauelement angeordnet sind und dieses
komplett ausgetauscht wird, ist die in dieser Ausführungsform mögliche Verkürzung
der Lebensdauer weniger relevant, da nach kurzer Zeit sämtliche LEDs ausgetauscht
werden.
[0024] Die Erfindung umfasst ferner eine Lichtsignalanlage mit einer Leuchtvorrichtung und
einer erfindungsgemäßen Steuereinheit und ein Computerprogramm, das ausgeführt auf
einem Steuerrechner diesen dazu veranlasst, das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose
durchzuführen.
[0025] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie
die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich
durch die Erläuterungen der folgenden, stark vereinfachten, schematischen Darstellungen
bevorzugter Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
- FIG 1
- ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerungsdiagnose einer Lichtsignalanlage;
- FIG 2
- ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Ansteuerungsdiagnose einer Lichtsignalanlage;
- FIG 3
- ein neuronales Netz;
- FIG 4
- eine Kennlinie;
- FIG 5
- eine Lichtsignalanlage mit einer Steuereinheit;
- FIG 6
- eine weitere Lichtsignalanlage mit einer weiteren Steuereinheit; und
- FIG 7
- eine Trainingsanordnung.
[0026] FIG 1 zeigt ein Ablaufdiagramm 100 eines Verfahrens zur Ansteuerungsdiagnose einer
Lichtsignalanlage. Die Lichtsignalanlage weist zumindest eine Leuchtvorrichtung und
zumindest eine Ansteuerungselektronik auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte.
In einem Abgreifschritt 110 werden Strom- und/oder Spannungskennwerte der Leuchtvorrichtung
an der Ansteuerungselektronik abgegriffen. In einem Auswerteschritt 120 werden die
Strom- und/oder Spannungskennwerte mittels eines trainierten neuronalen Netzes ausgewertet.
Das neuronale Netz wurde dahingehend trainiert, Abweichungen der Strom- und/oder Spannungskennwerte
von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten zu erkennen. In einem Ausgabeschritt
130 wird eine Information ausgegeben, sofern beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte
ein Vorliegen einer Abweichung erkannt wurde.
[0027] Die Lichtsignalanlage kann eine Ampel für den Straßenverkehr oder ein Signal für
den Schienenverkehr umfassen. Die Information kann beispielsweise an eine zentrale
Stelle wie beispielsweise einen Verkehrssteuerungsrechner im Falle einer Ampel und
an ein Stellwerk im Falle eines Signals ausgegeben werden. Die Abweichungen der Strom-
und/oder Spannungskennwerte von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten kann mittels
des trainierten neuronalen Netzes schneller und zuverlässiger erfolgen als eine Erkennung
eines Defekts durch einen Autofahrer oder einen Triebfahrzeugführer. Dadurch ermöglicht
das Verfahren eine schnellere Reaktion, da Informationen über Defekte schneller bei
den zuständigen Stellen vorliegen.
[0028] In einem Ausführungsbeispiel wird beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte
im Auswerteschritt 120 zusätzlich erkannt, ob die Leuchtvorrichtung oder die Ansteuerungselektronik
für die Abweichung der Strom- und/oder Spannungskennwerte von den Sollstrom- und/oder
Sollspannungskennwerten verantwortlich ist und wobei diese Information zusätzlich
im Ausgabeschritt 130 ausgegeben wird.
[0029] FIG 2 zeigt ein Ablaufdiagramm 100 eines weiteren Verfahrens zur Ansteuerungsdiagnose
einer Lichtsignalanlage. Der Abgreifschritt 110, der Auswerteschritt 120 und der Ausgabeschritt
130 sind dabei wie im Zusammenhang mit FIG 1 erläutert ausgestaltet. Ferner sind weitere
optionale Schritte vorgesehen, wobei die optionalen Schritte jeweils einzeln oder
in beliebigen Kombinationen zusätzlich zum Abgreifschritt 110, Auswerteschritt 120
und Ausgabeschritt 130 ausgeführt werden können.
