DE102014218671A1 - Method and system for monitoring rail traffic - Google Patents
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Abstract
Translated fromGermanDescription
Translated fromGermanDie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Schienenverkehrs auf einer Gleisstrecke, bei dem ein Signal zwischen einem sich auf der Gleisstrecke bewegenden Schienenfahrzeug und einer ortsfesten Signalwandlereinheit übermittelt wird.The invention relates to a method for monitoring rail traffic on a track section, in which a signal is transmitted between a rail vehicle moving on the rail track and a fixed signal converter unit.
In der Bahntechnik gelten hohe Sicherheitsanforderungen, die eine permanente Überwachung des Schienenverkehrs, unter anderem durch die Ermittlung von aktuellen Zug- und/oder Gleisstreckeninformationen, erforderlich machen.In railway engineering, high safety requirements apply, which require permanent monitoring of rail traffic, among other things by the determination of current train and / or track information.
Diese Überwachung umfasst üblicherweise die Ermittlung von Informationen zu belegten Gleisstreckenabschnitten und die Ermittlung der Geschwindigkeit von Schienenfahrzeugen auf der Gleisstrecke.This monitoring usually involves the determination of information on occupied track sections and the determination of the speed of rail vehicles on the track.
Unter Verwendung dieser Informationen kann unter anderem überwacht werden, ob sich mehr als eine zulässige Anzahl von Schienenfahrzeugen innerhalb eines bestimmten Gleisstreckenabschnitts bewegt oder ob eine zulässige Geschwindigkeit eingehalten wird.Among other things, this information can be used to monitor whether more than a permissible number of rail vehicles are moving within a specific track section or whether an allowable speed is being maintained.
Zudem können diese Informationen für die Steuerung und Optimierung des Schienenverkehrs, beispielsweise für die Vorhersage von Zugankunftszeiten oder die Fahrplanverwaltung, verwendet werden.In addition, this information can be used to control and optimize rail traffic, for example, to predict train arrival times or schedule management.
Aus der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst aufwandsgünstige Überwachung des Schienenverkehrs zu erreichen.It is an object of the invention to achieve as cost-effective monitoring of rail transport.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, sowohl die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs als auch die Gleisstreckenabschnittsbelegung aufwandsgünstig und zuverlässig zu ermitteln.In particular, the invention has for its object to determine both the speed of the rail vehicle and the track section occupancy expense low and reliable.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß das Signal ein akustisches Signal ist und mit zumindest einer Sendefrequenz gesendet wird, das Signal empfangen, zumindest eine Empfangsfrequenz des Signals ermittelt und der Schienenverkehr auf der Gleisstrecke unter Verwendung der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz überwacht wird.This object is achieved by a method of the type mentioned, in which according to the invention the signal is an acoustic signal and is transmitted with at least one transmission frequency, receive the signal, at least one receiving frequency of the signal determined and the rail traffic on the track using the transmission frequency and the receiving frequency is monitored.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine übliche Überwachung des Schienenverkehrs aufwändig sein kann, da verschiedenartige Messprinzipien teilweise fahrzeugseitig, teilweise streckenseitig zur Ermittlung der überwachungsrelevanten Schienefahrzeug- und Gleisstreckeninformation verwendet bzw. kombiniert werden. Es ist deshalb wünschenswert, die überwachungsrelevanten Informationen mit einem Verfahren unter Verwendung eines einheitlichen, möglichst aufwandsgünstigen Messprinzips zu ermitteln. Ferner ist es wünschenswert, die überwachungsrelevanten Informationen mit einfachen Mitteln streckenseitig zu ermitteln, da somit ein Kommunikationsaufwand zwischen dem Schienenfahrzeug und einer ortsfesten Bahnanlage, einem Stellwerk oder dergleichen vermieden werden kann.The invention is based on the consideration that a common monitoring of rail traffic can be complex, since various measuring principles are used or combined partly on the vehicle side, partly on the track side to determine the monitoring-relevant rail vehicle and track information. It is therefore desirable to determine the monitoring-relevant information with a method using a uniform, cost-effective as possible measurement principle. Furthermore, it is desirable to determine the monitoring-relevant information with simple means trackside, since thus a communication effort between the rail vehicle and a stationary railway system, a signal box or the like can be avoided.
