Beschreibung

System und Verfahren zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, insbesondere von Zügen, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.

Zugbeeinflussungssysteme für Züge, die sich innerhalb eines Streckennetzes bewegen, sind bekannt. Zur Durchführung der Zugbeeinflussung ist es erforderlich, insbesondere die Ortsposition der Züge zu erfassen. Aus diesem Grunde sind in den Fahrzeugen Sensoreinrichtungen angeordnet, welche den jeweils zurückgelegten Fahrweg ermitteln und anhand des Fahrwegs die momentane Ortsposition bestimmen. Die Sensoreinrichtungen können mittels Wegimpulsgebern arbeiten, welche anhand des Raddurchmessers und der erfolgten Radumdrehungen den Fahrweg ermitteln. Ebenso können Sensoreinrichtungen mit

Doppler-Radar-Sensoren oder auch optischen Sensoren ausgerüstet sein. Aus Gründen der Sicherheit müssen die Sensoreinrichtungen in regelmäßigen Abständen dahingehend überprüft werden, ob deren Genauigkeit innerhalb vorgegebener Toleran- zen liegt. Beispielsweise führt die Abnutzung der Räder bei Sensoreinrichtungen mit Wegimpulsgebern dazu, dass die Fahrwegbestimmung einen systematischen Fehler aufweist, was durch Nachstellung und Neukalibrierung der Sensoreinrichtungen korrigiert wird. Dies erfolgt bisher so, dass neue bzw. entspre- chend geänderte Kennwerte im Rahmen von Wartungszyklen vom Wartungspersonal manuell (in ein Fahrzeuggerät) eingegeben werden, wobei der Wartungszyklus je nach Fahrzeugtyp und Ki ^¬ lometerleistung etwa bei 6 Monaten liegt. Dies verursacht re ^¬ gelmäßig Instandhaltungskosten.

Weiter ist es bekannt, entlang der Fahrstrecken Ortsmarkierungen in Form von Balisen anzuordnen, deren Ortsposition und deren Abstand voneinander bekannt ist. Die Ortsmarkierungen können vom Fahrzeug während des Vorbeifahrens erfasst werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Bestim ^¬ mung der momentanen Ortsposition zu verbessern, ohne dass regelmäßig Wartungskosten anfallen.

Die Erfindung wird bezogen auf das System und bezogen auf das Verfahren durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 ge ^¬ löst; die Unteransprüche entsprechen vorteilhaften Ausgestal ^¬ tungen .

Die Lösung sieht vor, dass jeweils beim Passieren einer Ortsmarkierung der Abstand von einer der bereits passierten Ortsmarkierungen mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz gebildet wird, dass jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermittelten relativen Abstandsdifferenzen deren Mittelwert bestimmt wird und dass die Sensoreinrichtungen jeweils neu eingestellt wer ^¬ den, wenn die Verschiebung der Mittelwerte im Laufe der Zeit einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich die Sensoreinrichtungen zur Fahrwegerfassung während des Betriebs selbsttätig kalibrieren. Die Lösung basiert auf einem ständigen Vergleich zwischen Soll- und Istwerten der zurückgelegten Fahrwege. Die Sollwerte ergeben sich dabei aus den bekannten Abständen zwischen den streckenseitigen Ortsmarkierungen. Die von den Sensoreinrichtungen (der Ortungssensorik) gemessenen Werte stellen die zugehörigen Istwerte dar. Dabei sind die Sollwerte als auch die Istwerte mit Fehlern (Toleranzen) behaftet: Die Fehler des Sollwertes resultieren insbesondere aus der Verlegegenau-

igkeit der Ortsmarkierungen und der Genauigkeit, mit der das Fahrzeug die Ortsmarkierung erfasst. Die Fehler des Istwertes sind durch die Genauigkeit der Sensoreinrichtung bestimmt.

Die momentanen Ortspositionen können sicherungstechnisch verwendet werden; nur Ortspositionen, die unter Einhaltung vorgegebener Kriterien ermittelt wurden, werden zur Kalibrierung herangezogen. Dadurch werden Ausreißer nahezu ausgeschlossen.