[0030] Die Lichtsignalanlage kann eine optionale Steuerungsschnittstelle aufweisen. In einem
Empfangsschritt 140 wird über die Steuerungsschnittstelle ein Sollsignalbegriff empfangen.
Beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte im Auswerteschritt 120 wird
zusätzlich erkannt, ob der Sollsignalbegriff angezeigt wird, wobei bei feststellen,
dass der Sollsignalbegriff nicht anliegt ebenfalls eine Information, dass eine Abweichung
vorliegt, im Ausgabeschritt 130 ausgegeben wird. Der Empfangsschritt 140 wird vor
dem Abgreifschritt 110 ausgeführt. In einem Ausführungsbeispiel kann die Information
im Ausgabeschritt 130 über die Steuerungsschnittstelle ausgegeben werden.
[0031] In einem Temperaturmessschritt 150 wird eine Temperatur gemessen. Der Temperaturmessschritt
wird zwischen dem Abgreifschritt 110 und dem Auswerteschritt 120 durchgeführt. Beim
Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte im Auswerteschritt 120 wird die Temperatur
berücksichtigt, da Strom- und/oder Spannungskennwerte von Leuchtvorrichtungen temperaturabhängig
sein können. Alternativ oder zusätzlich können eine Leuchtfarbe und/oder eine Lichtleistung
beispielsweise einer LED von der Temperatur abhängen und dies ebenfalls im AuswerteDer
Temperaturmessschritt 150 kann alternativ auch als erster Schritt noch vor dem Empfangsschritt
140 oder zwischen dem Empfangsschritt 140 und dem Abgreifschritt 110 durchgeführt
werden. Ist der Empfangsschritt 140 nicht vorgesehen, kann der Temperaturmessschritt
150 vor dem Abgreifschritt 110 durchgeführt werden.
[0032] In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Leuchtvorrichtung eine LED und die Ansteuerungselektronik
einen LED-Signalgeber. Die Strom- und/oder Spannungskennwerte umfassen eine Strom-Spannungskennlinie
der LED. Wenn die Leuchtvorrichtung eine Mehrzahl von LEDs umfasst, kann in diesem
Ausführungsbeispiel ein Steuerungsanpassungsschritt 160 vorgesehen sein, in dem bei
Vorliegen der Abweichung, die durch den Ausfall einer oder mehrerer LEDs verursacht
wird, eine Spannung und/oder ein Strom für betriebsbereite LEDs erhöht wird.
[0033] Insbesondere dann, wenn eine oder mehrere LEDs ausgefallen sind und nicht die zugehörigen
LED-Signalgeber und zumindest mehrere für ein Signalmuster notwendige LEDs auf einer
Platine oder in einem Bauelement angeordnet sind und dieses komplett ausgetauscht
wird, ist eine in diesem Ausführungsbeispiel mögliche Verkürzung einer Lebensdauer
weniger relevant, da nach kurzer Zeit sämtliche LEDs ausgetauscht werden.
[0034] FIG 3 zeigt ein neuronales Netz 200, das im Auswerteschritt 120 der FIG 1 und 2 zum
Einsatz kommen kann. Im neuronalen Netz 200 werden Strom- und/oder Spannungskennwerte
in einer Eingabe 210 eingelesen. In einer versteckten Schicht 220 werden die Strom-
und/oder Spannungskennwerte klassifiziert und in einer Ausgabe 230 ausgegeben, ob
eine Abweichung oder keine Abweichung von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten
vorliegt. Im Gegensatz zur Darstellung der FIG 3 können im neuronalen Netz 200 auch
mehrere versteckte Schichten 220 vorgesehen sein.
