Verfahren, Vorrichtung und Schienenfahrzeug zur Positionsbe ^¬ stimmung im Schienenverkehr

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung Positionsbestimmung im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 4 und ein Schienenfahrzeug zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.

Bahnfahrzeuge sind als Bestandteil einer modernen Verkehrs ^¬ infrastruktur spurgebundene Verkehrs- und Transportmittel, die sich beispielsweise rollend auf oder unter von einer oder zwei Leitschienen (Gleisen) , schwebend über oder unter einem Magnetfeld oder hängend an Stahlseilen fortbewegen. Von den genannten spurgebundenen Verkehrs- und Transportmittel sind Schienenfahrzeuge, die auf einem Rad-Schiene-System basieren, die entweder einen eigenen Fahrantrieb (Triebwagen) oder von eine Lokomotive gezogen oder geschoben werden und bei denen überwiegend Stahlräder mit einem Spurkranz auf zwei Stahlschienen bzw. Gleisen geführt werden, am weitesten verbreitet .

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Schienenfahrzeug zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr anzugeben, mit dem bzw. der die Position des Schienenfahrzeugs im Schienenverkehr bei Bedarf, wenn keine satellitengestützte Positionsbestimmung, insbesondere Ortung, möglich ist oder diese wegen schlechter örtlichen Gegebenheiten nur bedingt einsetz- und/oder durchführbar ist, dennoch bestimmt werden kann. Das alternative Bestimmen von Positionen im Schienenverkehr, wenn eine herkömmliche satellitengestützte Positionsbestim ^¬ mung versagt oder unzureichend ist, was Gegenstand der vor ^¬ liegenden Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der dazu prioritätsbe ^¬ gründenden DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224355.1) ist, ist im Hinblick auf ein zukünftiges automatisiertes (au ^¬ tonomes) oder unterstütztes Fahren von Bahnfahrzeugen im Bahnverkehr respektive Schienenfahrzeugen im Schienenverkehr ein unabdingbares MUSS.

So ist es für das automatisierte oder unterstützte Fahren von Schienenfahrzeugen unerlässlich zu wissen, wo genau sich das Fahrzeug befindet, denn relativ zur Fahrzeugposition lassen sich die zulässige Geschwindigkeit, Haltepunkte oder voraus ^¬ liegende Signalanlagen bestimmen.

Für automatisiertes Fahren muss dies auch dann funktionieren, wenn GPS-Daten nicht verfügbar sind oder diese ungenau sind oder Radumdrehungen aufgrund von feuchten Schienen und entsprechendem Schlupf /Blockierungen ungenaue Ergebnisse lie ^¬ fern . Es ist aber nicht nur der Aspekt der alternativen Positions ^¬ bestimmung der für das zukünftige automatisierte (autonome) oder unterstützte Fahren von Bedeutung ist, sondern auch die nachfolgenden technischen Aspekte, die allesamt mehr oder weniger in einem technischen Kontext mit der vorliegenden Pa- tentanmeldung stehen und deshalb aufgeführt und deren Inhalte vor diesem Hintergrund zu berücksichtigen und ggf. sogar zu inkludieren sind.

Es handelt sich um die Aspekte:

1) Das automatische Erkennen von Signalen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr . WO 2017/174155 AI) und der darin offenbarten technischen Lehre.

2) Das automatische Erkennen von Gefahrensituationen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224358.6) und der Internationalen Patentanmeldung (An- meldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.

3) Das automatische Erkennen von Hindernissen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr.

102016224344.6) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre. 4) Das automatische Erkennen von Fahrspuren/Gleisen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr.

102016224335.7) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.

5) Das Durchführen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.

Die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe wird ausge ^¬ hend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Positionsbestimmungsverfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Darüber hinaus wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 definierten Positionsbestimmungsvorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 4 angegebenen Merkmale ge ^¬ löst.

