Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abstandsmessung zwischen zwei Streckenpunkten oder einem Streckenpunkt und einem Schienenfahrzeug. Die Genauigkeit von Abstandsmessungen im Sinne von Weg- und Geschwindigkeitsermittlung ist von grundlegender Bedeutung für die Eisenbahn- leit- und -Sicherungstechnik, da sicherheitsrelevante Funktionen für die Zugbeeinflussung und die Zugsicherung auf dieser Basis realisiert werden.

Besonders hohe Präzisionsanforderungen gelten dabei für die Beabstandung von Ortungsreferenzpunkten, z. B. Eurobalisen oder ZUB-Koppelspulen . Diese Streckenpunktabstände müssen mit einer Genauigkeit von bis zu +/- 1 cm eingemessen werden, um beispielsweise im spurgeführten öffentlichen Personennahverkehr mit hoher Zugfrequenz eine ausreichend genaue Weg- und Geschwindigkeitsmessung zu ermöglichen. Bekannt ist die Verwendung von Tachymeter und Tripelspiegel, wobei Infrarotlicht reflektiert und laufzeitmäßig ausgewertet wird. Tachymeter und Tripelspiegel müssen dazu präzise aufeinander ausgerichtet werden, was bei den bis zu 700 m betragenden Distanzen zwischen den Ortungsreferenzpunkten sehr schwierig ist.

Des Weiteren sind möglichst genaue Abstands- und daraus abgeleitete Geschwindigkeitsmessungen für die Kalibrierung von Geschwindigkeitssensoren erforderlich. Eine Kalibrierung er- folgt durch Vergleich der Sensormesswerte mit einer Referenz oder einem Normal. Aus der Abweichung zwischen beiden Werten wird ein Kalibrierwert zur Messwertkorrektur des Geschwindigkeitssensors abgeleitet. Eine regelmäßige Kalibrierung ist bei allen odometrischen Systemen, z. B. fahrzeugseitigen oder streckenseitigen Radarsensoen, erforderlich. Bisher werden zur Kalibrierung, d. h. als Referenz oder Normal, verschiedene, insbesondere mit diversitärem Messprinzip arbeitende, Sensorsysteme verwendet. Häufig dienen dazu Wegimpulsgeber auf Basis der Zählung von Radumdrehungen. Problematisch ist generell die Messunsicherheit der Referenzsysteme, bei Wegimpulsgebern beispielsweise aufgrund des Schleuder- und Gleiteffektes .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine zuverlässigere und genauere Abstandsmessung ermöglichen.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwi- sehen den Streckenpunkten oder dem Streckenpunkt und dem Schienenfahrzeug die Laufzeit eines RFID (radio frequency identification) -Signals gemessen wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß An- spruch 4 weist dazu einen einem ersten Streckenpunkt zugeordneten RFID-Sender/Empfänger und einen einem zweiten Streckenpunkt zugeordneten RFID-Empfänger/Sender oder einen dem Schienenfahrzeug zugeordneten RFID-Empfänger/Sender sowie Mittel zur Laufzeitmessung eines RFID-Signals zwischen dem ersten und dem zweiten Streckenpunkt oder zwischen dem ersten Streckenpunkt und dem Schienenfahrzeug auf.

Die Laufzeit des RFID-Signals, die ein Maß für den Abstand und in ihrer zeitlichen Veränderung damit ein Weg- und Ge- schwindigkeitsmaß darstellt, lässt sich bequem mit höchster

Genauigkeit ermitteln. Das RFID-Signal kann dabei bidirektional oder unidirektional übertragen werden. Bei letzterer Anordnung ist entweder der erste Streckenpunkt mit einem RFID- Sender ausgestattet und der zweite Streckenpunkt oder das Schienenfahrzeug mit einem RFID-Sender oder umgekehrt. Die Positionierung der RFID-Komponenten ist einfach möglich und bedarf keiner präzisen Ausrichtung zwischen Sender und Empfänger .

