Verfahren und Einrichtung zur Warnung von Verkehrsteilnehmern für ein Schienenfahrzeug mittels Schall- oder Lichtsignalen.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung Warnung von Verkehrsteilnehmern für ein Schienenfahrzeug mittels Schall- oder Lichtsignalen.

Stand der Technik

Schienenfahrzeuge sind mit akustischen Warneinrichtungen, wie Hupen, Hörner, Glocken, etc. ausgestattet mittels welchen weitere Verkehrsteilnehmer gewarnt werden können. Ebenso sind sie mit optischen Leuchteinrichtungen (Dreilicht

Spitzensignal oder ähnlichem) ausgestattet, welche eine

Erkennung eines Schienenfahrzeugs bereits über größere

Entfernungen ermöglichen soll. Die akustischen

Warneinrichtungen werden durch den Fahrzeugführer betätigt und zeichnen sich teilweise, insbesondere bei Vollbahnen durch sehr hohe Lautstärke aus. Diese hohe Lautstärke führt zu hohem Schalleintrag in den Fahrerraum, was in Extremfällen zu Konflikten mit einschlägigen Arbeitsschutzgesetzen führen kann. Weiters weisen diese Warneinrichtungen eine nur sehr wenig gebündelte Schallabstrahlcharakteristik auf, wodurch ein Großteil der Schallenergie nicht auf das Ziel gerichtet ist und dadurch die effektive Reichweite der Warneinrichtung reduziert ist. Bei Fahrzeugen für den Verkehr innerhalb des Stadtgebiets sind wesentlich leisere Warneinrichtungen vorgesehen, beispielsweise Glocken bzw. Klingeln bei Straßenbahnen. Die von diesen Einrichtungen abgegebenen

Signale sind oft zu leise um im allgemeinen Verkehrsgeschehen wahrgenommen zu werden. Ebenso reduziert die zu weite

Abstrahlcharakteristik die effektive Reichweite. Da die

Auslösung aller akustischen Warneinrichtungen durch den

Fahrzeugführer erfolgt, obliegt es ihm das Verkehrsgeschehen so zu beobachten, dass potentielle Konflikte erkannt werden und die Verkehrsteilnehmer rechtzeitig gewarnt werden.

Insbesondere bei Fahrten auf baulich nicht von der Fahrbahn getrennten Schienenstrecken oder auf Stecken mit

Fußgängerverkehr (Straßenbahnen in Fußgängerzonen) ist dabei dauerhaft nötige Konzentration erforderlich. Eine

Unterstützung des Fahrzeugführers durch fahrzeugseitige

Einrichtungen ist aus dem Stand er Technik nicht bekannt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Warnung von Verkehrsteilnehmern für ein Schienenfahrzeug mittels Schall- oder Lichtsignalen anzugeben, welches eine automatische Abgabe von Schall- oder Lichtsignalen bewirkt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen

Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind

Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

Dem Grundgedanken der Erfindung nach ist ein Verfahren zur Warnung von Verkehrsteilnehmern für ein Schienenfahrzeug mittels Schall- oder Lichtsignalen beschrieben, welches folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- Erfassen der Positionsdaten weiterer Verkehrsteilnehmer mittels Sensoren, - Bestimmen einer mindestens zweistufigen

Kollisionswahrscheinlichkeit für jeden weiteren

Verkehrsteilnehmer aus den Positionsdaten,

- Bestimmen eines Warngrads für jeden weiteren

Verkehrsteilnehmer,

- Abgeben eines dem jeweiligen Warngrad entsprechenden akustischen oder optischen Signals.

Dadurch ist der Vorteil erzielbar, automatisch die ein

Schienenfahrzeug umgebenden weiteren Verkehrsteilnehmer lokalisieren zu können, deren jeweilige

Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Schienenfahrzeug

ermitteln zu können und an diese Kollisionswahrscheinlichkeit angepasste optische oder akustische Signale abgeben zu können. Solcherart kann der Fahrzeugführer in seinen Aufgaben unterstützt werden, da die Überwachung des Fahrwegs

automatisch erfolgt.

