WO2014019889A2 - Schienenfahrzeugortung - Google Patents

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WO2014019889A2
WO2014019889A2 PCT/EP2013/065478 EP2013065478W WO2014019889A2 WO 2014019889 A2 WO2014019889 A2 WO 2014019889A2 EP 2013065478 W EP2013065478 W EP 2013065478W WO 2014019889 A2 WO2014019889 A2 WO 2014019889A2
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length
rml
waveguide
pattern
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/166—Optical

Definitions

  • the invention relates to a method having the features according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a method is known from international patent application WO 2011/027166 AI.
  • a waveguide is provided for locating a rail vehicle along a rail track, which is laid along the rail track.
  • time ⁇ Lich successively electromagnetic pulses are fed.
  • At least one backscatter pattern generated by vehicle-induced backscattering of the electromagnetic pulse is received and evaluated for each emitted pulse.
  • the rail vehicle By evaluating the backscatter patterns, the rail vehicle is located on the railway line.
  • the invention has for its object to provide a method for
  • the invention provides that the waveguide along the rail track at least one Verinrungsab ⁇ -section in which the length of the waveguide is longer by an excess length than the associated this extension portion section of the rail track, the temporal backscattering pattern length of the received back-scattering pattern is measured sen that Additional period of the backscatter pattern is determined, which results when passing the extension section compared to the backscatter pattern length before or after the extension section and the additional time period for generating an error signal or to calibrate the locating device is used.
  • a significant advantage of the method according to the invention is the fact that in this extension sections set a ⁇ and caused by these additional time periods are measured and evaluated.
  • the currency ⁇ rend the normal operation of the locating device measured additional time periods to generate an error signal can be herangezo ⁇ gen when it comes to unusual deviations between the measured additional time periods and the expected additional periods of time.
  • the additional time durations of the extension portions in advance not yet known, so in the context of a reference run (calibration drive) can be measured occurring addition ⁇ durations and stored or used for calibrating the locating device, so that subsequently an error signal generation can take place in further operation of the locating device, such as she has already been described.
  • an error signal indicating a malfunction of the locating device is generated if the additional time duration exceeds or falls below a predefined desired additional time duration by a predetermined amount when an extension section passes.
  • the target addition time is preferably determined by multipliers ⁇ tion of the excess length of the extension portion with a pre-given proportionality factor.
  • a calibration of the locating device takes place, wherein the calibration of the locating device or the extension sections of the waveguide is located and their respective excess length is measured by the Schie ⁇ nentown is traveled by a reference rail vehicle whose actual length is known, the temporal Backscatter pattern length of the backscatter pattern in time Ver ⁇ run while driving the reference rail vehicle is measured, in the event of occurring time extension of the backscatter pattern on passing one of the Verinrungsab- sections is closed and calculated based on the additional period of the backscatter pattern in the respective section, the excess length of the extension section and / or the measured additional time duration is stored as the desired additional time duration for the respective extension section.
  • the length of the respective rail vehicle is measured, which travels the rail route by closing in the event of an occurring time extension of the backscatter pattern on passing one of the extension sections and on the basis of the additional period of the backscatter pattern in the respective section compared to the backscatter pattern length before or after the extension section, the length of the rail vehicle is calculated.
  • an error signal is generated if the deviation between the measured deviate ⁇ for one of the extension portions length of the rail vehicle and the ren for a On the other of the extended portions measured length of the slide ⁇ nenhuss reaches a predetermined threshold value or higher.
  • the invention further relates to a locating device for locating a rail vehicle along a
  • Rail track with a along the rail route verleg ⁇ th waveguide a pulse generating device for generating and feeding temporally successive electromagnetic pulses in the waveguide, a Detektionseinrich- device for detecting backscatter generated by backscattering patterns and an evaluation device for evaluating the backscatter patterns.
  • the waveguide along the rail track has at least one extension portion in which the length of the waveguide is longer by an excess length than the associated this extension portion from ⁇ section of the rail track, and the evaluation of the ⁇ art is configured, that it measures the temporal backscatter pattern length of the received backscatter pattern and determines the additional ⁇ duration of the backscatter pattern, which results when passing the extension section by the rail vehicle compared to the backscatter pattern length before or after the extension section.
  • the off ⁇ value device is designed such that it generates a malfunction of the locating device error signal indicating when the additional period of time exceeded when passing through the extension portion has a predetermined desired additional time by a predetermined amount beyond or falls.
  • the evaluation device may be configured such that it locates the or the extension portions of the Wellenlei- ters for calibrating the locating device and misses, while the rail path of egg ⁇ nem reference rail vehicle is scanned, the tatsumble ⁇ Liche length is known, wherein the time remindstreumuster ⁇ length of the backscatter pattern over time during the journey of the reference rail vehicle is measured in the event of an occurring time extension of the backscatter pattern on the passage of one of the extension sections is closed ge ⁇ based on the additional period of the backscatter pattern in the respective section, the excess length of the extension calculated section and / or the measured additional ⁇ duration as desired additional time duration for the respective extension section is stored.
  • the evaluation device may be configured such that it measures the length of the respective rail vehicle during the operation of positioning ⁇ device, which is running on the railway line by closing in case of occurring temporal extension of the back-scattered pattern on the passing of one of the extension portions and based the additional period of the backscatter pattern in the jewei ⁇ ligen section in comparison to the backscatter pattern length before or after the extension section calculates the length of the rail ⁇ vehicle.
  • the waveguide along the Schienenstre ⁇ bridge on a plurality of extension sections is considered before ⁇ geous when distinguish the excess lengths of the extension sections to the effect that at least two different longer lengths are available.
  • At least two of the extension portions are separated from each other by waveguide portions which have no excess length.
  • the arrangement of the extension sections preferably forms a location coding. Particularly preferred is the length of the waveguide in the
  • Extension sections at least 10 times, preferably at least ⁇ least 100 times, greater than the length of each zugeordne ⁇ th section of the rail track to ensure a simple and reliable ⁇ location.
  • example 1 shows an exemplary example of a modern fiction, ⁇ locating means for locating a rail vehicle along a Schienenstre ⁇ blocks,
  • Figures 2-4 by way of example backscatter patterns, which generates a rail vehicle on the rail track according Fi ⁇ gur 1
  • Figure 5 shows an embodiment for an exten ⁇ reasoning section, such as may be used in the Ortungsein ⁇ device according to FIG 1, wherein the extension portion comprises a coiled waveguide includes,
  • Figure 6 shows a second embodiment of a
  • Extension section as it can be used in the Or ⁇ device according to Figure 1, wherein the extension section is formed by a meandering structure,
  • Figure 7 shows a third embodiment of a
  • Extension section as it can be used in the Or ⁇ device according to Figure 1 can be, wherein the extension portion comprises a meandering section and a doctorsspul ⁇ th waveguide section, and
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a locating device according to the invention, in which
  • Extension sections form a spatial encoding.
  • FIG. 1 shows a locating device 10 which includes a pulse ⁇ generating means 20, a detection device 30, an optical coupling means 40, a waveguide 50 z. B. in the form of an optical waveguide and an evaluation device 60 includes.