Ferner müssen die statischen Messfehler unterhalb einer definierten Schwelle liegen. Dies wird erreicht, indem die Mess ^¬ werterfassung sich ggf. über mehrere Ortsmarkierungen hinweg erstreckt. Der Sollwert ergibt sich in diesem Fall aus der Summe der bekannten Ortsintervalle zwischen den Ortsmarkie- rungen. Die Abweichung des Istwertes vom Sollwert wird als

Messwert aufgenommen. Nachdem genügend adäquate Messwerte ge ^¬ sammelt wurden, wird die mittlere Abweichung erstmals be ^¬ stimmt. Die mittlere Abweichung wird im weiteren Betrieb ü- berwacht . Mit zunehmender Abnutzung des Rades wird die mitt- lere Abweichung größer. Bei überschreitung eines Schwellwertes wird der Korrekturfaktor bestimmt, mit dem die Kennwerte der Sensorik automatisch korrigiert werden.

Eine technisch einfache Lösung sieht vor, dass die Ortsmar- kierungen als Balisen ausgebildet sind.

Im einfachsten Falle wird der Abstand von der zuletzt pas ^¬ sierten Ortsmarkierung mit dem selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus jeweils die relative Abstandsdifferenz ge- bildet.

Nach Bestimmung des Mittelwertes wird jeweils die Ermittlung der relativen Abstandsdifferenz neu gestartet, um so systematisch auftretende Veränderungen zu erfassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, dessen einzige Figur zwei gegeneinander verschobene Verteilungskurven zeigt .

Die beiden Verteilungskurven der Figur gehören zu einem System zur Bestimmung der momentanen Ortsposition von Fahrzeugen, vorzugsweise von Zügen. Die Fahrzeuge bewegen sich auf Fahrstrecken eines Streckennetzes, an denen zur Zugbeeinflus- sung Ortsmarkierungen in Form von Balisen angeordnet sind.

Die Ortsmarkierungen werden von den Fahrzeugen beim Vorbeifahren erfasst, wobei die Ortsposition jeder Ortsmarkierung und die Abstände der Ortsmarkierungen, zumindest zu den un- mittelbaren Nachbarn, den Fahrzeugen bekannt sind. In den

Fahrzeugen sind weiter Sensoreinrichtungen angeordnet, zu denen Wegimpulsgeber gehören, die zumindest bei jedem Radumlauf einen Impuls abgeben, so dass anhand des Raddurchmessers der jeweils zurückgelegte Fahrweg ermittelt werden kann.

Die Bestimmung der momentanen Ortsposition erfolgt jeweils anhand des Fahrwegs ausgehend von der zuletzt passierten Ortsmarkierung.

Zur überwachung der Sensoreinrichtungen wird jeweils beim

Passieren einer Ortsmarkierung der bekannte Abstand zwischen den beiden Ortsmarkierungen mit dem anhand des Fahrwegs selbst bestimmten Abstand verglichen und daraus eine relative Abstandsdifferenz x gebildet . Die Häufigkeit H der relativen Abstandsdifferenzen ist in der Figur als normierte Kurve 1 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Normalverteilung, die symmetrisch zu einem Mittelwert xm verläuft. Der Mittel ^¬ wert xm wird jeweils nach einer vorgegebenen Zahl von ermit-

telten relativen Abstandsdifferenzen bestimmt, also z.B. aus 1000 Abstandsdifferenzen.

Aufgrund des durch Abnutzung kleiner werdenden Raddurchmes- sers kommt es im Laufe der Zeit zu einer Verschiebung des Mittelwertes xm zu xm' , was gleichbedeutend damit ist, dass sich die Verteilungskurve 1 nach rechts verschiebt. Die ver ^¬ schobene Verteilungskurve ist in der Figur mit dem Bezugszei ^¬ chen 2 versehen. Eine Verschiebung der Verteilungskurve 1 ist gleichbedeutend mit einer Vergrößerung des Mittelwerts xm; in der Figur hat sich der Mittelwert xm von 1 nach 1,005 verschoben .

überschreitet nun die Verschiebung einen vorgegebenen Schwellwert xs, so erfolgt jeweils eine Neukalibrierung der Sensoreinrichtung, beispielsweise durch Korrektur des Raddurchmessers anhand der Verschiebung des Mittelwertes xm.

Nach Korrektur des Raddurchmessers wird die Bestimmung des Mittelwerts xm zur Ermittlung der relativen Abstandsdifferenzen neu gestartet, d.h., der Mittelwert der normierten Verteilungskurve liegt wieder bei 1.