WO2018104427A1 - Verfahren, vorrichtung und schienenfahrzeug zur positionsbestimmung im schienenverkehr - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und schienenfahrzeug zur positionsbestimmung im schienenverkehr Download PDF

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WO2018104427A1
WO2018104427A1 PCT/EP2017/081784 EP2017081784W WO2018104427A1 WO 2018104427 A1 WO2018104427 A1 WO 2018104427A1 EP 2017081784 W EP2017081784 W EP 2017081784W WO 2018104427 A1 WO2018104427 A1 WO 2018104427A1
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rail
sfz
stb
distance
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Andreas Schönberger
Andreas Schaefer-Enkeler
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates

Definitions

  • the invention relates to a method for determining position in rail traffic according to the preamble of claim 1, a device position determination in rail traffic according to the preamble of claim 4 and a rail vehicle for determining position in rail traffic according to the preamble of claim 12.
  • railway vehicles are part of a modern transport ⁇ infrastructure track-bound transport and transport, for example, rolling on or under of one or two rails (tracks), floating above or below a magnetic field or hanging on steel cables move.
  • track-bound transport and means of transport are rail vehicles based on a wheel-rail system, either a private traction drive (railcar) or pulled by a locomotive or pushed and where predominantly steel wheels with a flange on two steel rails or railways are the most widely used.
  • the object underlying the invention is to provide a method, a device and a rail vehicle for position determination in rail transport, with the or the position of the rail vehicle in rail transport when needed, if no satellite-based position determination, in particular locating, is possible or this because of worse local conditions only limited use and / or feasible, yet can be determined.
  • the alternative determining positions in the rail when a conventional satellite-based Positionsbestim ⁇ mung fails or is inadequate, the subject of the (before ⁇ lying International Patent Application Appln. PCT / ...; Publication no. WHERE ...) and to priormaschinesbe ⁇ founding DE patent application (application no. 102016224355.1) is, in view of a future automated (au ⁇ tonomes) or assisted driving of rolling stock in rail transport, respectively rail vehicles in rail transport is an indispensable must.
  • the above contextual task is based on the defined in the preamble of claim 4 positioning device by the features specified in the characterizing part of claim 4 ge ⁇ triggers.
  • GPS Positioning System
  • the image meta-information includes feature and property data of the traveled railway line included in the images.
  • a rail location coordinate which indicates the position of a rail vehicle in rail traffic, generated in such a way that
  • a distinctive, detected by the images and known by the image metadata path distance point of a track segment component eg Location of a switch, balise, signal giving and leading plant etc.
  • the distance of the rail vehicle from the known distance point is determined by
  • a rail width is determined or e2) for the distinctive route point based on a comparison between the recorded track images and the corresponding reference track pictures the size of the track segment component) in the recorded track images with the size of the railway track component is compared to the Re ⁇ ference-distance images, and
  • the position determined in the position correction process for the marked route point in this way is both a new initialized track position and the generated rail location coordinate.
  • the basic principle of the invention is, based on image analysis an accurate position of the rail vehicle to be ⁇ agree.
  • GPS-based systems e.g. using the "Global Positioning System (GPS)" and wheel revolutions.
  • GPS-based positioning is not always available (e.g., in the tunnel), and alternative systems based on wheel rotations for position determination may be inaccurate due to slippage and jamming.
  • the GPS-less position determination (location) can be achieved in an advantageous manner, at least partially by the following steps:
  • At least one image recording device e.g., one or more image acquisition devices such as video cameras, laser sensors, thermal imaging cameras, radar devices, other image acquisition devices, etc.
  • a plurality of images are taken from the rail vehicle, e.g. from the perspective of the railcar driver, recorded or recorded.
  • the multiple execution is mainly relevant for redundancy purposes.
  • the distance of the rail vehicle from an object is determined as signal conditioning in FIGURE 1, at a distance mar ⁇ edge point, for example the site of a plant for a main signal to the rail route.
  • Option 1 It is the distance to the main signal of the signal connections would be based on the gauge in the image at the level of the main signal ⁇ determined.