  • the pulse generating means 20 preferably has a laser not shown further on, which makes it possible regelmä ⁇ SSIG, electromagnetic, in particular optical, testify pulses ⁇ to it and to feed, for example, with a fixed pulse rate short via the coupling means 40 into the waveguide 50th
  • the pulse generating device 20 is preferably activated by the evaluation device 60, so that the evaluation device 60 is at least approximately aware of the times of pulse generation.
  • the detection device 30 comprises for example a photo ⁇ detector that allows detection of electromagnetic radiation.
  • the detection device 30 transmits re IH measurement signals to the evaluation device 60 that evaluates ⁇ .
  • the waveguide 50 is arranged along a rail track 100.
  • a rail vehicle 110 travels along the direction of the arrow P from left to right.
  • the movement of the rail vehicle 110 along the arrow direction P is symbolized by two further positions (see rail vehicle positions 110 'and
  • the figure 1 shows that the waveguide 50 is provided with exten ⁇ approximately portions 51, 52 and 53, in which the length of the waveguide 50 is greater than the length of the assigned portions of the rail path 100.
  • the difference in length and the excess length in the Verisrungsab- 51 to 53 is based, for example, on the fact that the waveguide 50 is repeatedly curved in these sections.
  • FIGS. 5 to 7 Exemplary embodiments of the embodiment of the extension sections 51 to 53 are shown in FIGS. 5 to 7; These figures will be discussed below.
  • the locating device 10 according to FIG. 1 can be operated to locate the rail vehicle 110, for example, as follows:
  • the evaluation device 60 controls the pulse generating device 20 in such a way that it feeds electromagnetic pulses Pin in succession via the coupling device 40 into the waveguide 50.
  • the generated electromagnetic pulses travel along the arrow direction P in FIG. 1 from left to right and are preferably absorbed by an absorption device 200 at the waveguide end 50a.
  • the waveguide 50 is locally shaken or vibrated; this is indicated in FIG. 1 by arrows with the reference symbol Ms. Due to these vibrations or due to the vibrations of the waveguide 50, backscattering of the electromagnetic radiation will occur locally in the region in which the rail vehicle 110 is currently located. The backscattered
  • Radiation has a backscatter pattern that is characteristic of the vibration caused by the rail vehicle 110 and coupled into the waveguide 50.
  • the backscattered radiation runs counter to the direction of travel P of the rail vehicle in the direction of the coupling device 40 and in the direction of the detection device 30 and is detected there by the detection device 30.
  • the detection device 30 is designed such that it measures the intensity of the backscattered radiation and transmits a corresponding measurement signal to the evaluation device 60.
  • the intensity of the backscattered radiation is indicated in FIG. 1 by the reference Ir (t).
  • the evaluation device 60 will evaluate the backscattered radiation Ir (t) and the backscatter patterns contained therein.
  • Pulson 20 has been irradiated in the waveguide 50.
  • the length of the received backscatter pattern Rml is indicated in FIG. 2 by the reference numeral dtl.
  • the backscatter Rml refers to the position of the rail vehicle of Figure 1, as it is characterized there by istezo ⁇ genes lines and the reference numeral 110th
  • time length dt2 of the backscatter pattern Rm2 is much greater than the time length dtl of the backscatter pattern Rml.
  • the Verley ⁇ tion or temporal extension of the backscatter pattern Rm2 is due to the fact that the extension portion 51 is much longer than the associated portion of the sliding ⁇ nentown 100.
  • the calculated additional period of time dtz can now be used to check the mode of operation of the locating device, to calibrate the locating device or to measure the length of rail vehicles, as is explained below by way of example: 1. Checking the mode of operation of the locating device:
  • the calculated additional time duration dtz can be compared with a desired additional time duration dtsoll specified for the extension section 51. If the deviation between the calculated additional time duration dtz and the set additional time duration dtsoll is too great or greater than a predefined threshold value Dmax, the evaluation device 60 generates an error signal F that indicates a malfunction of the positioning device:
  • > Dmax error signal
  • the excess length dL of the extension portion 51 may be measured (see below in the section "Calibrating the Locator") or known from laying the waveguide 50.
  • DtSoll for calibrating the locating device in particular for determining the desired additional time periods or excess lengths dL of the extended portions can be located and the Verinrungsab ⁇ sections 51-53 of the waveguide 50 whose jewei ⁇ celled excess length are measured by the railway line 100 (from a reference rail vehicle e.g. B the rail vehicle 110 according to FIG. 1) is traveled, the length of which is known in advance.
  • the temporal backscatter pattern length of the backscatter pattern is measured over time. In the event of an occurring time extension of the backscatter pattern (see backscatter pattern Rm2 in Figure 3), the passage of one of the extension sections (eg extension section 51 in Figure 1) is closed.
  • the excess length can be calculated dL of the extension portion and / or the measured additional period dtz as a desired additional time dtSoll for each extension section 51 are vomit ⁇ chert.
  • the factor 1/2 takes into account that the radiation must pass through the extension section 51 twice, namely once in execution and once in return.
  • V for example:
  • V Co / n where C indicates the velocity of light and n is the refractive index in the Wel ⁇ lenleiter 50th
  • the length Lsf of the rail vehicle 100 can be calculated according to:
  • the rail vehicle length Lsf is determined for each of the extension sections 51-53, then a comparison with the values in the previously traveled extension sections is preferably carried out. If it is determined that the rail vehicle length Lsf has changed while driving, an error signal F is generated by the evaluation device 60, which indicates that either the locating device 10 is defective or the rail vehicle 110 has changed its length. The latter case may occur, for example, when a train separation has occurred, e.g. B. the rail vehicle 110 has lost a car by uncoupling. Leaves the rail vehicle 110 the area of the exten ⁇ approximately portion 51 again and enters the region between the two extension portions 51 and 52 of Figure 1 (see.
  • the evaluation device 60 thus able dtl based on the time length, dt2 and dt3 the rear ⁇ scattering pattern Rml, Rm2 and Rm3 the location of the rail vehicle 110 on the rail track 100 to determine because the OERTLI ⁇ che position of the extension portions 51 to 53 along the rail line 100 is known to carry out a calibration of the Or ⁇ processing device 10 based on a reference travel of a reference ⁇ rail vehicle to determine the length of the extension sections 51-53 or their desired additional time periods, and / or the length of the rail vehicles ermit ⁇ teln.
  • the travel of the rail vehicle can also be tracked.
  • the detection device 30 can also perform positioning on the basis of periods of time between the feeding of the electromagnetic pulses Pin into the waveguide 50 and the detecting the respective associated backscatter pattern Rml, Rm2 and Rm3 result.
  • FIGS. 1-10 illustrate a location of the rail vehicle 110 based on the Ver ⁇ extention portions 51 to 53.
  • the detection device 30 can also perform positioning on the basis of periods of time between the feeding of the electromagnetic pulses Pin into the waveguide 50 and the detecting the respective associated backscatter pattern Rml, Rm2 and Rm3 result.
  • the evaluation device 60 is thus able to use the time periods Tl, T2 and T3 to determine the distance and thus the location of the rail vehicle 110 and to generate a corresponding distance signal Se.
  • V the speed of pulses in the waveguide 50 are ⁇ 1/2 to: rail vehicle 110 'in Figure 1 may, for example, calculation ⁇ net are in accordance.
