Verfahren und Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, gegenüber einem festen Grund sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Schienenfahrzeug .

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Stillstandsüberwachung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist. Die Erfindung kann für die Stillstandserkennung und - Überwachung bei jeglichen Relativbewegungen, beispielsweise bei industriellen Fertigungsprozessen oder Fahrzeugen aller Art, eingesetzt werden.

Im Bahnverkehr stellt sich das Problem, dass betrieblich feststellbar sein muss, ob ein abgestelltes und ausgeschaltetes Schienenfahrzeug während dieses ausgeschalteten Zustandes bewegt wurde .

Moderne Zugbeeinflussungseinrichtungen benötigen genaue Weg- beziehungsweise Ortsinformationen sowohl abgestellter als auch fahrender Schienenfahrzeuge. Konventionelle Zugbeeinflussungssysteme werden zunehmend durch funkbasierte Zugbeeinflussungssysteme ergänzt oder abgelöst. Bei funkbasierten Zugbeeinflussungssystemen, wie zum Beispiel ETCS - European Train Control Sytem - Level 2, werden Fahrterlaubnisse in einer streckenseitigen Steuerzentrale ermittelt und den einzelnen Schienenfahrzeugen per Funk übermittelt. Die Fahrterlaubnis enthält neben anderen Informationen das Geschwindigkeitsprofil der Strecke und die Distanz zwischen der aktuellen Po- sition und dem nächsten überwachten Halteort. Während der Fahrt ermittelt eine Fahrzeugeinrichtung die zurückgelegte Entfernung und verhindert durch rechtzeitige automatische An- steuerung der Bremse das Überschreiten der zulässigen Ge- schwindigkeit und das Vorbeifahren an dem überwachten

Halteort. Voraussetzung für die sichere Funktionsweise dieser Zugbeeinflussungssysteme ist, dass in der streckenseitigen Steuerzentrale die tatsächliche momentane Position des Schie- nenfahrzeuges bekannt ist, damit die Distanz bis zum Halteort für die zu übermittelnde Fahrterlaubnis berechnet werden kann. Üblicherweise wird die Fahrzeugposition mittels stre- ckenseitiger Referenzpunkte, zum Beispiel Ortungsbaiisen, ermittelt. Eine Wegmesseinrichtung des Fahrzeuges ermittelt kontinuierlich die relative Position des Fahrzeuges zu dem

Referenzpunkt und übermittelt die Positionsdaten an die Streckenzentrale .

Bisher ist es jedoch nicht möglich, auch bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung festzustellen, ob der bei diesem Betriebszustand vorausgesetzte Stillstand des Schienenfahrzeuges tatsächlich eingehalten wurde. Werden Schienenfahrzeuge zum Betriebsende an Parkpositionen komplett ausgeschaltet, geht für die Zugbeeinflussung die genaue sicherungstechnische Fahrzeugposition verloren. Nach dem Wiedereinschalten des

Schienenfahrzeuges ist die sicherungstechnische Position des Fahrzeuges nicht bekannt und die Initialisierung der Fahrzeugposition kann erst durch das Überfahren von mindestens zwei Ortsreferenzpunkten, zum Beispiel Balisen, ermittelt werden. Erst danach kann das Fahrzeug aus Zugbeeinflussungs- sicht in Betrieb genommen werden. Das bedeutet, dass Fahrzeuge in Parkpositionen nicht komplett ausgeschaltet werden dürfen; zumindest die Zugbeeinflussung muss aktiv bleiben. Nachteilig ist vor allem der dazu erforderliche erhebliche Ener- giebedarf.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Schienenfahrzeug seine sicherungstechnische Position vor dem Abschalten abspeichert und diese Position nach dem Wiedereinschalten als Initialisierungsposition verwendet wird. Notwendige sicherungstechnische Voraussetzung für die Verwendbarkeit der gespeicherten Fahrzeugposition ist, dass das Fahrzeug bei ausgeschalteter Fahrzeugeinrichtung nicht bewegt wurde - Cold Movement Detection - CMD. Erfolgt dennoch eine Bewegung des Schienenfahrzeuges, beispielsweise durch Abschleppen, Rollen am Hang oder Vorschub infolge Rangierfahrten, muss die Verwendung der ursprünglichen Position für Initialisierungszwe- cke durch Personal verhindert werden. Diese nicht technische Lösung ist in der Realität oft nicht umsetzbar.

Zur Lösung des Problems werden derzeit häufig zusätzliche Referenzpunkte an den geplanten Abstellorten installiert. Diese Referenzpunkte müssen zur Bestätigung der Korrektheit der abgespeicherten Position zunächst passiert werden. Nachteilig dabei ist vor allem die Notwendigkeit, eine erhebliche Gleislänge zwischen dem Referenzpunkt und dem eigentlichen Startpunkt freizuhalten. Abstellgleise müssen gegebenenfalls für längere Fahrzeuge verlängert werden oder die Fahrzeuglänge muss eingeschränkt werden. Nachteilig ist darüber hinaus, dass die Fahrt bis zu dem Referenzpunkt, das heißt bis zur Positionserkennung, unter Fahrerverantwortung erfolgen muss. Erst nach der Passage des Referenzpunktes kann eine Fahrter- laubnis aufgrund der Positionsinitialisierung per Funk erteilt werden, während zuvor keine technische Sicherung besteht und die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr niedrig sein muss.