[0035] Um das neuronale Netz 200 zu trainieren, werden Strom- und/oder Spannungskennwerte
zumindest einer Leuchtvorrichtung einer Lichtsignalanlage mit korrekt oder nicht-korrekt
leuchtenden Leuchtvorrichtungen in Verbindung gebracht, indem Abweichungen der Strom-
und/oder Spannungskennwerte von Sollstrom- und/oder Soll-spannungskennwerten ausgewertet
werden. In einem Ausführungsbeispiel kann ferner ein Sollsignalbegriff mit den Strom-
und/oder Spannungskennwerten verknüpft werden. Dies geschieht jeweils in der versteckten
Schicht 220 oder in mehreren versteckten Schichten 220.
[0036] In einem Ausführungsbeispiel des Trainingsverfahrens wird während des Trainierens
eine Lichtsignalanlage mit den Strom- und/oder Spannungskennwerten betrieben. Das
in Verbindung bringen mit korrekt oder nicht-korrekt leuchtenden Leuchtvorrichtungen
erfolgt mittels einer optischen Auswertung eines angezeigten Signals der Lichtsignalanlage.
[0037] FIG 4 zeigt ein Diagramm 300, bei dem ein Strom 301 über einer Spannung 302 aufgetragen
ist. Eine Strom-Spannungs-Kennlinie 310 stellt einen typischen Verlauf des Stroms
301 und der Spannung 302 einer LED dar, wobei bis zu einer Schwellenspannung 303 kein
Strom 301 fließt und erst nach Überschreiten der Schwellenspannung 303 Strom 301 fließt.
Dies stellt ein typisches Verhalten von LEDs dar. Ist die LED defekt, kann die LED
mittels einer verschobenen Strom-Spannungs-Kennlinie 320 charakterisiert werden, wobei
die verschobene Schwellenspannung 304 größer ist als die Schwellenspannung 303.
[0038] Eine solche Verschiebung der Strom-Spannungs-Kennlinie 310 könnte beispielsweise
beim Trainieren des neuronalen Netzes 200 zu einer unterschiedlichen Klassifizierung
hinsichtlich einer korrekt arbeitenden LED führen.
[0039] FIG 5 zeigt eine Lichtsignalanlage 400, die als Ampel 410 ausgestaltet ist. Die Ampel
410 weist die in weiten Teilen der Welt übliche Anordnung eines Rotlichts 411 oben,
eines Gelblichts 412 in der Mitte und eines Grünlichts 413 unten auf. Die Ampel 410
ist mit einer Steuereinheit 430 verbunden, wobei die Steuereinheit 430 eingerichtet
ist, die Ampel 410 und insbesondere das Rotlicht 411, das Gelblicht 412 und das Grünlicht
413 zu schalten. Dazu weist die Steuereinheit 430 eine Ansteuerungselektronik 431
auf. Die Steuereinheit 430 weist ferner einen Steuerrechner 432 auf, mit dem das in
den FIG 1 und 2 dargestellte Verfahren durchgeführt werden kann. Dabei kann das neuronale
Netz 200 der FIG 3 im Steuerrechner 432 angeordnet sein. Um den optionalen Empfangsschritt
140 durchführen zu können, weist due Steuereinheit 430 eine optionale Steuerungsschnittstelle
433 auf, mit der die Steuereinheit 430 mit einer zentralen Stelle 440, hier als Verkehrssteuerungsrechner
441 ausgestaltet, verbunden werden kann. Ein Signalbegriff der Ampel 410 kann dabei
vom Verkehrssteuerungsrechner 441 bereitgestellt werden und im Empfangsschritt 140
über die Steuerungsschnittstelle 433 von der Steuereinheit 430 empfangen werden. Der
Signalbegriff kann dabei beinhalten, welche der Leuchtvorrichtungen 403 leuchten sollen.
[0040] Der Signalbegriff kann beispielsweise beinhalten, dass das Rotlicht 411 oder das
Rotlicht 411 und das Gelblicht 412 gleichzeitig oder das Gelblicht 412 oder das Grünlicht
413 leuchten sollen. Dies sind die in Deutschland typischerweise verwendeten Signalbegriffe,
außerhalb Deutschlands können auch andere Signalbegriffe verwendet werden.