  • the through lane of a lead ⁇ / track based image analysis in the rail / rail traffic according to the DE-patent application and the International Patent Application (Application No. PCT / ... (application No. 102016224331.4.). Publication No. WO 7) and the technical teaching disclosed therein.
  • Variant 2 The current image of the main signal is compared with a calibrated previous image of the main signal. For the former calibrated image, the distance of the rail ⁇ vehicle from the main signal is known. By comparing the size of the main signal in the current image relative to the size of the main signal in the calibrated image can be calculated the exact geographical ⁇ phical position of the rail vehicle. c. With the determination of the position at this striking distance point, ie the determination of a rail location coordinate can now be operated again with the detection of wheel revolutions until the next position correction process.
  • the following additional components - a) to c) for the image recording device eg the image acquisition device
  • the image recording device can be used in relation to the position determination device according to claim 4:
  • the evaluation of video images are limited to the first 50 meters in front of the railway vehicle or rail vehicle.
  • a lighting component according to claim 9 example, a local headlamp operates within or outside the human visual range through which the Qua ⁇ formality of ons réelle from the image recording device or Profakquisiti- at night or in bad weather captured image material improves.
  • GPS Global Positioning System
  • the position determining device as a virtual machine in the sense of "Software Defined signal recognition of Rail Traffic Sys ⁇ tems" is designed and works.
  • FIGS. 1 and 2 show:
  • FIG. 1 GPS-less rail vehicle-based position determination in a tunnel of a rail network
  • FIG. 2 shows a basic structure of a position determining device for the rail vehicle 1 according to the FIGURE ⁇ based position determination in the tunnel of the rail Ennet ⁇ zes.
  • FIG. 1 shows a rail-vehicle-based position determination in rail traffic SVK that originates without satellite support and is referred to as GPS-free in relation to the "Global Positioning System (GPS)" if, on a railroad track SST of a rail network SNE shown in sections
  • GPS Global Positioning System
  • Rail vehicle SFZ on a track GL of the railway line SST through a tunnel TNL drives where no satellite-based positioning or location is possible because no satellite signals, e.g. GPS signals, can be received.
  • the rail vehicle based position determination can in
  • the Positionsbes ⁇ timmungsvorraum PBV includes for this purpose a preferably as a sensor image formed recording apparatus BAZG which, for example ra as an ordinary video camera, laser sensor,nies sometimeska-, radar equipment, infrared camera, etc., is formed and is also called Jardinquisi- tion apparatus for acquisition of images, and a Radumformatung Zählein ⁇ direction RUZE, are detected with the wheel revolutions of the rail vehicle SFZ on the track GL.
  • a rail local ⁇ coordinate SOK which indicates the position of a rail vehicle SFZ in rail transport SVK for this type of position determination: First, starting from an initialized Gleispo ⁇ sition GLPI, the current position of the rail vehicle SFZ on the track GL indicates a number of wheel revolutions of the rail vehicle SFZ detected on this track GL. Then the value of a distance traveled on the track GL is calculated from the numerically recorded wheel revolutions.
  • the calculated distance value is determined by comparing to the Retired ⁇ laid track distance of the rail vehicle SFZ from the ⁇ particular from the perspective of a railcar leader FZF, TFS, TRW and / or from a stationary, fahrspurobserv Schlierenden position or on the vehicle SFZ, recorded route images STB with corresponding thereto, formed with respect to a route and rail infrastructure as calibrated images reference route images R-STB, which have been detected eg in previous trips of the same rail vehicle or other vehicles from a fleet of rail vehicles and are stored, taking into account stored track and rail infrastructure related Image meta information BMI corrected. So there is a position correction process instead.
  • the image meta-information includes feature and property data of the traveled railway line included in the images.
  • a distinctive path distance WSP of a track-width component GLSK which is detected by the images and known by the image meta-information BMI, is first of all determined.
  • These distances ⁇ point WSP of railway track component GLSK can be the location of a switch, a beacon, a signal giving the ⁇ and leading investment SAL, as shown overall in FIGURE 1.
  • the position determined in this position correction process for the marked path point WSP in this way is on the one hand a new initialized track position GLP n i for a subsequent detection of wheel revolutions including the associated position correction process described above and, on the other hand, the generated rail location coordinates SOK.