Weiterhin wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufga ^¬ be ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 definierten Schienenfahrzeug durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 12 angegebenen Merkmale gelöst. Die der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 4 und 12 zugrundeliegende Idee besteht darin, eine ohne Satelli ^¬ tenunterstützung auskommende, in Bezug auf das "Global

Positioning System (GPS) " vorzugsweise als GPS-los bezeich- nete Positionsbestimmung (Ortung) auf der Basis von ermittelten Radumdrehungen eines Schienenfahrzeugs auf einer

Schienenstrecke mit Hilfe von analysierten Bilder und Bild- Metainformationen über die befahrene Schienenstrecke zu op ^¬ timieren .

Die Bild-Metainformationen beinhalten dabei dem Wortsinn nach Merkmals- und Eigenschaftsdaten der in den Bildern er- fassten befahrenen Schienenstrecke. Hierfür wird eine Schienenortskoordinate, die die Position eines Schienenfahrzeugs im Schienenverkehr angibt, in der Weise erzeugt, dass

a) ausgehend von einer initialisierten Gleisposition, die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs auf einem Gleis an- gibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs auf diesem Gleis erfasst wird,

b) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert einer auf dem Gleis zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird, c ) der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke von dem Schienenfahrzeug aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagen ^¬ führers und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug, aufgenommenen Streckenbildern mit dazu korrespondierenden, in Bezug auf eine Strecken- und Schieneninfrastruktur als geeichte Bilder ausgebildeten Referenz-Streckenbildern unter Berücksichtigung von gespeicherten strecken- und schieneninfrastrukturbezogenen Bild- Metainformationen im Zuge eines Positionskorrekturvorgangs korrigiert wird,

d) bei dem Positionskorrekturvorgang ein markanter, durch die Bilder erfasster und durch die Bild-Metainformationen bekannter Wegstreckenpunkt einer Gleisstreckenkomponente, z.B. der Standort einer Weiche, Balise, Signal gebenden und führenden Anlage etc., bestimmt wird,

e) bei dem Positionskorrekturvorgang der Abstand des Schienenfahrzeugs von dem bekannten Wegstreckenpunkt dadurch be- stimmt wird, dass

el) für den markanten Wegstreckenpunkt anhand der aufgenomme ^¬ nen Streckenbilder eine Schienenbreite ermittelt wird oder e2) für den markanten Wegstreckenpunkt auf der Basis eines Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern und den dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern die Größe der Gleisstreckenkomponente) in den aufgenommenen Streckenbildern mit der Größe der Gleisstreckenkomponente in den Re ^¬ ferenz-Streckenbildern verglichen wird, und

f) die bei dem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt auf dieser Weise ermittelte Position sowohl eine neue initialisierte Gleisposition als auch die erzeugte Schienenortskoordinate ist.

Das Grundprinzip der Erfindung ist es dabei, auf Basis von Bildanalyse eine genaue Position des Schienenfahrzeugs zu be ^¬ stimmen .

Bisher wurden hierfür satellitengestützte System, wie z.B. das "Global Positioning System (GPS) " und Radumdrehungen be- nutzt. Eine GPS-basierte Positionsbestimmung ist aber nicht immer verfügbar (z.B. im Tunnel) und alternative Systeme, die für die Positionsbestimmung auf Radumdrehungen basieren, können aufgrund von Schlupf und Blockierungen ungenau sein. Die GPS-lose Positionsbestimmung (Ortung) lässt sich in vorteilhafter Weise zumindest teilweise durch folgende Schritte erreichen :

1. Zunächst wird mit Hilfe einer Berechnungs-/Auswerteein- richtung bestimmt, auf welchem Gleis sich ein Schienenfahrzeug im Schienenverkehr positionsmäßig zu einem Startpunkt initial befindet. In diesem Zusammenhang wird auf das Durch ^¬ führen einer automatische Erkennung von Fahrspuren/Gleisen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224335.7) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.

2. Dann wird mit Hilfe von Radumdrehungen berechnet wie weit das Schienenfahrzeug auf dem Gleis fährt. Gegebenenfalls wird dabei auch ein Gleiswechsel erkannt. Auch diesbezüglich wird auf das Durchführen einer automatische Erkennung von Fahrspu ^¬ ren/Gleisen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224335.7) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs- Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.