Die Erfindung geht weiterführend von der Erkenntnis aus, dass die überwachungsrelevanten Informationen unter Ausnutzung des bekannten Doppler-Effekts – d. h. unter Verwendung der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz des akustischen Signals, die in einem geschwindigkeitsabhängigen Verhältnis zueinander stehen – ermittelt werden können. Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung, die überwachungsrelevanten Informationen mit einem einheitlichen Messprinzip aufwandsgünstig, robust und unter Vermeidung einer aufwändigen Kommunikationsverbindung zwischen dem Schienenfahrzeug und einer ortsfesten Bahnanlage zu ermitteln.The invention proceeds from the knowledge that the monitoring-relevant information by utilizing the known Doppler effect - d. H. be determined using the transmission frequency and the reception frequency of the acoustic signal, which are in a speed-dependent relationship to each other -. In this way, the invention makes it possible to determine the monitoring-relevant information with a uniform measurement principle, low-cost, robust and avoiding a complex communication connection between the rail vehicle and a stationary railway system.
Durch die Übermittlung eines einfach erzeug- und empfangbaren akustischen Signals, kann eine besonders robuste und einfach einzurichtende Signalübermittlung zwischen dem sich bewegenden Schienenfahrzeug und der ortsfesten Signalwandlereinheit erreicht werden. Vorteilhafterweise ist das akustische Signal ein Signal mit zumindest einer Sendefrequenz im Ultraschallbereich, bevorzugt im Bereich von 16 kHz bis 250 kHz. Um eine Geräuschbelästigung von Personen durch das Signal zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn das Signal im Frequenzbereich außerhalb des üblichen menschlichen Hörvermögens, bevorzugt oberhalb von 20 kHz, gesendet wird.By transmitting an easily generated and receivable acoustic signal, a particularly robust and easy to set up signal transmission between the moving rail vehicle and the stationary signal converter unit can be achieved. Advantageously, the acoustic signal is a signal with at least one transmission frequency in the ultrasonic range, preferably in the range of 16 kHz to 250 kHz. To avoid noise nuisance of persons by the signal, it is advantageous if the signal in the frequency range outside the usual human hearing, preferably above 20 kHz, is sent.
Die Signalwandlereinheit kann eine Anlage zum Senden und/oder Empfangen eines akustischen Signals sein. Vorteilhafterweise ist die Signalwandlereinheit ein Ultraschallsender und/oder ein Ultraschallmikrofon.The signal converter unit may be a system for transmitting and / or receiving an acoustic signal. Advantageously, the signal converter unit is an ultrasound transmitter and / or an ultrasound microphone.
Vorteilhafterweise wird das Signal von dem sich bewegenden Schienenfahrzeug, bevorzugt von einer am Schienenfahrzeug angeordneten Signalwandlereinheit, gesendet und von der ortsfesten Signalwandlereinheit empfangen.Advantageously, the signal from the moving rail vehicle, preferably arranged by one of the rail vehicle Signal converter unit, sent and received by the fixed signal converter unit.
Ein besonders aufwandsgünstiges Verfahren kann erreicht werden, wenn das Signal von der ortsfesten Signalwandlereinheit gesendet, von dem sich bewegenden Schienenfahrzeug reflektiert und von der ortsfesten Signalwandlereinheit empfangen wird.A particularly cost-effective method can be achieved when the signal is transmitted from the fixed signal converter unit, reflected by the moving rail vehicle and received by the fixed signal converter unit.
In einer alternativen Ausführungsform wird das Signal von der ortsfesten Signalwandlereinheit gesendet und von einer am Schienenfahrzeug angeordneten Signalwandlereinheit empfangen.In an alternative embodiment, the signal is transmitted from the fixed signal converter unit and received by a signal converter unit arranged on the rail vehicle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Überwachung eine Ermittlung der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs. Durch die Verwendung der Sendefrequenz fS und der Empfangsfrequenz fE des Signals kann die Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs auf besonders einfache Weise mittels der bekannten Gleichung v = (1 – fS/fE)·c, mit c als Schallausbreitungsgeschwindigkeit, ermittelt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the monitoring comprises a determination of the speed of the rail vehicle. By using the transmission frequency fS and the reception frequency fE of the signal, the speed v of the rail vehicle can be determined in a particularly simple manner by means of the known equation v = (1-fS / fE ) * c, with c as the sound propagation velocity.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Überwachung eine Ermittlung einer Belegung eines Gleisstreckenabschnitts der Gleisstrecke durch das Schienenfahrzeug.In a further embodiment, the monitoring comprises a determination of an occupancy of a track section of the track section by the rail vehicle.