  • FIG. 2 shows the basic structure of the position-determining device PBV for the rail-mounted vehicle according to FIG. tool-based position determination when the rail vehicle SFZ travels on the track GL of the rail route SST in the rail network SNE through the tunnel TNL, where satellite-based position determination or locating is not possible because satellite signals, eg GPS signals, can not be received.
  • satellite-based position determination or locating is not possible because satellite signals, eg GPS signals, can not be received.
  • the image recording device BAZG which detects the distance images STB or the distance images STB and the reference distance images R-STB for the position determination, and the wheel revolution counting device RUZE, with the wheel revolutions of the rail vehicle SFZ can be recorded on the track GL.
  • the wheel rotation counter RUZE accesses a single wheel or the wheels, preferably of the railcar TRW, of the rail vehicle SFZ by means of sensors.
  • the image recording device BAZG is preferably designed to be pivotable for alignment with the image object.
  • image recording devices BAZG the same design, eg multiple video cameras, or devices un ⁇ ferent type, eg multiple video cameras, laser senors, RADAR-based, based on radio-based positioning and distance ⁇ measurement Sensors, infrared cameras and / or heat ⁇ image cameras are included in the position determining device PBV, which receive the images STB, R-STB.
  • image recording devices BAZG the same design, eg multiple video cameras, or devices un ⁇ ferent type, eg multiple video cameras, laser senors, RADAR-based, based on radio-based positioning and distance ⁇ measurement Sensors, infrared cameras and / or heat ⁇ image cameras are included in the position determining device PBV, which receive the images STB, R-STB.
  • a correction component KOK with the weather and Hellig ⁇ keitschal included for the evaluation of the image material become. With this component it is possible, for example, to limit the evaluation of video images to the first 50 meters in front of the rail vehicle in heavy fog.
  • a focal length variation component BVK in depen ⁇ dependence on the environment (eg station, city, country, etc.) and the speed chooses the right angle, so the evaluation of the image optimally under support alarm ⁇ zen.
  • An illumination component BLK which is embodied, for example, as a headlight which operates inside or outside the human visible region, and through which the quality of the image material recorded by the image recording device or the image acquisition device BAZG at night or in bad weather improves ,
  • the images thus captured are stored by the image recording device BAZG in an information storage device ISPE.
  • This information storage device ISPE is either connected according to option "A" as a component of the position-determining device PBV with the image recording device BAZG or according to option "B" outside the position-determining device PBV, e.g. as a storage database, assigned in the railcar or in a data cloud the image recorder BAZG or with this
  • the image meta information BMI is preferably also stored.
  • the image recording device BAZG and the wheel rotation counting device RUZE are provided with a calculation / evaluation device
  • the calculation / evaluation device BAWE connected, which is also a component of the position ⁇ determining device PBV.
  • the calculation / evaluation device BAWE like the image recording device BAZG, is either connected to the information storage device ISPE according to the option "A" or assigned to the information storage device ISPE or can be connected to it according to option "B".
  • a functional unit of the calculation / evaluation BAWE, the image recording device BAZG, the Rohmwindung- counter RUZE and the information storage device ISPE in which the said components of the position determining device PBV for the calculation / evaluation-based position determination functionally cooperate.
  • the calculation / evaluation BAWE preferably a non-volatile readable memory SP in which processor-readable control program commands of the Positionsbestim ⁇ mung controlling program module PGM are stored, and a processor PZ, the control program commands the Pro ⁇ gram module PGM performs for calculation / evaluation-based position determination, on.
  • the processor PZ engages in addition - in addition to the accesses to the data stored in the information storage means ISPE image Metainformati- ones BMI - for control and calculation purposes to the image recording device BAZG and the wheel rotation-Zählein ⁇ direction RUZE and for reading out image data to the information storage means ISPE to.