3. Die Radumdrehungen liefern einen Entfernungswert, der nur gering von der Realität abweicht. 4. Dieser Wert wird durch eine Bildanalyse korrigiert.

a. Dazu werden mit Hilfe von mindestens einem Bildaufzeichnungsgerät (z.B. ein oder mehrere Bildakquisitionsgeräte wie Videokameras, Lasersensoren, Wärmebildkameras, Radar- Einrichtungen, andere Bildakquisitionsgeräte, etc.) eine Vielzahl von Bildern vom Schienenfahrzeug aus, z.B. aus Perspektive des Triebwagenführers, erfasst bzw. aufgenommen.

Die mehrfache Ausführung ist vor allem für Redundanzzwecke relevant .

Aufgrund der Bild-Metainformationen über die Schienenstrecke sind markante Wegstreckenpunkte, wie z.B. Standort von Anla ^¬ gen für Vor- und Hauptsignale, bekannt. Insbesondere ist de ^¬ ren genaue geographische Position bekannt. In diesem Zusam- menhang wird auf das automatische Erkennen von Signalen im

Bahn-/Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr . WO 2017/174155 AI) und der darin offenbarten technischen Lehre verwiesen. b . Im nächsten Schritt wird der Abstand des Schienenfahrzeugs von einem Objekt, z.B. Signalanlage in FIGUR 1, an einem mar ^¬ kanten Wegstreckenpunkt bestimmt, z.B. Standort einer Anlage für ein Hauptsignal an der Schienenstrecke.

Variante 1 : Es wird der Abstand zum Hauptsignal der Signalan- läge auf Basis der Schienenbreite im Bild auf Höhe des Haupt ^¬ signals bestimmt. In diesem Zusammenhang wird auf das Durch ^¬ führen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4) und der Internationalen Patentanmeldung (An- meldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.

Variante 2 : Es wird das aktuelle Bild des Hauptsignals mit einem geeichten früheren Bild von dem Hauptsignal verglichen. Für das frühere geeichte Bild ist der Abstand des Schienen ^¬ fahrzeugs vom Hauptsignal bekannt. Durch Vergleich der Größe des Hauptsignals im aktuellen Bild gegenüber der Größe des Hauptsignals im geeichten Bild, lässt sich die genaue geogra ^¬ phische Position des Schienenfahrzeugs berechnen. c . Mit der Positionsbestimmung an diesem markanten Wegstreckenpunkt, d.h. dem Festlegen einer Schienenortskoordinate kann nun erneut mit dem Erfassen von Radumdrehungen bis zum nächsten Positionskorrekturvorgang operiert werden.

Durch die die vorstehend skizzierte Korrektur von Radumdre ^¬ hungsdaten mit Hilfe von Bildanalyse kann erreicht werden dass :

- Die Ungenauigkeit der Ortsbestimmung auf Basis von Radum- drehungen ausgeglichen werden kann.

- Ortsbestimmung auch dann funktioniert, wenn kein Satellitensignal bzw. GPS-Signal verfügbar ist. Im Zuge einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können in Bezug auf die Positionsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 4 noch folgende zusätzlichen Komponenten - a) bis c ) für das Bildaufzeichnungsgerät (z.B. das Bildakquisitionsge- rät) - verwendet werden: a . Eine Korrekturkomponente gemäß Anspruch 7, die Wetter- und Helligkeitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials mit einbezieht. Damit kann beispielsweise bei starkem Nebel, die Auswertung von Videobildern auf die ersten 50 Meter vor dem Bahnfahrzeug bzw. Schienenfahrzeug begrenzt werden. b . Eine Brennweiteveränderungskomponente gemäß Anspruch 8, die in Abhängigkeit von der Umgebung (z.B. Bahnhof, Stadtge- biet, Land, etc.) und der Geschwindigkeit den richtigen Auf- nahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstützen. Zum Beispiel können dann sowohl Aufnahmesitua- tionen auf freier Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzeitig reagie- ren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden. c . Eine Beleuchtungskomponente gemäß Anspruch 9, beispiels- weise ein Scheinwerfer der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, durch welche sich die Qua ^¬ lität des von dem Bildaufzeichnungsgerät bzw. Bildakquisiti- onsgerät bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.