Ein Gleisstreckenabschnitt kann ein durch die Anordnung einer ortsfesten Signalwandlereinheit an der Gleisstrecke zumindest einseitig festgelegter Bereich der Gleisstrecke sein. Vorteilhafterweise wird die Grenze zwischen zwei Gleisstreckenabschnitten durch eine ortsfeste Signalwandlereinheit festgelegt.A track section may be a region of the track section defined at least on one side by the arrangement of a stationary signal converter unit on the track section. Advantageously, the boundary between two track sections is determined by a fixed signal converter unit.
Eine besonders einfache Ermittlung der Belegung eines Gleisstreckenabschnitts kann durch einen Vergleich der Sendefrequenz und der – geschwindigkeitsbedingt dopplerverschobenen – Empfangsfrequenz des Signals erreicht werden: Sofern fS < fE, befindet sich das Schienenfahrzeug in Bewegungsrichtung vor der den Gleisstreckenabschnitt begrenzenden ortsfesten Signalwandlereinheit, d. h. der Gleisstreckenabschnitt ist belegt. Sofern fS = fE, befindet sich das Schienenfahrzeug in Bewegungsrichtung auf Höhe der ortsfesten Signalwandlereinheit, d. h. das Schienenfahrzeug wechselt den Gleisstreckenabschnitt. Sofern fS > fE, befindet sich das Schienenfahrzeug in Bewegungsrichtung hinter der den Gleisstreckenabschnitt begrenzenden ortsfesten Signalwandlereinheit, d. h. der Gleisstreckenabschnitt ist nicht mehr belegt bzw. das Schienenfahrzeug hat in einen etwaigen weiteren Gleisstreckenabschnitt gewechselt.A particularly simple determination of the occupancy of a track section can be achieved by comparing the transmission frequency and the - Doppler shifted - frequency of reception of the signal - If fS <fE , the rail vehicle is in the direction of movement before the track section delimiting fixed signal converter unit, ie the track section is busy. If fS = fE , the rail vehicle is in the direction of movement at the level of the stationary signal converter unit, ie the rail vehicle changes the track section. If fS > fE , the rail vehicle is located in the direction of movement behind the stationary signal converter unit delimiting the track section, ie the track section is no longer occupied or the rail vehicle has changed into a possible further track section.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Überwachung eine Ermittlung einer Position des Schienenfahrzeugs auf der Gleisstrecke relativ zur ortsfesten Signalwandlereinheit.According to a preferred development, the monitoring comprises a determination of a position of the rail vehicle on the track section relative to the stationary signal converter unit.
Insbesondere vor dem Hintergrund der Positionsermittlung des Schienenfahrzeugs ist es vorteilhaft, wenn die ortsfeste Signalwandlereinheit an einer definierten Position der Gleisstrecke angeordnet wird. Es ist vorteilhaft, wenn zunächst die Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs und ein Wechsel des Gleisstreckenabschnitts unter Verwendung der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz des Signals ermittelt werden. Bei einer bekannten Position x1 der ortsfesten Signalwandlereinheit bzw. einer Gleisstreckenabschnittsgrenze kann eine Position x2 des Schienenfahrzeugs relativ zu dieser und entlang der Gleisstrecke durch eine einfache Bestimmungsgleichung x2 = x1 + v·t, mit t als verstrichener Zeitdauer seit dem Wechsel des Gleisstreckenabschnitts, ermittelt werden. Auf diese Weise kann eine besonders aufwandsgünstige und robuste Ermittlung der Position des Schienenfahrzeugs auf der Gleisstrecke erreicht werden.In particular against the background of the position determination of the rail vehicle, it is advantageous if the stationary signal converter unit is arranged at a defined position of the track section. It is advantageous if first the speed v of the rail vehicle and a change of the track section are determined using the transmission frequency and the reception frequency of the signal. At a known position x1 of the stationary signal converter unit or a track section boundary, a position x2 of the rail vehicle relative to this and along the track can be given by a simple equation x2 = x1 + v · t, with t being the elapsed time since the change of the Track section, to be determined. In this way, a particularly cost-effective and robust determination of the position of the rail vehicle on the track section can be achieved.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn neben der Geschwindigkeit und der Position des Schienenfahrzeugs auf der Gleisstrecke und der Information zur Belegung eines Gleisstreckenabschnitts eine weitere Information zur Überwachung des Schienenverkehrs ermittelt wird.Furthermore, it is advantageous if, in addition to the speed and the position of the rail vehicle on the track and the information for occupying a track section, a further information for monitoring the rail traffic is determined.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Überwachung insbesondere deshalb eine Ermittlung des Senders des Signals aus einer Gruppe von mehreren Sendern. Auf diese Weise kann unter Verwendung des akustischen Signals eine weitere überwachungsrelevante Information ermittelt werden, so dass ein besonders aufwandsgünstiges Verfahren erreicht wird.In an advantageous development, the monitoring therefore particularly includes a determination of the transmitter of the signal from a group of several transmitters. In this way, further monitoring-relevant information can be determined using the acoustic signal, so that a particularly cost-effective method is achieved.