  • the calculation / evaluation device BAWE or the program module PGM with the control program instructions of the program module PGM for the calculation / evaluation-based position determination exporting processor PZ are now configured with respect to the calculation / evaluation-based position determination such that
  • the calculated distance value by comparing on the covered track distance by the image recording device BAZG of the rail vehicle SFZ, in particular from the perspective of a railcar driver FZF, TFS, TRW and / or from a fixed, lane-based position in or on the vehicle SFZ, recordable route images STB with corresponding thereto stored in the information storage device ISPE reference route images R-STB taking into account, for example, in the information ⁇ storage device ISPE, stored track and rail infrastructure related image meta information BMI in the course the position correction process is corrected,
  • the track width component GLSK (location of the track segment component GLSK) is determined, for example, according to Representation in FIG 1, the Sig ⁇ nalstrom SAL is; It should be mentioned again at this point that other track components GLSK, such as a Switch, a balise, and whose respective location can be determined as a way ⁇ distance point,
  • a) is determined for the striking point distance with reference to the WSP be ⁇ recessed distance images STB a gauge or
  • the positioning device PBV as described above, an automated (autonomous) or assisted driving of the rail vehicle SFZ can be assisted or even realized without additional infrastructure along a route. This is especially true if the position-determining device PBV is realized as a virtual machine which is designed and functions in the sense of a "software-defined signal recognition of rail traffic system".

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Abstract

Um die Position eines Schienenfahrzeugs (SFZ) im Schienenverkehr (SVK) bei Bedarf, wenn keine satellitengestützte Positionsbestimmung, insbesondere Ortung, möglich ist oder diese wegen schlechter örtlichen Gegebenheiten nur bedingt einsetzund/oder durchführbar ist, dennoch bestimmt zu können, wird es vorgeschlagen, eine ohne Satellitenunterstützung auskommende, in Bezug auf das "Global Positioning System (GPS)" vorzugsweise als GPS-los bezeichnete Positionsbestimmung [Ortung] auf der Basis von ermittelten Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs (SFZ) auf einer Schienenstrecke (SST) mit Hilfe von analysierten Bildern (STB, R-STB) und Bild-Metainformationen (BMI) über die befahrene Schienenstrecke (SST) zu optimieren.

Description

Beschreibung
Verfahren, Vorrichtung und Schienenfahrzeug zur Positionsbe¬ stimmung im Schienenverkehr
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung Positionsbestimmung im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 4 und ein Schienenfahrzeug zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
Bahnfahrzeuge sind als Bestandteil einer modernen Verkehrs¬ infrastruktur spurgebundene Verkehrs- und Transportmittel, die sich beispielsweise rollend auf oder unter von einer oder zwei Leitschienen (Gleisen) , schwebend über oder unter einem Magnetfeld oder hängend an Stahlseilen fortbewegen. Von den genannten spurgebundenen Verkehrs- und Transportmittel sind Schienenfahrzeuge, die auf einem Rad-Schiene-System basieren, die entweder einen eigenen Fahrantrieb (Triebwagen) oder von eine Lokomotive gezogen oder geschoben werden und bei denen überwiegend Stahlräder mit einem Spurkranz auf zwei Stahlschienen bzw. Gleisen geführt werden, am weitesten verbreitet .
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Schienenfahrzeug zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr anzugeben, mit dem bzw. der die Position des Schienenfahrzeugs im Schienenverkehr bei Bedarf, wenn keine satellitengestützte Positionsbestimmung, insbesondere Ortung, möglich ist oder diese wegen schlechter örtlichen Gegebenheiten nur bedingt einsetz- und/oder durchführbar ist, dennoch bestimmt werden kann. Das alternative Bestimmen von Positionen im Schienenverkehr, wenn eine herkömmliche satellitengestützte Positionsbestim¬ mung versagt oder unzureichend ist, was Gegenstand der vor¬ liegenden Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der dazu prioritätsbe¬ gründenden DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224355.1) ist, ist im Hinblick auf ein zukünftiges automatisiertes (au¬ tonomes) oder unterstütztes Fahren von Bahnfahrzeugen im Bahnverkehr respektive Schienenfahrzeugen im Schienenverkehr ein unabdingbares MUSS.
So ist es für das automatisierte oder unterstützte Fahren von Schienenfahrzeugen unerlässlich zu wissen, wo genau sich das Fahrzeug befindet, denn relativ zur Fahrzeugposition lassen sich die zulässige Geschwindigkeit, Haltepunkte oder voraus¬ liegende Signalanlagen bestimmen.