Möglich wäre die Nutzung von GPS - Global Position System -, um den Abstellort vor dem Ausschalten der Fahrzeugeinrichtung zu ermitteln und remanent abzuspeichern und nach dem Wiedereinschalten den aktuellen Ort zu ermitteln und mit dem abgespeicherten Ort zu vergleichen. Problematisch dabei ist jedoch, dass bei einer Vielzahl von Abstellorten kein ausrei- chend starkes Satellitensignal zur Verfügung steht, beispielsweise in Wartungshallen und überdachten oder unterirdischen Bahnhöfen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, anzugeben, die eine Stromlosschaltung des beweglichen Objektes während der Stillstandsphase ermöglichen, wobei auch die Vorrichtung zur Stillstandsüberwachung keine externe Energieversorgung benötigen soll.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Stillstand keine bewegungsbedingte Änderung einer Drehlage einer peripheren Markierung mindestens eines auf dem festen Grund drehbar aufgesetzten Hilfsrades festgestellt wird, wobei die starre Hilfsradachse mit dem beweglichen Objekt verbunden ist.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 für ein Schienenfahrzeug durch eine Vorrichtung gelöst, bei dem mindestens ein

Hilfsrad mit einer peripheren Markierung über eine starre Hilfsradachse mit dem Schienenfahrzeug verbunden ist und bei Stillstand des Schienenfahrzeuges derart auf eine Schiene drehbar aufsetzbar ist, dass eine Änderung der Drehlage der Markierung feststellbar ist.

Die Vorrichtung mit dem Hilfsrad wird vor dem vollständigen Stromlosschalten des Schienenfahrzeuges auf die Schiene abgesenkt, so dass das Hilfsrad Kontakt zur Schiene hat und sich bei einer Bewegung des Zuges dreht. Die Drehlage der peripheren Markierung des mindestens einen Hilfsrades wird, insbesondere mechanisch, gespeichert. Wird das Schienenfahrzeug im ausgeschalteten Zustand bewegt, verändert sich die Drehlage der Markierung auf dem Hilfsrad. Eine Abweichung von dem Ausgangszustand wird vor dem Neustart des Schienenfahrzeugs durch in Augenscheinnahme oder elektronisch erkannt, indem festgestellt wird, ob die Markierung noch dieselbe Drehlage aufweist. Ist das der Fall, befindet sich das Schienenfahrzeug in derselben Parkposition wie beim Abstellen.

Gemäß Anspruch 3 sind mehrere Hilfsräder unterschiedlicher Durchmesser vorgesehen. Auf diese Weise wird die Wahrschein- lichkeit verringert, dass sich die Markierung aller Hilfsräder bei mindestens einer vollständigen Umdrehung jedes einzelnen Hilfsrades nach wenigen Metern Verschub bereits wieder in der Ausgangsdrehlage befindet. Die Umfänge der einzelnen Hilfsräder sind dabei derart unterschiedlich gewählt, dass deren kleinstes gemeinsamens Vielfaches sehr groß ist. Vorteilhaft ist bei der Verwendung mehrerer, beispielsweise dreier, Hilfsräder unterschiedlicher Durchmesser beziehungs- weise Umfänge neben der größeren Sicherheit bei der Feststellung, ob das Schienenfahrzeug in der Stillstandsphase bewegt wurde, auch die Möglichkeit, festzustellen, wie groß der Vorschub, das heißt wie lang die zurückgelegte Fahrtstrecke des Schienenfahrzeuges, tatsächlich ist. Dazu wird der Drehwinkel der Markierung jedes einzelnen Hilfsrades elektrisch ausgelesen, wobei jeder Wertefolge von Drehwinkeländerungen aller Hilfsradmarkierungen einer bestimmten Wegstrecke entspricht.

Zur Feststellung einer solchen Drehlagenänderung ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, dass pro Hilfsrad mindestens eine

Lichtschranke ein koaxiales, sich über einen bestimmten Winkelbereich ersteckendes Langloch des Hilfsrades erfasst. Bei nur einer Lichtschranke und einem halbkreisförmigen Langloch

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ergibt sich dabei eine Genauigkeit von -U, mit U = Hilfsrad- umfang. Beträgt der Hilfsradumfang beispielsweise U=50cm, ergibt sich daraus, dass eine Bewegung des Schienenfahrzeuges

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erst nach einer Wegstrecke von -U =25cm bemerkt wurde.

Figur 2 veranschaulicht das Messprinzip bei der Verwendung von drei Lichtschranken 1.1, 1.2 und 1.3, denen sich überlappende Langlöcher 2.1, 2.2 und 2.3 über 270°-, 180°- und 90°- Teilkreisen auf einem Hilfsrad 3 zugeordnet sind. Daraus ergibt sich eine maximale, trotz Bewegung des Schienenfahr-

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zeuges nicht feststellbare Wegstrecke von - 50cm=12,5cm.