Insbesondere um den Sender des Signals aus einer Gruppe von mehreren Sendern zuverlässig und auch im Falle einer Überlagerung von mehreren verfahrensgemäßen akustischen Signalen mit einfachen Mitteln ermitteln zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Signal mit zumindest zwei Signalanteilen gesendet wird. Vorteilhafterweise ist zumindest einer der Signalanteile ein senderindividuelles Kennungssignal und ein Signalanteil ist ein mehreren Sendern gemeinsames Grundsignal.In particular, to be able to determine the transmitter of the signal from a group of several transmitters reliably and also in the case of a superimposition of several procedural acoustic signals with simple means, it is advantageous if the signal is sent with at least two signal components. Advantageously, at least one of the signal components is a transmitter-specific identification signal and a signal component is a common signal common to several transmitters.
Vorteilhafterweise wird das Grundsignal mit einer eindeutig festgelegten und vorteilhafterweise empfängerseitig bekannten Sendefrequenz gesendet und für die Ermittlung der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und/oder der Position des Schienenfahrzeugs und/oder der Ermittlung der Belegung des Gleisstreckenabschnitts verwendet.Advantageously, the basic signal is transmitted with a transmission frequency which is uniquely determined and advantageously known at the receiver end and used for determining the speed of the rail vehicle and / or the position of the rail vehicle and / or determining the occupancy of the track section.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird unter Verwendung des Kennungssignals der Sender des Signals aus einer Gruppe von mehreren Sendern ermittelt.In an advantageous development, the transmitter of the signal from a group of several transmitters is determined using the identification signal.
Auf Grund der geschwindigkeitsabhängigen Dopplerverschiebung des Grundsignals und des Kennungssignals können die Empfangsfrequenzen den Sendefrequenzen empfängerseitig unter Umständen nicht eindeutig zugeordnet werden, was eine zuverlässige Ermittlung der überwachungsrelevanten Informationen zumindest erschweren kann. Es ist insbesondere deshalb vorteilhaft, wenn das Grundsignal und das Kennungssignal in jeweils ausreichend beabstandeten Frequenzbändern gesendet werden. Beispielsweise kann das Grundsignal in einem Frequenzband von 10 kHz bis 40 kHz, bevorzugt mit 20 kHz gesendet und das Kennungssignal in einem Frequenzband von 60 kHz bis 80 kHz gesendet werden. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln erreicht werden, dass sowohl das Grundsignal als auch das Kennungssignal im dopplerverschobenen Zustand empfängerseitig als solches erkannt und entsprechend verarbeitet werden können. Due to the speed-dependent Doppler shift of the basic signal and the identification signal, the reception frequencies may not be unambiguously assigned to the transmission frequencies on the receiver side, which may at least make it difficult to reliably determine the monitoring-relevant information. It is particularly advantageous if the basic signal and the identification signal are transmitted in respectively spaced frequency bands. For example, the fundamental signal may be transmitted in a frequency band of 10 kHz to 40 kHz, preferably 20 kHz, and the identification signal may be transmitted in a frequency band of 60 kHz to 80 kHz. In this way it can be achieved with simple means that both the basic signal and the identification signal in the Doppler-shifted state can be recognized as such on the receiver side and correspondingly processed.
Infolge der geschwindigkeitsabhängigen und zunächst nach Betrag und Umfang unbekannten Dopplerverschiebung des Kennungssignals kann empfängerseitig zunächst keine eindeutige Zuordnung des Kennungssignals bzw. dessen Empfangsfrequenz zu einem bestimmten Sender erfolgen. Es ist insbesondere deshalb vorteilhaft, wenn die Sendefrequenz des Kennungssignals fSK unter Verwendung eines Faktors b = fEG/fSG, mit fSG als Sendefrequenz des Grundsignals und fEK als Empfangsfrequenz des Grundsignals, und der dopplerverschobenen Empfangsfrequenz des Kennungssignals fEK ermittelt wird. Auf diese Weise kann über eine Bestimmungsgleichung fSK = b·fEK mit einfachen Mitteln die Sendefrequenz des Kennungssignals ermittelt und der Sender des Signals ermittelt werden.As a result of the speed-dependent Doppler shift of the identification signal, which is initially unknown in terms of amount and scope, no clear assignment of the identification signal or its reception frequency to a specific transmitter can initially take place on the receiver side. It is particularly advantageous if the transmission frequency of the identification signal fSK using a factor b = fEG / fSG is determined by fSG as the transmitting frequency of the basic signal and fEK as a receiving frequency of the basic signal, and the Doppler-shifted received frequency of the identification signal fEK , In this way, the transmission frequency of the identification signal can be determined by simple means via a determination equation fSK = b · fEK and the transmitter of the signal can be determined.