Für automatisiertes Fahren muss dies auch dann funktionieren, wenn GPS-Daten nicht verfügbar sind oder diese ungenau sind oder Radumdrehungen aufgrund von feuchten Schienen und entsprechendem Schlupf /Blockierungen ungenaue Ergebnisse lie¬ fern . Es ist aber nicht nur der Aspekt der alternativen Positions¬ bestimmung der für das zukünftige automatisierte (autonome) oder unterstützte Fahren von Bedeutung ist, sondern auch die nachfolgenden technischen Aspekte, die allesamt mehr oder weniger in einem technischen Kontext mit der vorliegenden Pa- tentanmeldung stehen und deshalb aufgeführt und deren Inhalte vor diesem Hintergrund zu berücksichtigen und ggf. sogar zu inkludieren sind.
Es handelt sich um die Aspekte:
1) Das automatische Erkennen von Signalen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr . WO 2017/174155 AI) und der darin offenbarten technischen Lehre.
2) Das automatische Erkennen von Gefahrensituationen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224358.6) und der Internationalen Patentanmeldung (An- meldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
3) Das automatische Erkennen von Hindernissen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr.
102016224344.6) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre. 4) Das automatische Erkennen von Fahrspuren/Gleisen im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr.
102016224335.7) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
5) Das Durchführen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
Die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe wird ausge¬ hend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Positionsbestimmungsverfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Darüber hinaus wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufgabe ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 definierten Positionsbestimmungsvorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 4 angegebenen Merkmale ge¬ löst.
Weiterhin wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufga¬ be ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 definierten Schienenfahrzeug durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 12 angegebenen Merkmale gelöst. Die der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 4 und 12 zugrundeliegende Idee besteht darin, eine ohne Satelli¬ tenunterstützung auskommende, in Bezug auf das "Global
Positioning System (GPS) " vorzugsweise als GPS-los bezeich- nete Positionsbestimmung (Ortung) auf der Basis von ermittelten Radumdrehungen eines Schienenfahrzeugs auf einer
Schienenstrecke mit Hilfe von analysierten Bilder und Bild- Metainformationen über die befahrene Schienenstrecke zu op¬ timieren .
Die Bild-Metainformationen beinhalten dabei dem Wortsinn nach Merkmals- und Eigenschaftsdaten der in den Bildern er- fassten befahrenen Schienenstrecke. Hierfür wird eine Schienenortskoordinate, die die Position eines Schienenfahrzeugs im Schienenverkehr angibt, in der Weise erzeugt, dass
a) ausgehend von einer initialisierten Gleisposition, die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs auf einem Gleis an- gibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs auf diesem Gleis erfasst wird,
b) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert einer auf dem Gleis zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird, c ) der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke von dem Schienenfahrzeug aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagen¬ führers und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug, aufgenommenen Streckenbildern mit dazu korrespondierenden, in Bezug auf eine Strecken- und Schieneninfrastruktur als geeichte Bilder ausgebildeten Referenz-Streckenbildern unter Berücksichtigung von gespeicherten strecken- und schieneninfrastrukturbezogenen Bild- Metainformationen im Zuge eines Positionskorrekturvorgangs korrigiert wird,
d) bei dem Positionskorrekturvorgang ein markanter, durch die Bilder erfasster und durch die Bild-Metainformationen bekannter Wegstreckenpunkt einer Gleisstreckenkomponente, z.B. der Standort einer Weiche, Balise, Signal gebenden und führenden Anlage etc., bestimmt wird,
e) bei dem Positionskorrekturvorgang der Abstand des Schienenfahrzeugs von dem bekannten Wegstreckenpunkt dadurch be- stimmt wird, dass
el) für den markanten Wegstreckenpunkt anhand der aufgenomme¬ nen Streckenbilder eine Schienenbreite ermittelt wird oder e2) für den markanten Wegstreckenpunkt auf der Basis eines Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern und den dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern die Größe der Gleisstreckenkomponente) in den aufgenommenen Streckenbildern mit der Größe der Gleisstreckenkomponente in den Re¬ ferenz-Streckenbildern verglichen wird, und
f) die bei dem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt auf dieser Weise ermittelte Position sowohl eine neue initialisierte Gleisposition als auch die erzeugte Schienenortskoordinate ist.