[0041] Leuchtvorrichtungen der Ampel können dabei mittels LEDs 401 ausgeführt sein, wobei
in FIG 5 dargestellt ist, dass jeweils vier LEDs 401 für Rotlicht 411, Gelblicht 412
und Grünlicht 413 vorgesehen sind. Ebenfalls sind andere Anzahlen von LEDs 401 möglich
und auch jeweils verschiedene Anzahlen von LEDs 401 für Rotlicht 411, Gelblicht 412
und Grünlicht 413. Die Ansteuerungselektronik 431 weist jeweils einen LED-Signalgeber
402 für jede der LEDs 401, also insgesamt zwölf LED-Signalgeber 402, auf. Mittels
der LED-Signalgeber 402 können jeweils Ströme und/oder Spannungen der LEDs 401 eingestellt
werden und so die LEDs 401 zum Leuchten gebracht werden.
[0042] FIG 6 zeigt eine weitere Lichtsignalanlage 400, die als Signal 420 ausgestaltet ist.
Das Signal 420 weist dabei das in Deutschland übliche Signalbild mit zwei Rotlichtern
421, einem Gelblicht 422 und einem Grünlicht 423 auf. Es können jedoch auch andere
Signalbilder vorgesehen sein. Die Steuereinheit 430 der Lichtsignalanlage 400 der
FIG 6 ist im Wesentlichen identisch zur Steuereinheit 430 der FIG 5 aufgebaut und
ebenfalls optional über die Steuerungsschnittstelle 433 mit einer zentralen Stelle
440 verbunden, die jedoch als Stellwerk 442 ausgestaltet ist. Ein Signalbegriff des
Signals 420 kann dabei vom Stellwerk 442 bereitgestellt werden und im Empfangsschritt
140 über die Steuerungsschnittstelle 433 von der Steuereinheit 430 empfangen werden.
Der Signalbegriff kann dabei beinhalten, welche der Leuchtvorrichtungen 403 leuchten
sollen. Der Signalbegriff kann beispielsweise beinhalten, dass beide Rotlichter 411
oder das Gelblicht 412 und das Grünlicht 413 gleichzeitig oder das Grünlicht 413 leuchten
sollen. Dies sind die in Deutschland typischerweise verwendeten Signalbegriffe, außerhalb
Deutschlands können auch andere Signalbegriffe verwendet werden.
[0043] Auch in FIG 6 sind wieder jeweils vier LEDs 401 für die zwei Rotlichter 421, das
Gelblicht 422 und das Grünlicht 423 vorgesehen, so dass die Ansteuerungselektronik
431 in diesem Ausführungsbeispiel sechzehn LED-Signalgeber 402 aufweist.
[0044] Bei den in den FIG 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein,
dass die LEDs 401 tagsüber mit einer Betriebsspannung zwischen 9,1 Volt und 12,5 Volt,
typischerweise zwischen 10,6 und 11,0 Volt und idealerweise bei 10,8 Volt betrieben
werden. Nachts können die LEDs 401 mit einer Betriebsspannung zwischen 5,5 Volt und
8,7 Volt, typischerweise zwischen 7,0 und 7,4 Volt und idealerweise bei 7,2 Volt betrieben
werden. Resultierende Ströme für die LEDs 401 des Rotlichts 411, 421 können dann zwischen
475 und 3100 Milliampere liegen, während resultierende Ströme für die LEDs 401 des
Gelblichts 412, 422 beziehungsweise Grünlichts zwischen 650 und 3100 Milliampere liegen
können. Diese Werte können gegebenenfalls als Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerte
verwendet werden. Der Signalbegriff, der im Empfangsschritt 140 empfangen wird, kann
dabei auch umfassen, ob das Signal für tagsüber oder für nachts angezeigt werden soll
und damit, welche Betriebsspannungen verwendet werden sollen.