Insbesondere um den Sender eines bestimmten akustischen Signals auch bei einer Überlagerung mehrerer verfahrensgemäßer akustischer Signale robust und aufwandsgünstig ermitteln zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Kennungssignal mit zumindest einem senderindividuellen und/oder mit zumindest einem für eine Gruppe von Sendern gruppenindividuellem Merkmal gesendet wird.In particular, in order to be able to determine the transmitter of a specific acoustic signal robustly and inexpensively even with a superimposition of a plurality of acoustic signals according to the method, it is advantageous if the identification signal is transmitted with at least one transmitter-individual and / or at least one group-specific feature for a group of transmitters.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Kennungssignal mit einer senderindividuellen Frequenzanzahl gesendet.According to a preferred embodiment, the identification signal is transmitted with a transmitter-specific frequency number.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Kennungssignal mit einer senderindividuellen Frequenzverteilung gesendet wird. Eine Frequenzverteilung kann ein Frequenzspektrum sein.In addition, it is advantageous if the identification signal is sent with a transmitter-specific frequency distribution. A frequency distribution can be a frequency spectrum.
Ferner ist es vorteilhaft wenn das Kennungssignal mit einer senderindividuellen Kombination aus einer Frequenzanzahl und einer Frequenzverteilung gesendet wird.Furthermore, it is advantageous if the identification signal is sent with a transmitter-individual combination of a frequency number and a frequency distribution.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Signal von einer am Schienenfahrzeug angeordneten Signalwandlereinheit gesendet und von der ortsfesten Signalwandlereinheit empfangen. Derart kann auf einfache Weise eine streckenseitige Ermittlung der überwachungsrelevanten Informationen, beispielsweise durch eine leitungsbasierte Übermittlung des Signals zur nachgeschalteten Verarbeitung in einer ortsfesten Bahnanlage, wie einer Leitwarte, einem Betriebs-Leitsystem, einem Stellwerk oder dergleichen, erreicht werden. Auf diese Weise kann eine aufwändige Einrichtung einer drahtlosen Kommunikationsverbindung vom Schienenfahrzeug zum Stellwerk, die bei einer fahrzeugsseitigen Ermittlung der überwachungsrelevanten Information notwendig sein kann, vermieden werden.In an advantageous development, the signal is transmitted by a signal converter unit arranged on the rail vehicle and received by the stationary signal converter unit. In this way, it is possible in a simple manner to achieve a route-side determination of the monitoring-relevant information, for example by a line-based transmission of the signal for downstream processing in a stationary railway installation, such as a control room, an operating control system, a signal box or the like. In this way, a complex setup of a wireless communication link from the rail vehicle to the interlocking, which may be necessary in a vehicle-side determination of the monitoring-relevant information, can be avoided.
Die Erfindung ist außerdem gerichtet auf ein System zur Überwachung eines Schienenverkehrs auf einer von einem Schienenfahrzeug befahrenen Gleisstrecke, mit zumindest einer Anzahl Signalwandlereinheiten.The invention is also directed to a system for monitoring rail traffic on a rail track traveled by a rail vehicle, having at least a number of signal converter units.
Das erfindungsgemäße System sieht vor, dass eine der Signalwandlereinheiten ein Schallsender zum Senden eines Signals mit zumindest einer Sendefrequenz ist und eine weitere Signalwandlereinheit ein Schallempfänger zum Empfangen des Signals ist.The system according to the invention provides that one of the signal converter units is a sound transmitter for transmitting a signal with at least one transmission frequency and another signal converter unit is a sound receiver for receiving the signal.