Ebenso kann die Erfindung bei automatisch verkehrenden

Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen, welche auf einem vom übrigen Verkehr nicht getrennten bzw. nicht kreuzungsfreien Schienennetz fahren.

Weiters umfasst die Erfindung eine Einrichtung zur Warnung von Verkehrsteilnehmern für ein Schienenfahrzeug durch optische und akustische Signalisierungseinrichtungen, wobei Sensoren vorgesehen sind, welche zur Erfassung von

Positionsdaten weiterer Verkehrsteilnehmer eingerichtet sind und welche diese an eine Steuereinrichtung übermitteln, wobei die Steuereinrichtung Rechenmittel zur Bestimmung einer mindestens zweistufigen Kollisionswahrscheinlichkeit und eines Warngrades für jeden weiteren Verkehrsteilnehmer aus diesen Positionsdaten umfasst und wobei die Steuereinrichtung Mittel zur Ansteuerung der optischen und akustischen Signalisierungseinrichtungen umfasst und die optischen und akustischen Signalisierungseinrichtungen dabei in

Abhängigkeit von dem jeweiligen Warngrad unterschiedliche Signale abgeben.

Einfindungsgemäß sind Sensoren vorgesehen, welche die

Positionsdaten weiterer Verkehrsteilnehmer erfassen. Dazu können alle bekannten Sensorarten der Bilderkennung,

beispielsweise optische Kameras für sichtbares Licht,

Wärmebildkameras (Infrarotkameras) oder Lasersensoren

eingesetzt werden. Es ist besonders vorteilhaft Lasersensoren einzusetzen, da solcherart in einem Meßvorgang neben den Umrissen und der Position relativ zum Fahrweg auch der

Abstand des weiteren Verkehrsteilnehmers zu dem

Schienenfahrzeug ermittelt werden kann, da Lasersensoren ein dreidimensionales Abbild der Fahrzeugumgebung bestimmen können .

Aus den solcherart gewonnenen Positionsdaten (relativer Azimuth, Elevation und Entfernung zu dem Schienenfahrzeug) der weiteren Verkehrsteilnehmer wird in einer

Steuereinrichtung eine mindestens zweistufige

Kollisionswahrscheinlichkeit errechnet. Beispielsweise beträgt die Kollisionswahrscheinlichkeit eines unmittelbar am Fahrweg befindlichen Objekts in großer Entfernung, welches keine Eigengeschwindigkeit aufweist 100%, für ein soeben den Fahrweg verlassendes Objekt in unmittelbarer Nähe beträgt die Kollisionswahrscheinlichkeit jedoch 0%.

Verkehrsteilnehmer welche sich dem Fahrweg nähern,

beispielsweise kreuzende Kraftfahrzeuge weisen je nach

Entfernung, Geschwindigkeit sowie Geschwindigkeit des

Schienenfahrzeugs eine jeweils unterschiedliche

Kollisionswahrscheinlichkeit auf . In weiterer Fortbildung der Erfindung ist eine Klassifikation der erfassten weiteren Verkehrsteilnehmer in bestimmte

Kategorien vorgesehen. Insbesondere sind dabei die

Verkehrsteilnehmer in Menschen, Tiere und Gegenstände

(Fahrzeuge) unterteilt.

Die Steuereinrichtung ermittelt kontinuierlich für die von den Sensoren erfassten weiteren Verkehrsteilnehmer eine jeweilige Kollisionswahrscheinlichkeit und bestimmt daraus sowie aus der optional erfolgten Kategorisierung je einen adäquaten Warngrad. Einem Warngrad entspricht jeweils ein bestimmtes akustisches Signal für sich allein mit oder in Kombination mit einem bestimmten optischen Signal.