  • the period T2 of the measurement according to Figure 3 can be taken ⁇ ent.
  • the factor 1/2 takes account of the fact that the radiation must pass through the respective waveguide section twice, namely once in the direction of execution and once in the return direction.
  • V for example:
  • V Co / n where C indicates the velocity of light and n is the refractive index in the Wel ⁇ lenleiter 50th
  • the detection device 30 is capable, the location of the rail vehicle 110 additionally based on the time ⁇ tension Tl, T2 and to determine T3 which elapse between the transmission of the pulses Pin and the reception of the respective backscattering pattern Rml, Rm2 and Rm3.
  • the off ⁇ value means 60 in the case of locating the rail vehicle 110 in the region of one of the extension portions 51 to 53 and the generation of a corresponding location signal So additionally performs a plausibility check.
  • Such a plausibility check can be accomplished, for example, that the evaluation device 60 upon detection of the extension portions 51 to 53 and the generation of a Ortsignals Thus, the time between pulse generation and A ⁇ meet the backscattering pattern (see FIG. Period T2 according to Figure 3) evaluates and the distance Ls of the rail vehicle 110. Subsequently, the evaluation device 60 can check whether the distance signal Se coincides with the formed location signal So.
  • the evaluation device 60 will generate an error signal F if the difference between the value determined by the
  • FIG. 5 shows an embodiment for an exten ⁇ reasoning section 300, as it can be used as an extension portion 51 to 53 in the locating device 10 of FIG. 1
  • the waveguide 50 is wound several times in the region of the extension section 300 and forms a waveguide coil 310.
  • the winding or winding up of the waveguide 50 achieves a considerable lengthening of the waveguide 50 with respect to the associated section of the rail track 100, so that the temporal extension of the backscatter patterns (see backscatter pattern Rm2 in FIG.
  • FIG. 6 shows another embodiment of an extension section 300, as it can be used as an extension section 51 to 53 in the locating device 10 according to FIG. It can be seen that the waveguide 50 has a meander structure 320, by means of which a considerable extension of the waveguide 50 relative to the associated portion of the rail section 100 is caused. This leads to the explained temporal extension of the backscatter patterns, by means of which a locating of the rail vehicle 110 on the rail track 100 according to FIG. 1 is possible.
  • an extension portion 300 which has both a waveguide ⁇ coil 310 and a meander pattern 320th
  • a waveguide ⁇ coil 310 and a meander pattern 320th
  • FIG. 8 shows a further embodiment of an inventive locating device 10, in which the waveguide 50 has a plurality of extension portions 51 to 55 that are arranged such that they form a Ortsko ⁇ dation.
  • the location coding is indicated by a coded arrangement of the extension sections 51 to 55 only by means of a few extension sections; It goes without saying that the location coding can be optimized in terms of its accuracy and readability, if a much larger number of extension sections is used.
  • the spatial coding by a local coding of the arrangement of the extension portions can he ⁇ follow, for example, in that the extension portions are formed by binary Kodie ⁇ approximately pattern.

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Description

Beschreibung
Schienenfahrzeugortung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 2011/027166 AI bekannt. Bei diesem vorbekannten Verfahren ist zum Orten eines Schienenfahrzeugs entlang einer Schienenstrecke ein Wellenleiter vorgesehen, der entlang der Schienenstrecke verlegt ist. In den Wellenleiter werden zeit¬ lich nacheinander elektromagnetische Pulse eingespeist. Für jeden ausgesandten Puls wird jeweils zumindest ein durch fahrzeuginduzierte Rückstreuung des elektromagnetischen Pulses erzeugtes Rückstreumuster empfangen und ausgewertet.
Durch das Auswerten der Rückstreumuster wird das Schienenfahrzeug auf der Schienenstrecke geortet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Betreiben einer Ortungseinrichtung anzugeben, das eine gegenüber vorbekannten Verfahren verbesserte Ortung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wellenleiter entlang der Schienenstrecke zumindest einen Verlängerungsab¬ schnitt aufweist, in dem die Länge des Wellenleiters um eine Überlänge länger ist als der diesem Verlängerungsabschnitt zugeordnete Abschnitt der Schienenstrecke, die zeitliche Rückstreumusterlänge des empfangenen Rückstreumusters gemes- sen wird, die Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters bestimmt wird, die sich beim Passieren des Verlängerungsabschnitts im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt ergibt und die Zusatzzeitdauer zum Erzeugen eines Fehlersignals oder zum Kalibrieren der Ortungseinrichtung herangezogen wird.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass bei diesem Verlängerungsabschnitte ein¬ gesetzt und die durch diese hervorgerufenen Zusatzzeitdauern gemessen und ausgewertet werden. Sind die Zusatzzeitdauern der Verlängerungsabschnitte vorab bekannt, so können die wäh¬ rend des normalen Betriebs der Ortungseinrichtung gemessenen Zusatzzeitdauern zum Erzeugen eines Fehlersignals herangezo¬ gen werden, wenn es zu ungewöhnlichen Abweichungen zwischen den gemessenen Zusatzzeitdauern und den erwarteten Zusatzzeitdauern kommt. Sind die Zusatzzeitdauern der Verlängerungsabschnitte vorab noch nicht bekannt, so können im Rahmen einer Referenzfahrt (Kalibrierfahrt) die auftretenden Zusatz¬ zeitdauern gemessen und gespeichert bzw. zum Kalibrieren der Ortungseinrichtung verwendet werden, so dass nachfolgend im weiteren Betrieb der Ortungseinrichtung eine Fehlersignalbildung erfolgen kann, wie sie bereits beschrieben wurde.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein eine Fehlfunktion der Ortungseinrichtung anzeigendes Fehlersignal erzeugt wird, wenn beim Passieren eines Verlängerungsabschnitts die Zusatzzeitdauer eine vorge- gebene Soll-Zusatzzeitdauer um ein vorgegebenes Maß hinaus über- oder unterschreitet.
Die Soll-Zusatzzeitdauer wird vorzugsweise durch Multiplika¬ tion der Überlänge des Verlängerungsabschnitts mit einem vor- gegebenen Proportionalitätsfaktor ermittelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Kalibrierung der Ortungseinrichtung erfolgt, wobei zur Kalibrierung der Ortungseinrichtung der oder die Verlängerungsabschnitte des Wellenleiters geortet und deren jeweilige Überlänge gemessen wird, indem die Schie¬ nenstrecke von einem Referenzschienenfahrzeug abgefahren wird, dessen tatsächliche Länge bekannt ist, die zeitliche Rückstreumusterlänge des Rückstreumusters im zeitlichen Ver¬ lauf während der Fahrt des Referenzschienenfahrzeugs gemessen wird, im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters auf das Passieren eines der Verlängerungsab- schnitte geschlossen wird und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters in dem jeweiligen Abschnitt die Überlänge des Verlängerungsabschnitts berechnet und/oder die gemessene Zusatzzeitdauer als Soll-Zusatzzeitdauer für den jeweiligen Verlängerungsabschnitt gespeichert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass während des Betriebs der Ortungseinrichtung die Länge des jeweiligen Schienenfahrzeugs gemessen wird, das die Schienenstrecke befährt, indem im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte geschlossen wird und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters in dem jeweiligen Abschnitt im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt die Länge des Schienenfahrzeugs errechnet wird.