Vorteilhafterweise ist der Schallsender ein Ultraschallsender zum Senden von akustischen Signalen in einem Frequenzbereich von 16 kHz bis 250 kHz. Insbesondere um eine Geräuschbelästigung von Personen durch das Signal zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn der Schallsender zum Senden eines Signals in einem Frequenzbereich außerhalb des üblichen menschlichen Hörbereichs, bevorzugt oberhalb von 20 kHz, vorbereitet ist.Advantageously, the sound transmitter is an ultrasonic transmitter for transmitting acoustic signals in a frequency range of 16 kHz to 250 kHz. In particular, in order to avoid a noise nuisance of persons by the signal, it is advantageous if the sound transmitter for transmitting a signal in a frequency range outside the usual human hearing range, preferably above 20 kHz, is prepared.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Schallsender zum Senden des Signals mit zumindest zwei Signalanteilen vorbereitet, wobei zumindest einer der Signalanteile ein senderindividuelles Kennungssignal zur eindeutigen Identifizierung des Schallsenders aus einer Gruppe von Schallsendern ist.According to a preferred refinement, the sound transmitter is prepared for transmitting the signal with at least two signal components, wherein at least one of the signal components is a transmitter-specific identification signal for unambiguously identifying the sound transmitter from a group of sound transmitters.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das System eine Ermittlungseinheit auf, die zur Ermittlung zumindest einer Empfangsfrequenz des durch den Schallempfänger empfangbaren Signals vorbereitet ist.In an advantageous development, the system has a determination unit which is prepared for determining at least one reception frequency of the signal receivable by the sound receiver.
In einer weiteren Ausführungsform weist das System eine Ermittlungseinheit auf, die zur Ermittlung einer Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs unter Verwendung der Sendefrequenz und der ermittelbaren Empfangsfrequenz des Schallsignals vorbereitet ist. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Ermittlungseinheit zur Ermittlung einer Position des Schienenfahrzeugs unter Verwendung der Sendefrequenz und der ermittelbaren Empfangsfrequenz des Schallsignals vorbereitet ist. Vorteilhafterweise ist die Ermittlungseinheit zur Ermittlung einer Gleisstreckenabschnittsbelegung durch das Schienenfahrzeug unter Verwendung der Sendefrequenz und der ermittelbaren Empfangsfrequenz des Schallsignals vorbereitet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ermittlungseinheit zur Ermittlung des Senders des Signals unter Verwendung der Sendefrequenz und der ermittelbaren Empfangsfrequenz des Schallsignals vorbereitet ist.In a further embodiment, the system has a determination unit which is prepared for determining a speed of the rail vehicle using the transmission frequency and the detectable reception frequency of the sound signal. In addition, it is advantageous if the Determination unit for determining a position of the rail vehicle using the transmission frequency and the detectable receiving frequency of the sound signal is prepared. Advantageously, the determination unit is prepared for determining a track section occupancy by the rail vehicle using the transmission frequency and the detectable reception frequency of the sound signal. Furthermore, it is advantageous if the determination unit is prepared for determining the transmitter of the signal using the transmission frequency and the detectable reception frequency of the sound signal.
Insbesondere um eine Übermittlung der derart ermittelbaren überwachungsrelevanten Informationen an eine ortsfeste Bahnanlage, wie eine Leitwarte, ein Stellwerk oder dergleichen, zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn die Ermittlungseinheit gleisstreckenseitig, d. h. jedenfalls nicht am Schienenfahrzeug, angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine aufwändige funkbasierte Kommunikation zwischen dem Schienenfahrzeug und der ortsfesten Bahnanlage vermieden werden.In particular, in order to simplify a transmission of the thus ascertainable monitoring-relevant information to a fixed railway installation, such as a control room, a signal box or the like, it is advantageous if the determination unit track side, d. H. at least not on the rail vehicle, is arranged. In this way, a complex radio-based communication between the rail vehicle and the stationary railway system can be avoided.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn mehrere der Schallempfänger ortsfest entlang der Gleisstrecke angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist die Gleisstrecke derart in Gleisstreckenabschnitte eingeteilt. Insbesondere um eine gute Empfangbarkeit des Signals über einen gesamten Gleisstreckenabschnitt hinweg zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Schallempfänger in Abständen zwischen 10 m und 5000 m, bevorzugt zwischen 50 m und 250 m, entlang der Gleisstrecke angeordnet sind. Insbesondere zur Ermittlung der Gleisstreckenabschnittsbelegung können nahezu beliebig große Abstände zwischen den Schallempfängern vorgesehen werden, da ein Empfang des Signals über einen gesamten Gleisstreckenabschnitt hinweg hierfür nicht zwingend notwendig ist. Vorteilhafterweise sind die Schallempfänger gleisbettseitig, beispielsweise zwischen den Eisenbahnschienen, an einem Eisenbahnoberbau bzw. an einer Eisenbahnschwelle, angeordnet. Insbesondere um eine