Dabei sind die von den optischen und akustischen

Signalisierungseinrichtungen abgestrahlten Signale in ihrer Intensität oder ihrer Signalform oder ihrer Abstrahlrichtung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Warngrad gestaltet. Beispielsweise ist für die Warnung einer Person in

unmittelbarer Nähe des Schienenfahrzeugs ein leiser aber markanter Warnton ausreichend, für ein in einiger Entfernung auf dem Fahrweg befindliches Tier aber ein sehr lauter Ton erforderlich .

Die Abgabe der akustischen Signale erfolgt mittels am

Schienenfahrzeug angeordneten Lautsprechern, Hörnern,

Klingeln oder Glocken. Die Abgabe der optischen Signale erfolgt mittels am Schienenfahrzeug angeordneten stark gerichteten Lichtquelle, insbesondere einem Scheinwerfer oder einer Blitzlampe. Dabei kann die Lichtquelle automatisch kraftunterstützt bewegbar, insbesondere drehbar angeordnet werden. Weiters kann die Richtwirkung (Bündelung) des

Lichtkegels automatisch veränderbar gestaltet sein,

beispielsweise mittels einer von der Steuereinrichtung vorgebbaren variablen Brennweite eines dem Leuchtmittel zugeordneten Objektivs.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die akustischen Signale mittels stark bündelnder parametrischer Ultraschallautsprecher abzustrahlen. Diese Lautsprecher erlauben es, Schall im hörbaren Frequenzbereich äußerst stark gebündelt abzustrahlen, wobei die Schallerzeugung selbst mittels Ultraschall erfolgt. Die spezifische Bauart dieser Lautsprecher erlaubt es, das Schallereignis nur ab einer bestimmten Entfernung von der Schallquelle wahrnehmen zu können, nicht jedoch in unmittelbarer Nähe der Schallquelle. Solcherart reduziert sich der Schalleintrag in das

Schienenfahrzeug beträchtlich. Weiters werden Unbeteiligte dadurch wesentlich weniger gestört als bei dem Einsatz herkömmlicher Warneinrichtungen.

Die starke Bündelung des von Ultraschallautsprechern

abgegebenen Schalls bedingt eine kraftunterstützt bewegbare Anordnung an dem Schienenfahrzeug, sodass konkrete weitere Verkehrsteilnehmer angesprochen werden können. Dazu ermittelt die Steuereinrichtung aus den Positionsdaten des weiteren Verkehrsteilnehmers die jeweils erforderliche Einstellung

(Azimut) der Bewegungseinrichtung des Ultraschallautsprechers und steuert diese dementsprechend an.

Ergänzend oder alternativ zum Vorsehen einer

Bewegungseinrichtung kann auch eine Mehrzahl an

Ultraschallautsprechern vorgesehen werden, welche jeweils für die Beschallung eines bestimmten Winkelbereichs um die

Fahrzeugfront ausgelegt sind. Bei dieser Ausführungsform leitet die Steuereinrichtung das wiederzugebende Signal an jenen Ultraschallautsprecher, in dessen Abstrahlbereich der zu warnende weitere Verkehrsteilnehmer erkannt wurde.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, Ultraschallautsprecher einzusetzen, deren

Abstrahlcharakteristik, insbesondere der Abstrahlwinkel durch geeignete elektrische Ansteuerung in einem weiten Bereich veränderbar ist. Dadurch können aufwendige Bewegungs- bzw. Dreheinrichtungen für die Lautsprecher entfallen.