Natürlich kann auch weiterhin das "Global Positioning System (GPS) " eingesetzt werden und dieses Verfahren als Ergänzung angewendet werden, wenn kein GPS-Signal verfügbar ist.

Schließlich sind auch Ausreißer bei der GPS-Signalerkennung auf diese Art und Weise korrigierbar.

Darüber hinaus ist es möglich, dass die Positionsbestimmungsvorrichtung als eine virtuelle Maschine im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Sys ^¬ tems" ausgebildet ist und funktioniert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der FIGUREN 1 und 2. Diese zeigen:

FIGUR 1 GPS-lose schienenfahrzeugbasierte Positionsbestimmung in einem Tunnel eines Schienennetzes,

FIGUR 2 einen prinzipiellen Aufbau einer Positionsbestimmungsvorrichtung für die gemäß der FIGUR 1 schienenfahrzeug ^¬ basierte Positionsbestimmung in dem Tunnel des Schienennet ^¬ zes .

FIGUR 1 zeigt eine ohne Satellitenunterstützung auskommende, in Bezug auf das "Global Positioning System (GPS) " als GPS- los bezeichnete, schienenfahrzeugbasierte Positionsbestimmung im Schienenverkehr SVK, wenn auf einer abschnittsweise darge- stellten Schienenstrecke SST eines Schienennetzes SNE ein

Schienenfahrzeug SFZ auf einem Gleis GL der Schienenstrecke SST durch einen Tunnel TNL fährt, wo keine satellitengestützte Positionsbestimmung oder Ortung möglich ist, weil keine Satellitensignale, z.B. GPS-Signale, empfangen werden können. Die schienenfahrzeugbasierte Positionsbestimmung kann im

Prinzip überall als Ergänzung zur satellitengestützten, z.B. GPS-basierten, Positionsbestimmung durchgeführt werden, sie wird aber vorzugsweise dort zum Einsatz kommen, wo keine sa ^¬ tellitengestützte Positionsbestimmung oder Ortung möglich ist, weil keine Satellitensignale, z.B. GPS-Signale, empfan ^¬ gen werden können, so insbesondere in dem Tunnel TNL oder im Bahnhofsbereich, insbesondere wenn dieser zumindest teilweise überdacht ist, wenn das Schienenfahrzeug SFZ sich in diesem Bereich fortbewegt.

In dem in der FIGUR 1 dargestellten Schienenverkehrssystem ist in einem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ mit einem Triebführerstand TFS und einer integrierter Anzeige- einrichtung AZE, in dem sich der Arbeitsplatz des Fahrzeugführers FZF befindet, für die ohne Satellitenunterstützung auskommende bzw. GPS-lose, schienenfahrzeugbasierte Positi ^¬ onsbestimmung - im Folgenden nur mehr als GPS-lose Positi- onsbestimmung (GPS-lose Ortung) bezeichnet - eine Positions ^¬ bestimmungsvorrichtung PBV untergebracht. Die Positionsbes ^¬ timmungsvorrichtung PBV beinhaltet hierfür ein vorzugsweise als Sensor ausgebildetes Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das z.B. als gewöhnliche Videokamera, Lasersensor, Wärmebildka- mera, Radar-Einrichtung, Infrarotkamera etc., ausgebildet ist und wegen Akquirierung von Bildern auch als Bildakquisi- tionsgerät bezeichnet wird, und eine Radumdrehung-Zählein ^¬ richtung RUZE, mit der Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL erfasst werden.