Ermittlungsabweichung möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Schallempfänger mittig zwischen den Eisenbahnschienen angeordnet sind.Furthermore, it is advantageous if a plurality of sound receivers are arranged in a stationary manner along the track section. Advantageously, the track section is divided into track sections such. In particular, in order to achieve a good reception of the signal over an entire track section away, it is advantageous if the sound receiver at intervals between 10 m and 5000 m, preferably between 50 m and 250 m, are arranged along the track. In particular, to determine the track section occupancy almost any large distances between the sound receivers can be provided, since a reception of the signal over an entire track section away for this is not absolutely necessary. Advantageously, the sound receiver track side, for example between the railroad tracks, on a railway superstructure or on a railway sleeper, respectively. In particular, to keep a determination deviation as low as possible, it is advantageous if the sound receiver are arranged centrally between the railroad tracks.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest einer der Schallsender am Schienenfahrzeug angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Schallsender derart angeordnet, dass eine Schallabstrahlung sowohl in als auch gegen die Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs möglich ist. Durch die derartige Anordnung des Schallsenders kann auf einfache Weise eine absolute Abstrahlweite des Schallsenders erhöht und damit eine verbesserte Empfangsabdeckung durch die längs der Gleisstrecke angeordneten Schallempfänger erreicht werden.In an advantageous embodiment, at least one of the sound transmitter is arranged on the rail vehicle. Advantageously, the sound transmitter is arranged such that a sound emission is possible both in and against the direction of movement of the rail vehicle. By such an arrangement of the sound transmitter can be increased in a simple manner, an absolute range of the sound transmitter and thus improved reception coverage by the along the track arranged sound receiver can be achieved.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Schallsender ein gerichteter Schallsender ist. Gerichtet kann bedeuten, dass der Schallsender eine definierte Abstrahlrichtung und/oder einen definierten Abstrahlöffnungswinkel aufweist. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Überlagerung von Signalen vermindert werden.Moreover, it is advantageous if the sound transmitter is a directional sound transmitter. Directed may mean that the sound transmitter has a defined emission direction and / or a defined Abstrahlöffnungswinkel. In this way, an undesirable interference of signals can be reduced.
Insbesondere um diese unerwünschte Überlagerung weiter zu vermindern, ist es des Weiteren vorteilhaft, wenn der Schallempfänger ein gerichteter Schallempfänger ist. Gerichtet kann bedeuten, dass der Schallempfänger eine definierte Empfangsrichtung und/oder einen definierten Empfangsöffnungswinkel aufweist.In particular, in order to further reduce this undesired overlay, it is furthermore advantageous if the sound receiver is a directional sound receiver. Directed may mean that the sound receiver has a defined direction of reception and / or a defined receiving opening angle.
Vorteilhafterweise ist der Schallsender zum Einstellen einer Senderreichweite, beispielsweise über eine Veränderung der Sendefrequenz und/oder der Sendeamplitude oder dergleichen, vorbereitet.The sound transmitter is advantageously prepared for setting a transmitter range, for example via a change in the transmission frequency and / or the transmission amplitude or the like.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Schallempfänger zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit vorbereitet ist. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit bzw. Reichweite des Schallempfängers aufwandsgünstig an eine Länge eines Gleisstreckenabschnitts angepasst werden.It is also advantageous if the sound receiver is prepared for setting a reception sensitivity. In this way, the sensitivity or range of the sound receiver can be low-cost adapted to a length of a track section.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar.The previously given description of advantageous embodiments contains numerous features that are given in the individual subclaims partially summarized in several. However, these features may conveniently be considered individually and combined into meaningful further combinations. In particular, these features can be combined individually and in any suitable combination with the method according to the invention and the arrangement according to the invention according to the independent claims.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of embodiments, which will be described in connection with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combination of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to complement it, and / or combined with any of the claims.
Es zeigen:Show it:
Das System
Durch die Anordnung der Schallempfänger
Die Schallempfänger
Zur Überwachung des Schienenverkehrs wird das Signal S von dem Schallsender
Das Grundsignal SG und das Kennungssignal SK werden in ausreichend beabstandeten Frequenzbändern B1 bzw. B2 gesendet.The basic signal SG and the identification signal SK are transmitted in sufficiently spaced frequency bands B1 and B2, respectively.