Vorzugsweise wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn die Abwei¬ chung zwischen der für einen der Verlängerungsabschnitte gemessenen Länge des Schienenfahrzeugs und der für einen ande- ren der Verlängerungsabschnitte gemessenen Länge des Schie¬ nenfahrzeugs einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet .
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Ortungs- einrichtung zum Orten eines Schienenfahrzeugs entlang einer
Schienenstrecke mit einem entlang der Schienenstrecke verleg¬ ten Wellenleiter, einer Pulserzeugungseinrichtung zum Erzeugen und Einspeisen zeitlich aufeinander folgender elektromagnetischer Pulse in den Wellenleiter, einer Detektionseinrich- tung zum Detektieren von durch Rückstreuung erzeugten Rückstreumustern und einer Auswerteinrichtung zum Auswerten der Rückstreumuster . Bezüglich einer solchen Ortungseinrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wellenleiter entlang der Schienenstrecke zumindest einen Verlängerungsabschnitt aufweist, in dem die Länge des Wellenleiters um eine Überlänge länger ist als der diesem Verlängerungsabschnitt zugeordnete Ab¬ schnitt der Schienenstrecke, und die Auswerteinrichtung der¬ art ausgestaltet ist, dass sie die zeitliche Rückstreumuster- länge des empfangenen Rückstreumusters misst und die Zusatz¬ zeitdauer des Rückstreumusters bestimmt, die sich beim Pas- sieren des Verlängerungsabschnitts durch das Schienenfahrzeug im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt ergibt.
Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Ortungseinrich- tung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens denen der erfindungsgemäßen Ortungseinrichtung im Wesentlichen entsprechen. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Aus¬ werteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie ein eine Fehlfunktion der Ortungseinrichtung anzeigendes Fehlersignal erzeugt, wenn beim Passieren des Verlängerungsabschnitts die Zusatzzeitdauer eine vorgegebene Soll-Zusatzzeitdauer um ein vorgegebenes Maß hinaus über- oder unterschreitet.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteinrichtung derart ausgestaltet sein, dass sie zur Kalibrierung der Ortungseinrichtung den oder die Verlängerungsabschnitte des Wellenlei- ters ortet und vermisst, während die Schienenstrecke von ei¬ nem Referenzschienenfahrzeug abgefahren wird, dessen tatsäch¬ liche Länge bekannt ist, wobei die zeitliche Rückstreumuster¬ länge des Rückstreumusters im zeitlichen Verlauf während der Fahrt des Referenzschienenfahrzeugs gemessen wird, im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte ge¬ schlossen wird und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters in dem jeweiligen Abschnitt die Überlänge des Verlän- gerungsabschnitts berechnet und/oder die gemessene Zusatz¬ zeitdauer als Soll-Zusatzzeitdauer für den jeweiligen Verlängerungsabschnitt gespeichert wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteinrichtung derart ausgestaltet sein, dass sie während des Betriebs der Ortungs¬ einrichtung die Länge des jeweiligen Schienenfahrzeugs misst, das die Schienenstrecke befährt, indem sie im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte schließt und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters in dem jewei¬ ligen Abschnitt im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt die Länge des Schienen¬ fahrzeugs errechnet.
Vorzugsweise weist der Wellenleiter entlang der Schienenstre¬ cke eine Vielzahl an Verlängerungsabschnitten auf. Sind mehrere Verlängerungsabschnitte vorhanden, so wird es als vor¬ teilhaft angesehen, wenn sich die Überlängen der Verlänge- rungsabschnitte dahingehend unterscheiden, dass zumindest zwei unterschiedliche Überlängen vorhanden sind.
Vorzugsweise sind zumindest zwei der Verlängerungsabschnitte, vorzugsweise alle, voneinander durch Wellenleiterabschnitte getrennt, die keine Überlänge aufweisen.
Die Anordnung der Verlängerungsabschnitte bildet vorzugsweise eine Ortskodierung. Besonders bevorzugt ist die Länge des Wellenleiters in den
Verlängerungsabschnitten mindestens 10-mal, vorzugsweise min¬ destens 100-mal, größer als die Länge des jeweils zugeordne¬ ten Abschnitts der Schienenstrecke, um eine einfache und zu¬ verlässige Ortung zu gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungs¬ gemäße Ortungseinrichtung zum Orten eines Schienenfahrzeugs entlang einer Schienenstre¬ cke,
Figuren 2-4 beispielhaft Rückstreumuster, die ein Schienenfahrzeug auf der Schienenstrecke gemäß Fi¬ gur 1 erzeugt, Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für einen Verlänge¬ rungsabschnitt, wie er bei der Ortungsein¬ richtung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann, wobei der Verlängerungsabschnitt einen aufgespulten Wellenleiter umfasst,
Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen
Verlängerungsabschnitt, wie er bei der Or¬ tungseinrichtung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann, wobei der Verlängerungsabschnitt durch eine Mäanderstruktur gebildet ist,
Figur 7 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen
Verlängerungsabschnitt, wie er bei der Or¬ tungseinrichtung gemäß Figur 1 verwendet wer- den kann, wobei der Verlängerungsabschnitt einen Mäanderabschnitt sowie einen aufgespul¬ ten Wellenleiterabschnitt umfasst, und
Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine er- findungsgemäße Ortungseinrichtung, bei der
Verlängerungsabschnitte eine Ortskodierung bilden .
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische o der vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . Die Figur 1 zeigt eine Ortungseinrichtung 10, die eine Puls¬ erzeugungseinrichtung 20, eine Detektionseinrichtung 30, eine optische Koppeleinrichtung 40, einen Wellenleiter 50 z. B. in Form eines optischen Lichtwellenleiters und eine Auswertein- richtung 60 umfasst.
Die Pulserzeugungseinrichtung 20 weist vorzugsweise einen nicht weiter gezeigten Laser auf, der es ermöglicht, regelmä¬ ßig, beispielsweise mit einer fest vorgegebenen Pulsrate, kurze elektromagnetische, insbesondere optische, Pulse zu er¬ zeugen und über die Koppeleinrichtung 40 in den Wellenleiter 50 einzuspeisen. Die Pulserzeugungseinrichtung 20 wird von der Auswerteinrichtung 60 vorzugsweise angesteuert, so dass der Auswerteinrichtung 60 die Zeitpunkte der Pulserzeugung zumindest näherungsweise bekannt sind.
Die Detektionseinrichtung 30 weist beispielsweise einen Foto¬ detektor auf, der das Detektieren elektromagnetischer Strahlung ermöglicht. Die Detektionseinrichtung 30 übermittelt ih- re Messsignale an die Auswerteinrichtung 60, die diese aus¬ wertet .
In der Figur 1 lässt sich erkennen, dass der Wellenleiter 50 entlang einer Schienenstrecke 100 angeordnet ist. Auf der Schienenstrecke 100 fährt ein Schienenfahrzeug 110 entlang der Pfeilrichtung P von links nach rechts. Bei der Darstellung gemäß der Figur 1 ist die Bewegung des Schienenfahrzeugs 110 entlang der Pfeilrichtung P durch zwei weitere Positionen symbolisiert (vgl. Schienenfahrzeugpositionen 110' und
110' ' ) .