[0045] Das Rotlicht 411, 421, das Gelblicht 412, 422 und das Grünlicht 413, 423 beziehungsweise
die LEDs 401 dieser können als Leuchtvorrichtung 403 der Lichtsignalanlage 400 aufgefasst
werden. Wenn die Leuchtvorrichtung 403, wie in den FIG 5 und 6 dargestellt, eine Mehrzahl
von LEDs 401 umfasst, kann bei Vorliegen der Abweichung der Strom- und/oder Spannungskennwerte
von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten, die durch den Ausfall einer oder
mehrerer LEDs 401 verursacht wird, eine Spannung und/oder ein Strom für betriebsbereite
LEDs 401 erhöht werden.
[0046] Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtsignalanlage 400 und die Steuereinheit 430
im Gegensatz zu den Darstellungen der FIG 5 und 6 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet
sind.
[0047] Ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens der FIG 1 und 2 kann dabei auf
einem Steuerrechner 432 durchgeführt werden und diesen dazu veranlasse, das Verfahren
durchzuführen.
[0048] FIG 7 zeigt eine Trainingsanordnung 500, mit der das neuronale Netz 200 des Steuerrechners
432 trainiert werden kann. Hierzu ist die Lichtsignalanlage 400 (hier die Ampel 410,
analog aber auch für das Signal 420 anwendbar) so angeordnet, dass das Rotlicht 411,
Gelblicht 412 und Grünlicht 413 in Richtung einer Kamera 501 abstrahlen können. Die
Kamera 502 ist mit einem Objekterkennungsrechner 502 verbunden. Während des Trainierens
wird die Lichtsignalanlage 40 mit den Strom- und/oder Spannungskennwerten betrieben.
Das in Verbindung bringen mit korrekt oder nicht-korrekt leuchtenden Leuchtvorrichtungen
erfolgt mittels einer optischen Auswertung eines angezeigten Signals der Lichtsignalanlage
400. Diese optische Auswertung erfolgt mittels der Kamera 501 und des Objekterkennungsrechners
502. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, eine Temperatur um das Signal zu regeln,
um den Temperaturmessschritt 150 ebenfalls zu ermöglichen und bereits verschiedene
Temperaturen während des Lernens zu berücksichtigen, insbesondere bei den Strom- und/oder
Spannungskennwerten und/oder bei den Sollstrom und/oder Sollspannungskennwertden.
[0049] Es kann vorgesehen sein, dass verschiedene Signalbegriffe von der Lichtsignalanlage
400 (wie oben beschrieben) angezeigt werden. Der Objekterkennungsrechner kann beispielsweise
eingerichtet sein, eine Helligkeit (um Tag- oder Nachtsignal zu unterscheiden) oder
eine Wellenlänge (um die Lichtfarbe zu unterscheiden) auszuwerten, um die Signalbegriffe
zu identifizieren.
[0050] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
1. Verfahren zur Ansteuerungsdiagnose einer Lichtsignalanlage (400), wobei die Lichtsignalanlage
zumindest eine Leuchtvorrichtung (403) und zumindest eine Ansteuerungselektronik (431)
aufweist, mit den folgenden Schritten:
- Abgreifen von Strom- und/oder Spannungskennwerten der Leuchtvorrichtung (403) an
der Ansteuerungselektronik (431);
- Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte mittels eines trainierten neuronalen
Netzes (200), wobei das neuronale Netz (200) dahingehend trainiert wurde, Abweichungen
der Strom- und/oder Spannungskennwerte von Sollstrom- und/oder Sollspannungskennwerten
zu erkennen;
- Ausgeben einer Information, sofern beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte
ein Vorliegen einer Abweichung erkannt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte
erkannt wird, ob die Leuchtvorrichtung (403) oder die Ansteuerungselektronik (431)
für die Abweichung der Strom- und/oder Spannungskennwerte von den Sollstrom- und/oder
Sollspannungskennwerten verantwortlich ist und wobei diese Information zusätzlich
ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtsignalanlage (400) eine Steuerungsschnittstelle
(433) aufweist, wobei über die Steuerungsschnittstelle (433) ein Sollsignalbegriff
empfangen wird, wobei beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte erkannt
wird, ob der Sollsignalbegriff angezeigt wird, wobei bei feststellen, dass der Sollsignalbegriff
nicht anliegt ebenfalls eine Information, dass eine Abweichung vorliegt, ausgegeben
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Information über die Steuerungsschnittstelle
(433) ausgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leuchtvorrichtung (403) eine
LED (401) umfasst, wobei die Ansteuerungselektronik (431) einen LED-Signalgeber (402)
umfasst und wobei die Strom- und/oder Spannungskennwerte eine Strom-Spannungskennlinie
(310) der LED (401) umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Leuchtvorrichtung (403) eine Mehrzahl von LEDs
(401) umfasst, wobei bei Vorliegen der Abweichung, die durch den Ausfall einer oder
mehrerer LEDs (401) verursacht wird, eine Spannung und/oder ein Strom für betriebsbereite
LEDs (401) erhöht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ferner eine Temperatur gemessen
wird, wobei beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte die Temperatur berücksichtigt
wird.