Zur Vermeidung einer Geräuschbeeinträchtigung von Personen wird das Signal S außerhalb eines für Menschen üblicherweise hörbaren Frequenzbereichs H gesendet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Signal S ein Ultraschallsignal mit Frequenzen zwischen 20 kHz und 150 kHz.In order to avoid a noise impairment of persons, the signal S is transmitted outside a frequency range H which is usually audible for humans. In the present embodiment, the signal S is an ultrasonic signal with frequencies between 20 kHz and 150 kHz.
Zur Überwachung des Schienenverkehrs wird das von dem Schallsender
Die Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen aus
Die Empfangsfrequenzen fEG, fEK1 und fEK2 weisen im Vergleich zu den korrespondierenden Sendefrequenzen fSG, fSK1 bzw. fSK2 durch den bekannten Doppler-Effekt – also durch die Relativbewegung zwischen dem Schallsender
Die Überwachung des Schienenverkehrs umfasst eine Ermittlung der Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs
Die Ermittlungseinheit
Zur Ermittlung der Gleisstreckenabschnittsbelegung wird das Signal S vom Schallsender
Sofern fSG < fEG, befindet sich das Schienenfahrzeug
If fSG <fEG , the rail vehicle is located
Sofern fSG = fEG, befindet sich das Schienenfahrzeug
Sofern fSG > fEG, befindet sich das Schienenfahrzeug
Zur Ermittlung der Position x2 des Schienenfahrzeugs
Unter Verwendung der bekannten Position x1 des ortsfesten Schallempfängers
Außerdem umfasst die Überwachung des Schienenverkehrs eine Ermittlung bzw. Identifizierung des Schallsenders
Infolge der geschwindigkeitsabhängigen und zunächst nach Betrag und Umfang unbekannten Frequenzverschiebungen F2(b) und F3(b) des Kennungssignals SK (siehe
Die akustischen Signale S1 und S2 weisen jeweils zwei Signalanteile SG1 und SK1 bzw. SG2 und SK2, d. h. jeweils ein Grundsignal und ein Kennungssignal, auf.The acoustic signals S1 and S2 each have two signal components SG1 and SK1 or SG2 and SK2 , ie in each case a basic signal and an identification signal.
Die Grundsignale SG1 und SG1 weisen eine übereinstimmende Sendefrequenz fSG1 = fSG2 auf.The basic signals SG1 and SG1 have a matching transmission frequency fSG1 = fSG2 .
Die Kennungssignale SK1 und SK2 weisen jeweils senderindividuelle Merkmale auf und werden mit einer unterschiedlichen Frequenzanzahl Fn1 bzw. Fn2 und einer unterschiedlichen Frequenzverteilung Fv1 bzw. Fv2 gesendet.The identification signals SK1 and SK2 each have transmitter-specific features and are transmitted with a different frequency number Fn1 or Fn2 and a different frequency distribution Fv1 or Fv2 .
Das Kennungssignal SK1 wird mit den Sendefrequenzen fSK1,1, fSK1,2, fSK1,3 und fSK1,4 gesendet. Das Kennungssignal fK2 wird mit den Sendefrequenzen fSK2,1, fSK2,2 und fSK2,3 gesendet.The identificationsignal SK1 is sent with the transmission frequencies fSK1,1 , fSK1,2 , fSK1,3 and fSK1,4 . The identificationsignal fK2 is sent with the transmission frequencies fSK2,1 , fSK2,2 and fSK2,3 .
Auf diese Weise wird vermieden, dass infolge der geschwindigkeitsbedingten Frequenzverschiebung der Sendefrequenzen (vergleiche
Zur Überwachung des Schienenverkehrs wird ein vom Schallsender
Die Überwachung des Schienenverkehrs erfolgt unter Verwendung der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz des Signals S3. Eine Ermittlung überwachungsrelevanter Informationen, insbesondere der Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Signalwandlereinheiten
Zur Überwachung des Schienenverkehrs wird ein akustisches Signal S4 von der Sende-Empfangseinheit
Die Überwachung des Schienenverkehrs erfolgt unter Verwendung der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz des Signals S4 bzw. S4'. Eine Ermittlung überwachungsrelevanter Informationen, insbesondere der Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs
Die Überwachung des Schienenverkehrs erfolgt unter Verwendung des Fahrgeräuschs eines sich mit der Geschwindigkeit v auf der Gleisstrecke
Es ist auch denkbar, die Geschwindigkeit unter Verwendung lediglich eines Schallempfängers, beispielsweise des Schallempfängers
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2085286 B1[0006]EP 2085286 B1[0006]
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