Die Figur 1 zeigt, dass der Wellenleiter 50 mit Verlänge¬ rungsabschnitten 51, 52 und 53 ausgestattet ist, in denen die Länge des Wellenleiters 50 größer ist als die Länge der zuge- ordneten Abschnitte der Schienenstrecke 100. Außerhalb der
Verlängerungsabschnitte 51 bis 53 ist der Wellenleiter 50 nä¬ herungsweise genauso lang wie die Schienenstrecke 100. Der Längenunterschied bzw. die Überlänge in den Verlängerungsab- schnitten 51 bis 53 beruht beispielsweise darauf, dass der Wellenleiter 50 in diesen Abschnitten mehrfach gekrümmt ist.
Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung der Verlängerungs- abschnitte 51 bis 53 sind in den Figuren 5 bis 7 dargestellt; auf diese Figuren wird weiter unten eingegangen.
Die Ortungseinrichtung 10 gemäß Figur 1 lässt sich zum Orten des Schienenfahrzeugs 110 beispielsweise wie folgt betreiben:
Die Auswerteinrichtung 60 steuert die Pulserzeugungseinrichtung 20 derart an, dass diese zeitlich nacheinander elektromagnetische Pulse Pin über die Koppeleinrichtung 40 in den Wellenleiter 50 einspeist. Die erzeugten elektromagnetischen Pulse laufen entlang der Pfeilrichtung P in der Figur 1 von links nach rechts und werden vorzugsweise am Wellenleiterende 50a von einer Absorptionseinrichtung 200 absorbiert.
Durch das auf der Schienenstrecke 100 fahrende Schienenfahr- zeug 110 wird der Wellenleiter 50 lokal erschüttert bzw. in Schwingungen versetzt; dies ist in der Figur 1 durch Pfeile mit dem Bezugszeichen Ms gekennzeichnet. Aufgrund dieser Schwingungen bzw. aufgrund der Erschütterungen des Wellenleiters 50 wird es lokal in dem Bereich, in dem sich das Schie- nenfahrzeug 110 gerade befindet, zu einer Rückstreuung der elektromagnetischen Strahlung kommen. Die rückgestreute
Strahlung weist ein Rückstreumuster auf, das charakteristisch für die Erschütterung ist, die von dem Schienenfahrzeug 110 hervorgerufen und in den Wellenleiter 50 eingekoppelt wird.
Die rückgestreute Strahlung läuft entgegen der Fahrtrichtung P des Schienenfahrzeugs in Richtung Koppeleinrichtung 40 und in Richtung Detektionseinrichtung 30 und wird dort von der Detektionseinrichtung 30 detektiert. Die Detektionseinrich- tung 30 ist derart ausgestaltet, dass sie die Intensität der zurückgestreuten Strahlung misst und ein entsprechendes Messsignal an die Auswerteinrichtung 60 weiterleitet. Die Inten- sität der zurückgestreuten Strahlung ist in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen Ir(t) gekennzeichnet.
Die Auswerteinrichtung 60 wird die zurückgestreute Strahlung Ir(t) und die darin enthaltenen Rückstreumuster auswerten.
Wenn sich die zeitliche Länge der empfangenen Rückstreumuster im zeitlichen Verlauf verlängert, so wird sie auf das Passie¬ ren eines der Verlängerungsabschnitte 51 bis 53 schließen und ein Ortsignal So erzeugen. Dies soll näher anhand der Figuren 2 bis 4 erläutert werden.
In der Figur 2 ist beispielhaft ein Rückstreumuster Rml dargestellt, das in der Auswerteinrichtung 60 eintrifft, wenn zum Zeitpunkt t=0 ein elektromagnetischer Puls von der
Pulseinrichtung 20 in den Wellenleiter 50 eingestrahlt worden ist. Die Länge des empfangenen Rückstreumusters Rml ist in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen dtl gekennzeichnet.
Das Rückstreumuster Rml bezieht sich auf die Position des Schienenfahrzeugs gemäß Figur 1, wie sie dort mit durchgezo¬ genen Linien und dem Bezugszeichen 110 gekennzeichnet ist.
Bewegt sich nun das Schienenfahrzeug 110 entlang der Pfeil¬ richtung P gemäß Figur 1 weiter und erreicht die mit dem Be- zugszeichen 110' gekennzeichnete Position, so wird es den
Verlängerungsabschnitt 51 des Wellenleiters 50 in mechanische Schwingungen versetzen. Im Bereich des Verlängerungsabschnitts 51 ist die Länge des Wellenleiters 50 jedoch sehr viel größer als die entsprechende Länge des zugeordneten Ab- Schnitts der Schienenstrecke 100, so dass es zu einer zeitli¬ chen Streckung bzw. Verlängerung des Rückstreumusters kommt. Dies ist in der Figur 3 dargestellt.
In der Figur 3 lässt sich erkennen, dass die zeitliche Länge dt2 des Rückstreumusters Rm2 sehr viel größer ist als die zeitliche Länge dtl des Rückstreumusters Rml. Die Vergröße¬ rung bzw. zeitliche Streckung des Rückstreumusters Rm2 ist darauf zurückzuführen, dass der Verlängerungsabschnitt 51 sehr viel länger ist als der zugeordnete Abschnitt der Schie¬ nenstrecke 100. Die zeitliche Länge dt2 des Rückstreumusters Rm2 setzt sich zusammen aus der zeitlichen Länge dtl des Rückstreumusters Rml und einer Zusatzzeitdauer dtz gemäß: dt2 = dtl + dtz.
Werden die zeitlichen Längen dtl des Rückstreumusters Rml und dt2 des Rückstreumusters Rm2 gemessen, so lässt sich die Zu- satzzeitdauer dtz berechnen, gemäß dtz = dt2 - dtl
Die berechnete Zusatzzeitdauer dtz kann nun zum Überprüfen der Funktionsweise der Ortungseinrichtung, zum Kalibrieren der Ortungseinrichtung oder zum Messen der Länge von Schienenfahrzeugen herangezogen werden, wie nachfolgend beispielhaft erläutert wird: 1. Überprüfen der Funktionsweise der Ortungseinrichtung:
Zum Überprüfen der Funktionsweise der Ortungseinrichtung kann die berechnete Zusatzzeitdauer dtz mit einer für den Verlängerungsabschnitt 51 vorgegebenen Soll-Zusatzzeitdauer dtsoll verglichen werden. Ist die Abweichung zwischen der berechne- ten Zusatzzeitdauer dtz und der Soll-Zusatzzeitdauer dtsoll zu groß bzw. größer als ein vorgegebener Schwellenwert Dmax, so wird von der Auswerteinrichtung 60 ein eine Fehlfunktion der Ortungseinrichtung anzeigendes Fehlersignal F erzeugt: |dtz - dtsoll | > Dmax = Fehlersignal
Die Soll-Zusatzzeitdauer dtsoll für den Verlängerungsabschnitt 51 kann beispielsweise durch Multiplikation der Überlänge dL des Verlängerungsabschnitts 51 des Wellenleiters 50 mit einem vorgegebenen Proportionalitätsfaktor k ermittelt wird, gemäß: dtsoll = dL * k Die Überlänge dL des Verlängerungsabschnitts 51 kann gemessen werden (siehe unten in Abschnitt "Kalibrieren der Ortungseinrichtung") oder von der Verlegung des Wellenleiters 50 her bekannt sein.