In weiterer Fortbildung der Erfindung empfiehlt es sich, die Steuereinrichtung mit einer Schnittstelle zu einer

Fahrzeugsteuerung auszustatten, über welche ein eine Bremsung auslösendes Signal an die Fahrzeugsteuerung übermittelbar ist. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, eine Bremsung auch ohne Zutun des Fahrzeugführers und ohne streckenseitige

Einrichtungen vorsehen zu müssen, auslösen zu können. Die Bremsung wird durch die Steuereinrichtung ausgelöst, wenn die Kollisionswahrscheinlichkeit mit einem weiteren

Verkehrsteilnehmer einen bestimmten Wert überschreitet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Steuereinrichtung mit einer Schnittstelle zu einer Ein- Ausgabeeinrichtung auszustatten. Über diese Schnittstelle können einerseits Befehle an die Steuereinrichtung übertragen werden, welche die manuelle Auslösung eines Signals bewirken. Andererseits können über diese Schnittstelle die die zur optischen Darstellung der Positionen der weiteren

Verkehrsteilnehmer erforderlichen Daten übertragen werden. Dabei ist das Schienenfahrzeug mit einer geeigneten

Eingabeeinrichtung auszustatten, mittels welcher der

Fahrzeugführer bestimmte Signale auslösen kann und

gegebenenfalls auch deren Abstrahlrichtung bestimmen kann. Andererseits kann das Schienenfahrzeug mit einer Ausgabeeinrichtung ausgestattet sein, mittels welcher dem Fahrzeugführer die erfassten weiteren Verkehrsteilnehmer darstellbar sind. Dazu können beispielsweise Bildschirme, Einblendungen in eine Frontscheibe (Head-Up Display) oder Datenbrillen eingesetzt werden. Dem Fahrzeugführer werden solcherart die durch die Sensoren und die Steuereinrichtung erfassten und ggf. klassifizierten weiteren

Verkehrsteilnehmer dargestellt. Dabei kann der Fahrzeugführer bereits frühzeitig vor potentiellen Konflikten mit diesen Verkehrsteilnehmern gewarnt werden.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es empfehlenswert, den Schalldruck der abzugebenden Schallsignale in

Abhängigkeit des Umgebungsgeräuschpegels zu bestimmen. Dazu ist durch ein Mikrophon, welches den Schalldruck außerhalb des Fahrzeugs (Umgebungsschalldruck ) aufnimmt und eine

Steuereinrichtung durch zeitliche Mittelung ein

Umgebungsgeräuschpegel zu bestimmen und aus dieser Messung ein Sollschalldruck für das jeweils abzugebenden akustische Signal zu bestimmen. Solcherart ist der Vorteil erzielbar, eine an die jeweilige Umgebung angepasste Warnintensität realisieren zu können, bei welcher das Schallsignal sicher hörbar ist, jedoch keine übermäßige Belästigung darstellt. Beispielsweise ist in ruhigen Umgebungen, insbesondere zu

Nachtzeiten eine leisere Schallabgabe ausreichend. Dies ist ebenso für alle weiteren Schallabgabeeinrichtungen eines Schienenfahrzeugs (z.B. eine akustische Türschließwarnung) vorteilhaft, welche in ruhigen Umgebungen ebenso nicht mit hohem Schalldruck arbeiten muß. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen beispielhaft:

Fig.l Schienenfahrzeug und weitere Verkehrsteilnehmer.

Fig.2 Einrichtung zur Warnung von Verkehrsteilnehmern.

Ausführung der Erfindung Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug und weitere Verkehrsteilnehmer. Es ist das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip dargestellt. Ein Schienenfahrzeug 1 verkehrt auf einer Strecke auf welcher mit Personenverkehr zu rechnen ist, beispielsweise eine Straßenbahn in einer

Fußgängerzone. Zwei Verkehrsteilnehmer 4, in gezeigtem

Beispiel zwei Personen befinden sich in unmittelbarer

Umgebung vor der Stirnseite des Schienenfahrzeugs 1 in

Fahrtrichtung und stellen potentielle Konfliktmöglichkeiten dar. Beide Verkehrsteilnehmer 4 bewegen sich aus Sicht des Fahrzeugführers des Schienenfahrzeugs 1 von links nach rechts. Dabei stellt der dem Schienenfahrzeug 1 nähere