Allgemein gilt:

1 = —n+l . U mit

1 = nicht feststellbare Wegstrecke des Schienenfahrzeuges, n = Anzahl der Lichtschranken 1.1, 1.2, 1.3 und

U = Umfang des Hilfsrades 3.

Die Langlöcher 2.1, 2.2, 2.3 können auch in einer separaten Scheibe angeordnet sein, welche sich mit dem Hilfsrad 3 mitdreht. Die Lichtemitter und Lichtempfänger der Lichtschranken 1.1, 1.2, 1.3 befinden sich dann beidseitig der Scheibe und das eigentliche Hilfsrad 3 muss nicht durch Langlöcher 2.1, 2.2, 2.3 geschwächt werden.

Während des ausgeschalteten Zustandes wird keine Energie benötigt. Durch die konzentrischen Langlöcher 2.1, 2.2, 2.3 ist immer eine Positionsbestimmung möglich. Jeder Ort hat einen eindeutigen Code, der sich aus der Stellung der Langlöcher auf den Rädern oder parallelen Scheiben ergibt. Demnach ergibt sich folgender Algorithmus:

1. Einlesen der Lichtschranken,

2. Speichern in einem nichtflüchtigen Speicher, zum Bei- spiel EEPROM oder FLASH,

3. Ausschalten der gesamten Anlage,

4. Wiedereinschalten,

5. Einlesen der Lichtschranken und

6. Ermittlung der Länge des Verschubes durch Vergleich mit- tels nichtflüchtigem Speicher.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Vorrichtung zur Feststellung einer Bewegung und

Figur 2 eine Veranschaulichung der oben beschriebenen Drehlagenfeststellung mittels Lichtschranken.

Die in Figur 1 skizzierte Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem die Hilfsräder 3.1, 3.2, 3.3 drehbar lagernden Hilfsradträger 4, der mittels eines Gestänges 5 bei Stillstand eines Schienenfahrzeuges 6 von diesem auf eine Schiene 7 absenkbar ist. Der Absenkvorgang ist beendet, wenn alle

Hilfsräder 3.1, 3.2 und 3.3 Schienenkontakt haben. Die drei Hilfsräder 3.1, 3.2 und 3.3 bei dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel sind an dem Hilfsradträger 4 einzeln aufgehängt, ungekoppelt und frei drehbar.

Die Vorrichtung dient dem Zweck, festzustellen, ob während der Stillstandsphase des Schienenfahrzeuges 6 dennoch eine Bewegung desselben stattgefunden hat. Dazu sind die drei Hilfsräder 3.1, 3.2 und 3.3 mit peripheren Markierungen 8.1, 8.2 und 8.3 versehen. Diese Markierungen 8.1, 8.2 und 8.3 haben nach dem Absenken der Hilfsräder 3.1, 3.2 und 3.3 auf der Schiene 7 eine ganz bestimmte Drehlage. Diese Drehlage verändert sich nicht, wenn das abgestellte Schienenfahrzeug 6 während der Stillstandsphase ordnungsgemäß nicht bewegt wurde. Da die drei Hilfsräder 3.1, 3.2 und 3.3 unterschiedliche Um- fänge, beispielsweise 51 cm, 50 cm und 49 cm aufweisen, wie- derholt sich die gleiche Drehlage der Hilfsradmarkierungen

8.1, 8.2 und 8.3 erst nach einer Wegstrecke, die dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Hilfsradumfänge entspricht. Bei dem Beispiel mit Ul = 51 cm, U2 = 50 cm und U3 = 49 cm ergibt sich somit, dass die drei Markierungen 8.1, 8.2 und 8.3 erst nach einer Wegstrecke von cirka 1,2 km gleichzeitig wieder die Ausgangsdrehlage einnehmen. Diese Verlässlich- keitswegstrecke lässt sich bei Bedarf durch Hinzufügung weiterer Hilfsräder 3 unterschiedlicher Umfänge beziehungsweise Durchmesser noch erheblich erhöhen.

Um die Drehlage jeder einzelnen Markierung 8.1, 8.2 und 8.3 mit möglichst geringem Winkelfehler festzustellen, kann beispielsweise eine Lichtschranke-Langloch-Anordnung gemäß Figur 2 verwendet werden, welche oben beschrieben ist. Hier gilt das Prinzip, dass durch Erhöhung der Anzahl der Lichtschranken 1.1, 1.2, 1.3 pro Hilfsrad 3, 3.1, 3.2, 3.3 die nicht erkennbare Wegstrecke bei Bewegung des Schienenfahrzeuges 6 erheblich verringert wird. Beispielsweise durch Verwendung von neun Lichtschranken pro Hilfsrad ergibt sich eine Länge einer nicht erkannten Bewegung des Schienenfahrzeuges 6 von

i

1 = ^T _j U _/ das heißt bei einem Hilfsradumfang U = 50 cm kann das Schienenfahrzeug 6 auf einer maximalen Wegstrecke 1 = 5 cm bewegt worden sein.