8. Verfahren zum Trainieren eines neuronalen Netzes (200), wobei Strom- und/oder Spannungskennwerte
zumindest einer Leuchtvorrichtung (403) einer Lichtsignalanlage (400) mit korrekt
oder nicht-korrekt leuchtenden Leuchtvorrichtungen (403) in Verbindung gebracht werden,
indem Abweichungen der Strom- und/oder Spannungskennwerte von Sollstrom- und/oder
Sollspannungskennwerten ausgewertet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ferner ein Sollsignalbegriff mit den Strom- und/oder
Spannungskennwerten verknüpft wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei während des Trainierens eine Lichtsignalanlage
(400) mit den Strom- und/oder Spannungskennwerten betrieben wird und das in Verbindung
bringen mit korrekt oder nicht-korrekt leuchtenden Leuchtvorrichtungen (403) mittels
einer optischen Auswertung eines angezeigten Signals der Lichtsignalanlage (400) erfolgt.
11. Steuereinheit (430) für eine Lichtsignalanlage (400), wobei die Steuereinheit (430)
eingerichtet ist, eine Leuchtvorrichtung (403) der Lichtsignalanlage (400) mittels
einer Ansteuerungselektronik (431) anzusteuern und dabei Strom- und/oder Spannungskennwerte
abzugreifen, wobei die Steuereinheit (430) ein nach den Ansprüchen 8 bis 10 trainiertes
neuronales Netz (200) umfasst und ferner eingerichtet ist, die Strom- und/oder Spannungskennwerte
mittels des trainierten neuronalen Netzes (200) auszuwerten und eine Information auszugeben,
sofern beim Auswerten der Strom- und/oder Spannungskennwerte ein Vorliegen einer Abweichung
erkannt wurde.
12. Steuereinheit (430) nach Anspruch 11, ferner aufweisend eine Steuerungsschnittstelle
(433), wobei die Steuereinheit (430) eingerichtet ist, über die Steuerungsschnittstelle
(433) einen Sollsignalbegriff zu empfangen und beim Auswerten der Strom- und/oder
Spannungskennwerte zu erkennen, ob der Sollsignalbegriff angezeigt wird, wobei die
Steuereinheit (430) ferner eingerichtet ist, bei feststellen, dass der Sollsignalbegriff
nicht angezeigt wird, ebenfalls eine Information auszugeben, dass eine Abweichung
vorliegt.
13. Steuereinheit (430) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Leuchtvorrichtung (403) eine
oder mehrere LEDs (401) umfasst, wobei die Steuereinheit (430) eingerichtet ist, bei
Vorliegen einer Abweichung, die durch den Ausfall einer oder mehrerer LEDs (401) verursacht
wird, eine Spannung und/oder ein Strom für betriebsbereite LEDs (401) zu erhöhen.
14. Lichtsignalanlage (400) mit einer Leuchtvorrichtung (403) und einer Steuereinheit
(430) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
15. Computerprogramm, das ausgeführt auf einem Steuerrechner (432) diesen dazu veranlasst,
das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.