Für diese Art der Positionsbestimmung wird eine Schienenorts ^¬ koordinate SOK, die die Position eines Schienenfahrzeugs SFZ im Schienenverkehr SVK angibt, auf folgende Weise erzeugt: Als erstes wird ausgehend von einer initialisierten Gleispo ^¬ sition GLPi, die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL angibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf diesem Gleis GL erfasst. Danach wird aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert einer auf dem Gleis GL zurückgelegten Wegstrecke berechnet. Weil dieser berechnete Wert ungenau ist, wird der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückge ^¬ legten Gleiswegstrecke von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, ins ^¬ besondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers FZF, TFS, TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, aufgenommenen Streckenbildern STB mit dazu korrespondierenden, in Bezug auf eine Strecken- und Schieneninfrastruktur als geeichte Bilder ausgebildeten Referenz-Streckenbildern R-STB, die z.B. in vo- rausgegangenen Fahrten des gleichen Schienenfahrzeugs oder anderer Fahrzeuge aus einer Schienenfahrzeugflotte erfasst worden und gespeichert sind, unter Berücksichtigung von gespeicherten strecken- und schieneninfrastrukturbezogenen Bild-Metainformationen BMI korrigiert. Es findet also ein Positionskorrekturvorgang statt.

Die Bild-Metainformationen beinhalten dabei dem Wortsinn nach Merkmals- und Eigenschaftsdaten der in den Bildern er- fassten befahrenen Schienenstrecke.

Bei diesem Positionskorrekturvorgang wird zunächst ein markanter, durch die Bilder erfasster und durch die Bild- Metainformationen BMI bekannter Wegstreckenpunkt WSP einer Gleisstreckenkomponente GLSK bestimmt. Dieser Wegstrecken ^¬ punkt WSP der Gleisstreckenkomponente GLSK kann z.B. der Standort einer Weiche, einer Balise, einer ein Signal geben ^¬ den und führenden Anlage SAL sein, wie es in der FIGUR 1 ge- zeigt ist.

Danach wird der Abstand des Schienenfahrzeugs SFZ von dem be ^¬ kannten Wegstreckenpunkt WSP bzw. zu der Gleisstreckenkompo ^¬ nente GLSK, SAL dadurch bestimmt, dass für den markanten Weg- Streckenpunkt WSP entweder anhand der aufgenommenen Streckenbilder STB eine Schienenbreite ermittelt wird oder für den markanten Wegstreckenpunkt WSP auf der Basis eines Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern STB und den dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern R-STB die Größe der Gleisstreckenkomponente GLSK in den aufgenommenen Stre ^¬ ckenbildern STB mit der Größe der Gleisstreckenkomponente GLSK in den Referenz-Streckenbildern R-STB verglichen wird.

Die bei diesem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt WSP auf dieser Weise ermittelte Position ist zum einen eine neue initialisierte Gleisposition GLP _n i für ein nachfolgendes Erfassen von Radumdrehungen inklusive des dazugehörigen wie vorstehend beschriebenen Positionskorrekturvorgangs und zum anderen auch die erzeugte Schienenortsko- ordinate SOK.

FIGUR 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV für die gemäß der FIGUR 1 schienenfahr- zeugbasierte Positionsbestimmung, wenn das Schienenfahrzeug SFZ auf dem Gleis GL der Schienenstrecke SST im Schienennetz SNE durch den Tunnel TNL fährt, wo keine satellitengestützte Positionsbestimmung oder Ortung möglich ist, weil keine Sa- tellitensignale, z.B. GPS-Signale, empfangen werden können.

Ausgangspunkt für die Positionsbestimmung bildet dabei gemäß den Ausführungen zu der FIGUR 1 das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das die Streckenbilder STB oder die Streckenbilder STB und die Referenz-Streckenbilder R-STB für die Positionsbestimmung erfasst, und die Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE, mit der Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL erfasst werden. Dazu greift die Radumdrehung- Zähleinrichtung RUZE auf ein einzelnes Rad oder die Räder, vorzugsweise des Triebwagens TRW, des Schienenfahrzeugs SFZ sensortechnisch zu.

Das Bildaufzeichnungsgerät BAZG ist dazu vorzugsweise für die Ausrichtung auf das Bildobjekt schwenkbar ausgebildet.