2. Kalibrieren der Ortungseinrichtung
Zum Kalibrieren der Ortungseinrichtung, insbesondere zum Ermitteln der Soll-Zusatzzeitdauern dtsoll oder der Überlängen dL der Verlängerungsabschnitte, können die Verlängerungsab¬ schnitte 51-53 des Wellenleiters 50 geortet und deren jewei¬ lige Überlänge gemessen werden, indem die Schienenstrecke 100 von einem Referenzschienenfahrzeug (z. B dem Schienenfahrzeug 110 gemäß Figur 1) abgefahren wird, dessen Länge vorab be- kannt ist. Während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 110 wird die zeitliche Rückstreumusterlänge des Rückstreumusters im zeitlichen Verlauf gemessen. Im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters (siehe Rückstreumuster Rm2 in Figur 3) wird auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte (z. B. Verlängerungsabschnitt 51 in Figur 1) geschlossen. Anhand der Zusatzzeitdauer dtz des Rückstreumusters Rm2 in dem jeweiligen Abschnitt kann die Überlänge dL des Verlängerungsabschnitts berechnet und/oder die gemessene Zusatzzeitdauer dtz als Soll-Zusatzzeitdauer dtsoll für den jeweiligen Verlängerungsabschnitt 51 gespei¬ chert werden. Das Berechnen der Überlänge dL kann beispiels¬ weise wie folgt geschehen: dL = (dt2-dtl) /k wobei k einen Proportionalitätsfaktor angibt, für den näherungsweise gilt: k = 1/2 * 1/V wobei V die Geschwindigkeit der Pulse im Wellenleiter 50 an¬ gibt. Der Faktor 1/2 berücksichtigt, dass die Strahlung den Verlängerungsabschnitt 51 zweimal durchlaufen muss, nämlich einmal in Hinrichtung und einmal in Rückrichtung . Für die Geschwindigkeit V gilt beispielsweise:
V = cO/n wobei cO die Lichtgeschwindigkeit und n die Brechzahl im Wel¬ lenleiter 50 angibt.
3. Messen der Länge von Schienenfahrzeugen:
Neben einer Ortung von Schienenfahrzeugen ist es darüber hinaus möglich, die Länge des jeweiligen Schienenfahrzeugs 100 zu messen. Im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters (vgl. Rückstreumuster Rm2 in Figur 3) wird auf das Passieren des Verlängerungsabschnitts 51 in Figur 1 geschlossen, wie oben bereits erläutert wurde. Anhand der Zusatzzeitdauer dtz des Rückstreumusters Rm2 in dem Verlängerungsabschnitts 51 im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt 51 kann die Länge Lsf des Schienenfahrzeugs 100 errechnet werden, gemäß:
Lsf = (dt2-dtz) /k wobei k den o. g. Proportionalitätsfaktor angibt, für den näherungsweise gilt: k = 1/2 * 1/V.
Wird für jeden der Verlängerungsabschnitte 51-53 jeweils die Schienenfahrzeuglänge Lsf bestimmt, so wird vorzugsweise ein Vergleich mit den Werten bei den vorher befahrenen Verlängerungsabschnitten durchgeführt. Wird dabei festgestellt, dass sich die Schienenfahrzeuglänge Lsf während der Fahrt geändert hat, wird von der Auswerteinrichtung 60 ein Fehlersignal F erzeugt, das angibt, dass entweder die Ortungseinrichtung 10 defekt ist oder das Schienenfahrzeug 110 seine Länge geändert hat. Der letztgenannte Fall kann beispielsweise eintreten, wenn eine Zugtrennung aufgetreten ist, z. B. das Schienenfahrzeug 110 einen Waggon durch Abkuppeln verloren hat. Verlässt das Schienenfahrzeug 110 den Bereich des Verlänge¬ rungsabschnitts 51 wieder und gelangt in den Bereich zwischen den beiden Verlängerungsabschnitten 51 und 52 gemäß Figur 1 (vgl. die mit dem Bezugszeichen 110'' gekennzeichnete Positi¬ on des Schienenfahrzeugs in Figur 1), so wird sich die Stre¬ ckung des Rückstreumusters wieder geben und die Länge dt3 des Rückstreumusters Rm3 (vgl. Figur 4) wird wieder der ursprünglichen zeitlichen Länge dtl des Rückstreumusters Rml gemäß Figur 2 entsprechen.
Zusammengefasst ist die Auswerteinrichtung 60 somit in der Lage, anhand der zeitlichen Länge dtl, dt2 und dt3 der Rück¬ streumuster Rml, Rm2 und Rm3 den Ort des Schienenfahrzeugs 110 auf der Schienenstrecke 100 zu bestimmen, weil die örtli¬ che Lage der Verlängerungsabschnitte 51 bis 53 entlang der Schienenstrecke 100 bekannt ist, eine Kalibrierung der Or¬ tungseinrichtung 10 anhand einer Referenzfahrt eines Refe¬ renzschienenfahrzeugs durchzuführen, um die Länge der Verlän- gerungsabschnitte 51-53 bzw. deren Sollzusatzzeitdauern zu bestimmen, und/oder die Länge der Schienenfahrzeuge zu ermit¬ teln .
Durch ein Abzählen der von der Auswerteinrichtung 60 aus- gangsseitig erzeugten Ortsignale So kann außerdem die Fahrt des Schienenfahrzeugs verfolgt werden.
Neben einer Ortung des Schienenfahrzeugs 110 anhand der Ver¬ längerungsabschnitte 51 bis 53 kann die Detektionseinrichtung 30 auch eine Ortung anhand der Zeitspannen vornehmen, die sich zwischen dem Einspeisen der elektromagnetischen Pulse Pin in den Wellenleiter 50 und dem Detektieren des jeweils zugehörigen Rückstreumusters Rml, Rm2 und Rm3 ergeben. In den Figuren 2-4 lässt sich erkennen, dass die Zeitspannen zwischen dem jeweiligen elektromagnetischem Anregepuls Pin und dem zugehörigen Rückstreumuster Rml, Rm2 und Rm3 während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 110 auf der Schienenstrecke 100 anwachsen; dies ist darauf zurückzuführen, dass die Lauf¬ zeit der elektromagnetischen Pulse und die Laufzeit der e- lektromagnetischen Rückstreumuster in dem Wellenleiter 50 mit zunehmendem Abstand des Schienenfahrzeugs 110 von der Pulser- zeugungseinrichtung 20 bzw. der Detektionseinrichtung 30 zunehmen .