Gemäß Anspruch 2 wird die Laufzeit des RFID-Signals zwischen Ortungsreferenzpunkten, insbesondere Eurobalisen und/oder Koppelspulen, gemessen. RFID-Sender und -Empfänger sind besonders geeignet, um genau lotrecht über den beiden Ortungs- referenzpunkten positioniert zu werden, so dass sich der Abstand hochgenau über die Signallaufzeit messen lässt.

Gemäß Anspruch 3 wird in Abhängigkeit von der Laufzeit des RFID-Signals die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs ermit- telt und zur Kalibrierung von Geschwindigkeitssensoren, insbesondere Dopplerradarsensoren, verwendet. Im Gegensatz zu den üblicherweise für die Kalibrierung verwendeten Wegimpulsgebern funktioniert das RFID-Messsystem unabhängig von Schleuder- und Gleiteffekten, wodurch die Kalibrierung präzi- ser durchgeführt werden kann.

Vorteilhaft bei der Abstandsmessung mittels RFID-Komponenten ist darüber hinaus deren Robustheit und geringe Größe, wodurch ein temporärer, vom Bedarf bestimmter Einsatz problem- los möglich wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlich dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein System zur Einmessung von Ortungsreferenzpunkten und

Figur 2 ein System zur Kalibrierung von GeschwindigkeitsSensoren . Figur 1 zeigt drei Ortungsreferenzpunkte in Form von Euroba- lisen 1, 2 und 3, deren Abstand auszumessen ist. Die Euroba- lise 3 ist dabei einem betrieblichen Haltepunkt eines Schie- nenfahrzeuges bezüglich eines Bahnsteiges 4 mit Bahnsteigtüren 5 zugeordnet. Um zu garantieren, dass ein Schienenfahrzeug exakt an dem durch die Eurobalise 3 gekennzeichneten Haltepunkt zum Stehen kommt, so dass die Bahnsteigtüren 5 mit den Fahrzeugtüren fluchten, ist es erforderlich, den Abstand der ersten und zweiten Eurobalise 1 und 2 von der dritten Eurobalise 3 genau zu kennen. Bei der Überfahrt des Schienenfahrzeuges über die Eurobalisen 1 und 2 wird fahrzeugseitig eine von der Ist-Geschwindigkeit abhängige Bremskurve ermittelt und überwacht. Dieser Bremsvorgang muss mit höchster Präzision erfolgen, insbesondere wenn automatischer, d. h. fahrerloser, Betrieb vorgesehen ist. Dazu wird lotrecht über der Eurobalise 3 ein RFID-Sender und/oder -Empfänger 6 angeordnet, welcher mit einem RFID-Empfänger und/oder -Sender 7 lotrecht über der Eurobalise 1 - wie dargestellt - bzw. lot- recht über der Eurobalise 2 angeordnet. Die Laufzeit eines kontinuierlich gesendeten RFID-Signals wird gemessen und dient als Abstandsmaß zwischen den Ortungsreferenzpunkten.

Ein weiterer Anwendungsfall für die RFID-Signal-Laufzeitmes- sung ist die in Figur 2 veranschaulichte Kalibrierung eines

Geschwindigkeitssensors. Dargestellt ist ein Schienenfahrzeug 8 mit einem Fahrzeuggerät 9, das mit einem Dopplerradarsensor 10 zur Geschwindigkeitsermittlung zusammenwirkt. Zur Kalibrierung des Dopplerradarsensors 10 wird zumindest zeitweise ein RFID-Sender/Empfänger 11 am Frontende des Schienenfahrzeugs 8 angebracht, der mit einem streckenseitigen Referenz- RFID-Sender/Empfänger 12 zusammenwirkt. Aus der Laufzeit des RFID-Signals zwischen den beiden RFID-Komponenten 11 und 12 lässt sich ein sehr präzises Abstandsäquivalent erzeugen. Am Ende einer Referenzstrecke 13 zwischen dem Dopplerradarsensor 10 und dem streckenseitig stationären Messpunkt für die RFID- Signalübertragung werden die Ergebnisse der Geschwindigkeitsmessung mittels Dopplerradarsensor 10 und mittels RFID-Signal verglichen. Die Differenz der Messergebnisse wird in einen Kalibrierfaktor umgerechnet und letztlich zur Kalibrierung des Dopplerradarsensors 10 verwendet.