Verkehrsteilnehmer 4 keine Gefahr für einen Zusammenstoß mehr da, da er zwar sehr nahe ist, den Fahrweg aber bereits verlassen hat. Der weiter entfernte Verkehrsteilnehmer 4 jedoch weist eine Bewegungsrichtung auf den Fahrweg zu auf und stellt einen erkannten Konflikt dar. Es liegt somit eine von Null verschiedene Kollisionswahrscheinlichkeit vor und die Steuereinrichtung 5 ermittelt einen adäquaten Warngrad. Ein dem Warngrad entsprechendes Signal wird daraufhin durch eine der akustischen Signalisierungseinrichtungen 5

wiedergegeben, ggf. wird zusätzlich automatisch eine Bremsung ausgelöst. Die zur Erkennung erforderlichen Sensoren sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Dasselbe Grundprinzip findet auch für andere Arten von

Verkehrsteilnehmern, wie Kraftfahrzeugen Anwendung.

Fig .2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Einrichtung zur Warnung von Verkehrsteilnehmern. Es ist anhand eines

Blockschaltbilds eine Einrichtung zur Warnung von

Verkehrsteilnehmern dargestellt, welche eine

Steuereinrichtung 5 umfasst. Zur Erkennung weiterer

Verkehrsteilnehmer 4 sind beispielhaft eine Kamera 7 und ein Sensor 6 vorgesehen, welche ihre jeweiligen Daten an die Steuereinrichtung 5 übermitteln. Die Warnung der weiteren Verkehrsteilnehmer erfolgt über je zwei akustische

Signalisierungseinrichtungen 2 und optische

Signalisierungseinrichtungen 3. Die akustischen

Signalisierungseinrichtungen 2 können auch als parametrische Lautsprecher ausgeführt sein, wobei zusätzlich zum dem wiederzugebenden Audiosignal auch eine Abstrahlrichtung von der Steuereinrichtung 5 übermittelt wird. Zur Interaktion mit einem Fahrzeugführer ist eine Eingabeeinrichtung 11

vorgesehen, mittels welcher manuell bestimmte Signale über die Signalisierungseinrichtungen 2,3 ausgebbar sind. Weiters ist eine Ausgabeeinrichtung 12 vorgesehen, welche die von der Steuereinrichtung 5 an sie übermittelten Informationen dem Fahrzeugführer optisch und/oder akustisch darstellt. Ein Mikrofon 10 ist mit der Steuereinrichtung 5 verbunden über welches der Fahrzeugführer Sprachdurchsagen über die

akustischen Signalisierungseinrichtungen 2 abstrahlen kann. Die Steuereinrichtung 5 umfasst einen Signalspeicher 8, welcher die über die akustischen und optischen

Signalisierungseinrichtungen 2,3 wiederzugebenden Signale, beispielsweise bestimmte Klänge oder Klang-Licht

Kombinationen auslesbar abgespeichert vorhält. Weiters ist die Steuereinrichtung 5 mit einer Schnittstelle zu einer Fahrzeugsteuerung 9 ausgestattet, über welche der Steuereinrichtung 5 Daten über den aktuellen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs 1, beispielsweise die aktuelle

Fahrgeschwindigkeit übermittelbar sind. In Richtung der Fahrzeugsteuerung 9 übermittelt die Steuereinrichtung 5

Signale bei Vorliegen eines bestimmten Warngrads ein Signal, welches eine Bremsung des Schienenfahrzeugs 1 bewirkt.

Liste der Bezeichnungen

1 Schienenfahrzeug

2 Akustische Signalisierungseinrichtung

3 Optische Signalisierungseinrichtung

4 Verkehrsteilnehmer

5 Steuereinrichtung

6 Sensor

7 Kamera

8 Signalspeieher

9 Fahrzeugsteuerung

10 Mikrophon

11 Eingabeeinrichtung

12 Ausgabeeinrichtung