Die Auswerteinrichtung 60 ist somit in der Lage, anhand der Zeitspannen Tl, T2 und T3 die Entfernung und damit den Ort des Schienenfahrzeugs 110 zu bestimmen und ein entsprechendes Entfernungssignal Se zu erzeugen. Die Entfernung Ls des
Schienenfahrzeugs 110' in Figur 1 kann beispielsweise berech¬ net werden gemäß : Ls = 1/2 * T2/V wobei V die Geschwindigkeit der Pulse im Wellenleiter 50 an¬ gibt. Die Zeitspanne T2 kann der Messung gemäß Figur 3 ent¬ nommen werden. Der Faktor 1/2 berücksichtigt, dass die Strah- lung den jeweiligen Wellenleiterabschnitt zweimal durchlaufen muss, nämlich einmal in Hinrichtung und einmal in Rückrich- tung. Für die Geschwindigkeit V gilt beispielsweise:
V = cO/n wobei cO die Lichtgeschwindigkeit und n die Brechzahl im Wel¬ lenleiter 50 angibt.
Die Detektionseinrichtung 30 ist also in der Lage, den Ort des Schienenfahrzeugs 110 zusätzlich auch anhand der Zeit¬ spannen Tl, T2 und T3 zu bestimmen, die zwischen dem Senden der Pulse Pin und dem Empfang des jeweiligen Rückstreumusters Rml, Rm2 und Rm3 vergehen. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Aus¬ werteinrichtung 60 im Falle einer Ortung des Schienenfahrzeugs 110 im Bereich eines der Verlängerungsabschnitte 51 bis 53 und der Erzeugung eines entsprechenden Ortsignals So zusätzlich eine Plausibilitätsprüfung vornimmt.
Eine solche Plausibilitätsprüfung kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Auswerteinrichtung 60 bei Erkennen eines der Verlängerungsabschnitte 51 bis 53 und der Erzeugung eines Ortsignals So die Zeitspanne zwischen Pulserzeugung und Ein¬ treffen des Rückstreumusters (vgl. Zeitspanne T2 gemäß Figur 3) auswertet und die Entfernung Ls des Schienenfahrzeugs 110 bestimmt. Anschließend kann die Auswerteinrichtung 60 prüfen, ob das Entfernungssignal Se mit dem gebildeten Ortsignal So übereinstimmt .
Beispielsweise wird die Auswerteinrichtung 60 ein Fehlersig- nal F erzeugen, wenn die Differenz zwischen der durch das
Entfernungssignal Se angegebenen Position Ls und der bekannten Position des erkannten Verlängerungsabschnitts 51 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Entsprechendes gilt für Plausibilitätsprüfungen bei den anderen Verlängerungsab- schnitten.
Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Verlänge¬ rungsabschnitt 300, wie er als Verlängerungsabschnitt 51 bis 53 bei der Ortungseinrichtung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Man erkennt, dass der Wellenleiter 50 im Bereich des Verlängerungsabschnitts 300 mehrfach aufgewickelt bzw. aufgespult ist und eine Wellenleiterspule 310 bildet. Durch das Aufspulen bzw. Aufwickeln des Wellenleiters 50 wird eine erhebliche Verlängerung des Wellenleiters 50 gegenüber dem zugeordneten Abschnitt der Schienenstrecke 100 erreicht, so dass die zeitliche Streckung der Rückstreumuster (vgl. Rückstreumuster Rm2 in Figur 3) erheblich ist.
Die Figur 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Verlängerungsabschnitt 300, wie er als Verlängerungsabschnitt 51 bis 53 bei der Ortungseinrichtung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Man erkennt, dass der Wellenleiter 50 eine Mäanderstruktur 320 aufweist, durch die eine erhebliche Ver- längerung des Wellenleiters 50 gegenüber dem zugeordneten Abschnitt der Schienenstrecke 100 hervorgerufen wird. Dies führt zu der erläuterten zeitlichen Streckung der Rückstreumuster, durch die eine Ortung des Schienenfahrzeugs 110 auf der Schienenstrecke 100 gemäß Figur 1 möglich ist.
In der Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Verlängerungsabschnitt 300 gezeigt, der sowohl eine Wellenleiter¬ spule 310 als auch eine Mäanderstruktur 320 aufweist. Bezüg- lieh der Ausgestaltung des Wellenleiterspule 310 und der Mä¬ anderstruktur 320 sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 verwiesen.
Die Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ortungseinrichtung 10, bei der der Wellenleiter 50 eine Vielzahl an Verlängerungsabschnitten 51 bis 55 aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie eine Ortsko¬ dierung bilden. Durch diese Ortskodierung ist es möglich, den Ort des Schienenfahrzeugs 110 auf der Schienenstrecke 100 festzustellen, ohne dass das Auftreten der Verlängerungsab¬ schnitte beobachtet und gezählt werden muss.
Aus Gründen der Übersicht ist die Ortskodierung durch eine kodierte Anordnung der Verlängerungsabschnitte 51 bis 55 nur anhand weniger Verlängerungsabschnitte angedeutet; es ist selbstverständlich, dass sich die Ortskodierung hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Auswertbarkeit optimieren lässt, wenn eine sehr viel größere Anzahl an Verlängerungsabschnitten eingesetzt wird.
Die Ortskodierung durch eine örtliche Kodierung der Anordnung der Verlängerungsabschnitte kann beispielsweise dadurch er¬ folgen, dass durch die Verlängerungsabschnitte binäre Kodie¬ rungsmuster gebildet werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Λ Q
Bezugs zeichenliste
10 Ortungseinrichtung
20 Pulserzeugungseinrichtung 30 Detektionseinrichtung
40 Koppeleinrichtung
50 Wellenleiter
50a Wellenleiterende
51-55 Verlängerungsabschnitte 60 Auswerteinrichtung
100 Schienenstrecke
110 Schienenfahrzeug
110' Schienenfahrzeugposition
110'' Schienenfahrzeugposition 200 Absorptionseinrichtung
300 Verlängerungsabschnitt
310 Wellenleiterspule
320 Mäanderabschnitt dtl Länge des Rückstreumusters dt2 Länge des Rückstreumusters dt3 Länge des Rückstreumusters
F Fehlersignal
Ir(t) rückgestreute Strahlung Ls Entfernung/Ort
Ms Pfeil/Schwingung
P Pfeilrichtung/Fahrtrichtung
Pin elektromagnetische Pulse
Rml Rückstreumuster
Rm2 Rückstreumuster
Rm3 Rückstreumuster
Se Entfernungssignal
So Ortsignal
Tl Zeitspanne
T2 Zeitspanne
T3 Zeitspanne

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Ortungseinrichtung (10), die zum Orten eines Schienenfahrzeugs (110) auf einer Schie- nenstrecke (100) einen entlang der Schienenstrecke (100) ver¬ legten Wellenleiter (50) umfasst, wobei bei dem Verfahren zeitlich nacheinander elektromagnetische Pulse (Pin) in den Wellenleiter (50) eingespeist werden und für jeden ausgesand¬ ten Puls jeweils durch Rückstreuung des elektromagnetischen Pulses erzeugte Rückstreumuster (Rml-Rm3) empfangen und aus¬ gewertet werden,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Wellenleiter (50) entlang der Schienenstrecke (100) zumindest einen Verlängerungsabschnitt (51-55) aufweist, in dem die Länge des Wellenleiters (50) um eine Überlänge länger ist als der diesem Verlängerungsabschnitt (51-55) zugeordnete Abschnitt der Schienenstrecke (100),
die zeitliche Rückstreumusterlänge des empfangenen Rück¬ streumusters (Rml-Rm3) gemessen wird,
- die Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters (Rml-Rm3) be¬ stimmt wird, die sich beim Passieren des Verlängerungsab¬ schnitts (51-55) im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt (51-55) ergibt und
- die Zusatzzeitdauer zum Erzeugen eines Fehlersignals (F) oder zum Kalibrieren der Ortungseinrichtung (10) herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