Ferner ist es möglich und u.U. auch aus erfassungstechnischen Gründen sinnvoll, dass mehrere Bildaufzeichnungsgeräte BAZG gleicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, oder Geräte un ^¬ terschiedlicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, Lasersen- soren, RADAR-basierte, auf funkbasierte Ortung und Abstands ^¬ messung beruhende Sensoren, Infrarotkameras und/oder Wärme ^¬ bildkameras, in der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV enthalten sind, die die Bilder STB, R-STB aufnehmen. Eine derartige mehrfache Ausführung der Bildaufzeichnung bzw. Bildak- quirierung ist kann u.a. für Redundanzzwecke relevant sein.

Um die Qualität der mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG auf ^¬ gezeichneten oder akquirierten Bilder weiterhin zu verbessern, sind in dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG vorzugsweise folgende Komponenten enthalten:

1. Eine Korrekturkomponente KOK, mit der Wetter- und Hellig ^¬ keitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials einbezogen werden. Mit dieser Komponente ist es z.B. möglich, bei starkem Nebel die Auswertung von Videobildern auf die ersten 50 Meter vor dem Schienenfahrzeug zu begrenzen. 2. Eine Brennweiteveränderungskomponente BVK, die in Abhän ^¬ gigkeit von der Umgebung (z.B. Bahnhof, Stadtgebiet, Land, etc.) und der Geschwindigkeit den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstüt ^¬ zen. Dadurch können dann sowohl Aufnahmesituationen auf frei- er Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzeitig reagieren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden. 3. Eine Beleuchtungskomponente BLK, die beispielsweise als ein Scheinwerfer ausgebildet ist, der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, und durch die sich die Qualität des von dem Bildaufzeichnungsgerät bzw. dem Bildakquisitionsgerät BAZG bei Nacht oder schlechter Witte- rung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.

Die so aufgenommenen Bilder, entweder die Referenz-Streckenbilder R-STB oder die Streckenbilder STB und die Referenz- Streckenbilder R-STB, werden von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG in eine Informationsspeichereinrichtung ISPE gespeichert. Diese Informationsspeichereinrichtung ISPE ist entweder gemäß Option "A" als Komponente der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG entsprechend verbunden oder gemäß Option "B" außerhalb der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV, z.B. als Speicherdatenbank, in dem Triebwagen oder in einer Daten-Cloud dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG zugeordnet bzw. mit diesem

verbindbar . In der Informationsspeichereinrichtung ISPE werden vorzugsweise auch die Bild-Metainformationen BMI abgelegt. Es ist aber auch möglich, für diese Bild-Metainformationen BMI eine separate Informationsdatenbank vorzusehen und zwar analog zu der Informationsdatenbank, die in DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224344.6) und der dazu korrespondierenden Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröf- fentlichungs-Nr . WO ...) zum automatischen Erkennen von Hin- dernissen im Bahn-/Schienenverkehr offenbart ist.

Für die Auswertung der aufgezeichneten bzw. akquirierten Streckenbilder STB, R-STB zur Positionsbestimmung sind das Bildaufzeichnungsgerät BAZG und die Radumdrehung-Zählein- richtung RUZE mit einer Berechnungs-/Auswerteeinrichtung