ein eine Fehlfunktion der Ortungseinrichtung (10) anzeigendes Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn beim Passieren des Ver¬ längerungsabschnitts (51-55) die Zusatzzeitdauer eine vorge¬ gebene Soll-Zusatzzeitdauer um ein vorgegebenes Maß hinaus über- oder unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 20i ? P I 3?fi7
WO 2014/019889 PCT/EP2013/065478
20
die Soll-Zusatzzeitdauer durch Multiplikation der Überlänge des Verlängerungsabschnitts (51-55) mit einem vorgegebenen Proportionalitätsfaktor ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
zur Kalibrierung der Ortungseinrichtung (10) der oder die Verlängerungsabschnitte (51-55) des Wellenleiters (50) geor¬ tet und vermessen werden, indem
die Schienenstrecke (100) von einem Referenzschienenfahrzeug abgefahren wird, dessen tatsächliche Länge bekannt ist,
die zeitliche Rückstreumusterlänge des Rückstreumusters (Rml-Rm3) im zeitlichen Verlauf während der Fahrt des Re¬ ferenzschienenfahrzeugs gemessen wird,
im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters (Rml-Rm3) auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte (51-55) geschlossen wird und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters (Rml-Rm3) in dem jeweiligen Abschnitt die Überlänge des Verlänge¬ rungsabschnitts (51-55) berechnet und/oder die gemessene Zusatzzeitdauer als Soll-Zusatzzeitdauer für den jeweiligen Verlängerungsabschnitt (51-55) gespeichert wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
während des Betriebs der Ortungseinrichtung (10) die Länge des jeweiligen Schienenfahrzeugs (110) gemessen wird, das die Schienenstrecke (100) befährt, indem
im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters (Rml-Rm3) auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte (51-55) geschlossen wird und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters (Rml-Rm3) in dem jeweiligen Abschnitt im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt (51- 55) die Länge des Schienenfahrzeugs (110) errechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 20i ?PI 3?fi7
WO 2014/019889 PCT/EP2013/065478
21
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
ein Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn die Abweichung zwi¬ schen der für einen der Verlängerungsabschnitte (51-55) ge¬ messenen Länge des Schienenfahrzeugs (110) und der für einen anderen der Verlängerungsabschnitte (51-55) gemessenen Länge des Schienenfahrzeugs (110) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
7. Ortungseinrichtung (10) zum Orten eines Schienenfahrzeugs (110) entlang einer Schienenstrecke (100) mit
einem entlang der Schienenstrecke (100) verlegten Wellenleiter (50),
einer Pulserzeugungseinrichtung (20) zum Erzeugen und Einspeisen zeitlich aufeinander folgender elektromagneti- scher Pulse (Pin) in den Wellenleiter (50),
einer Detektionseinrichtung (30) zum Detektieren von durch Rückstreuung erzeugten Rückstreumustern (Rml-Rm3) und
einer Auswerteinrichtung (60) zum Auswerten der Rück- streumuster (Rml-Rm3) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Wellenleiter (50) entlang der Schienenstrecke (100) zumindest einen Verlängerungsabschnitt (51-55) aufweist, in dem die Länge des Wellenleiters (50) um eine Überlänge länger ist als der diesem Verlängerungsabschnitt (51-55) zugeordnete Abschnitt der Schienenstrecke (100), und die Auswerteinrichtung (60) derart ausgestaltet ist, dass sie die zeitliche Rückstreumusterlänge des empfangenen Rückstreumusters (Rml-Rm3) misst und die Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters (Rml-Rm3) bestimmt, die sich beim
Passieren des Verlängerungsabschnitts (51-55) durch das Schienenfahrzeug (110) im Vergleich zur Rückstreumusterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt (51-55) ergibt .
8. Ortungseinrichtung (10) nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 201?P13?fi7 DE
WO 2014/019889 2 2 PCT/EP2013/065478
die Auswerteinrichtung (60) derart ausgestaltet ist, dass sie ein eine Fehlfunktion der Ortungseinrichtung (10) anzeigendes Fehlersignal (F) erzeugt, wenn beim Passieren des Verlänge¬ rungsabschnitts (51-55) die Zusatzzeitdauer eine vorgegebene Soll-Zusatzzeitdauer um ein vorgegebenes Maß hinaus über- oder unterschreitet.
9. Ortungseinrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Auswerteinrichtung (60) derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung der Ortungseinrichtung (10) den oder die Verlängerungsabschnitte (51-55) des Wellenleiters (50) ortet und vermisst, während die Schienenstrecke (100) von einem Re¬ ferenzschienenfahrzeug abgefahren wird, dessen tatsächliche Länge bekannt ist,
wobei die zeitliche Rückstreumusterlänge des Rückstreu¬ musters (Rml-Rm3) im zeitlichen Verlauf während der Fahrt des Referenzschienenfahrzeugs gemessen wird,
im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters (Rml-Rm3) auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte (51-55) geschlossen wird und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters (Rml-Rm3) in dem jeweiligen Abschnitt die Überlänge des Verlänge¬ rungsabschnitts (51-55) berechnet und/oder die gemessene Zusatzzeitdauer als Soll-Zusatzzeitdauer für den jeweiligen Verlängerungsabschnitt (51-55) gespeichert wird.
10. Ortungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7-9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Auswerteinrichtung (60) derart ausgestaltet ist, dass sie während des Betriebs der Ortungseinrichtung (10) die Länge des jeweiligen Schienenfahrzeugs (110) misst, das die Schie¬ nenstrecke (100) befährt, indem
- sie im Falle einer auftretenden zeitlichen Verlängerung des Rückstreumusters (Rml-Rm3) auf das Passieren eines der Verlängerungsabschnitte (51-55) schließt und anhand der Zusatzzeitdauer des Rückstreumusters (Rml-Rm3) in dem jeweiligen Abschnitt im Vergleich zur Rückstreu- musterlänge vor oder nach dem Verlängerungsabschnitt (51- 55) die Länge des Schienenfahrzeugs (110) errechnet.
11. Ortungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7-10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Wellenleiter (50) entlang der Schienenstrecke (100) eine Vielzahl an Verlängerungsabschnitten (51-55) aufweist.
12. Ortungseinrichtung (10) nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
sich die Überlängen der Verlängerungsabschnitte (51-55) da¬ hingehend unterscheiden, dass zumindest zwei unterschiedliche Überlängen vorhanden sind.
13. Ortungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7-12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
zumindest zwei der Verlängerungsabschnitte (51-55) , vorzugs- weise alle, voneinander durch Wellenleiterabschnitte getrennt sind, die keine Überlänge aufweisen.
14. Ortungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7-13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Anordnung der Verlängerungsabschnitte (51-55) eine
Ortskodierung bildet.
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