BAWE verbunden, die ebenfalls eine Komponente der Positions ^¬ bestimmungsvorrichtung PBV ist. Darüber hinaus ist die Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, wie das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, entweder gemäß der Option "A" mit der In- formationsspeichereinrichtung ISPE verbunden oder gemäß Option "B" der Informationsspeichereinrichtung ISPE zugeordnet bzw. mit dieser verbindbar. Auf diese Weise entsteht eine Funktionseinheit aus der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG, der Radumdrehung- Zähleinrichtung RUZE und der Informationsspeichereinrichtung ISPE, bei der die genannten Komponenten der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV für die berechnungs-/auswertegestützte Positionsbestimmung funktional zusammenwirken. Für die berechnungs-/auswertegestützte Positionsbestimmung weist die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE vorzugsweise einen nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher SP, in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Positionsbestim ^¬ mung steuernden Programm-Moduls PGM gespeichert sind, und einen Prozessor PZ, der die Steuerprogrammbefehle des Pro ^¬ gramm-Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Positionsbestimmung ausführt, auf. Dazu greift der Prozessor PZ zusätzlich - neben den Zugriffen auf die in der Informationsspeichereinrichtung ISPE abgelegten Bild-Metainformati- onen BMI - zu Steuerungs- und Berechnungszwecken auf das Bildaufzeichnungsgerät BAZG und die Radumdrehung-Zählein ^¬ richtung RUZE sowie zum Auslesen von Bilddaten auf die Informationsspeichereinrichtung ISPE zu. Die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bzw. das Programm- Modul PGM mit dem die Steuerprogrammbefehle des Programm- Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Positionsbe- Stimmung ausführenden Prozessor PZ sind jetzt bezüglich der berechnungs-/auswertegestützten Positionsbestimmung derart ausgebildet, dass

1) von der Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE ausgehend von der initialisierten Gleisposition GLPi, die vorzugsweise in der Informationsspeichereinrichtung ISPE gespeichert ist und die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL angibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf diesem Gleis GL erfassbar sind,

2) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE aus den zah- lenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert der auf dem Gleis

GL zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird,

3) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke durch das Bildaufzeichnungsgerät BAZG von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers FZF, TFS, TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, aufnehmbaren Streckenbildern STB mit dazu korrespondierenden, in der Informationsspeichereinrichtung ISPE gespeicherten Referenz-Streckenbildern R-STB unter Berücksichtigung von, beispielsweise auch in der Informations ^¬ speichereinrichtung ISPE, gespeicherten strecken- und schie- neninfrastrukturbezogenen Bild-Metainformationen BMI im Zuge des Positionskorrekturvorgangs korrigiert wird,

4) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bei dem Positionskorrekturvorgang der markante, durch die Streckenbilder STB, R-STB erfasste und durch die Bild-Metainformationen BMI bekannte Wegstreckenpunkt WSP der Gleisstreckenkomponente GLSK (Standort der Gleisstreckenkomponente GLSK) bestimmt wird, die z.B. gemäß der Darstellung in der FIGUR 1 die Sig ^¬ nalanlage SAL ist; es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass auch andere Gleisstreckenkomponenten GLSK, wie z.B. eine Weiche, eine Balise, und deren jeweiliger Standort als Weg ^¬ streckenpunkt bestimmt werden kann,

5) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bei dem Positionskorrekturvorgang der Abstand des Schienenfahrzeugs SFZ von dem bekannten Wegstreckenpunkt WSP in der Weise bestimmt wird, dass

a) für den markanten Wegstreckenpunkt WSP anhand der aufge ^¬ nommenen Streckenbilder STB eine Schienenbreite ermittelt wird oder

b) für den markanten Wegstreckenpunkt WS) auf der Basis des

Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern STB und den dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern R-STB die Größe der Gleisstreckenkomponente GLSK in den aufgenomme ^¬ nen Streckenbildern STB mit der Größe der Gleisstreckenkompo- nente GLSK in den Referenz-Streckenbildern R-STB verglichen wird, und

6) die bei dem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt WSP auf dieser Weise ermittelte Position zum einen die neue initialisierte Gleisposition GLP _n i für das nachfolgende Erfassen von Radumdrehungen inklusive des dazu ^¬ gehörigen wie vorstehend beschriebenen Positionskorrekturvorgangs und zum anderen auch die erzeugte Schienenortskoordina ^¬ te SOK ist, die in der Informationsspeichereinrichtung ISPE speicherbar ist bzw. sind.

Mit der wie vorstehend beschriebenen Positionsbestimmungsvorrichtung PBV kann ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Schienenfahrzeugs SFZ ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert bzw. sogar realisiert werden. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Positionsbestimmungsvorrichtung PBV als eine virtuelle Maschine realisiert ist, die im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausgebildet ist und funktioniert.