Das Grundprinzip der Erfindung ist es dabei, auf Basis von Bildanalyse eine genaue Position des Schienenfahrzeugs zu be¬ stimmen .
Bisher wurden hierfür satellitengestützte System, wie z.B. das "Global Positioning System (GPS) " und Radumdrehungen be- nutzt. Eine GPS-basierte Positionsbestimmung ist aber nicht immer verfügbar (z.B. im Tunnel) und alternative Systeme, die für die Positionsbestimmung auf Radumdrehungen basieren, können aufgrund von Schlupf und Blockierungen ungenau sein. Die GPS-lose Positionsbestimmung (Ortung) lässt sich in vorteilhafter Weise zumindest teilweise durch folgende Schritte erreichen :
1. Zunächst wird mit Hilfe einer Berechnungs-/Auswerteein- richtung bestimmt, auf welchem Gleis sich ein Schienenfahrzeug im Schienenverkehr positionsmäßig zu einem Startpunkt initial befindet. In diesem Zusammenhang wird auf das Durch¬ führen einer automatische Erkennung von Fahrspuren/Gleisen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224335.7) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.
2. Dann wird mit Hilfe von Radumdrehungen berechnet wie weit das Schienenfahrzeug auf dem Gleis fährt. Gegebenenfalls wird dabei auch ein Gleiswechsel erkannt. Auch diesbezüglich wird auf das Durchführen einer automatische Erkennung von Fahrspu¬ ren/Gleisen im Bahn-/Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224335.7) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs- Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.
3. Die Radumdrehungen liefern einen Entfernungswert, der nur gering von der Realität abweicht. 4. Dieser Wert wird durch eine Bildanalyse korrigiert.
a. Dazu werden mit Hilfe von mindestens einem Bildaufzeichnungsgerät (z.B. ein oder mehrere Bildakquisitionsgeräte wie Videokameras, Lasersensoren, Wärmebildkameras, Radar- Einrichtungen, andere Bildakquisitionsgeräte, etc.) eine Vielzahl von Bildern vom Schienenfahrzeug aus, z.B. aus Perspektive des Triebwagenführers, erfasst bzw. aufgenommen.
Die mehrfache Ausführung ist vor allem für Redundanzzwecke relevant .
Aufgrund der Bild-Metainformationen über die Schienenstrecke sind markante Wegstreckenpunkte, wie z.B. Standort von Anla¬ gen für Vor- und Hauptsignale, bekannt. Insbesondere ist de¬ ren genaue geographische Position bekannt. In diesem Zusam- menhang wird auf das automatische Erkennen von Signalen im
Bahn-/Schienenverkehr gemäß der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/EP2016/057804 ; Veröffentlichungs-Nr . WO 2017/174155 AI) und der darin offenbarten technischen Lehre verwiesen. b . Im nächsten Schritt wird der Abstand des Schienenfahrzeugs von einem Objekt, z.B. Signalanlage in FIGUR 1, an einem mar¬ kanten Wegstreckenpunkt bestimmt, z.B. Standort einer Anlage für ein Hauptsignal an der Schienenstrecke.
Variante 1 : Es wird der Abstand zum Hauptsignal der Signalan- läge auf Basis der Schienenbreite im Bild auf Höhe des Haupt¬ signals bestimmt. In diesem Zusammenhang wird auf das Durch¬ führen einer fahrspur-/gleisbasierten Bildanalyse im Bahn- /Schienenverkehr gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224331.4) und der Internationalen Patentanmeldung (An- meldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre verwiesen.
Variante 2 : Es wird das aktuelle Bild des Hauptsignals mit einem geeichten früheren Bild von dem Hauptsignal verglichen. Für das frühere geeichte Bild ist der Abstand des Schienen¬ fahrzeugs vom Hauptsignal bekannt. Durch Vergleich der Größe des Hauptsignals im aktuellen Bild gegenüber der Größe des Hauptsignals im geeichten Bild, lässt sich die genaue geogra¬ phische Position des Schienenfahrzeugs berechnen. c . Mit der Positionsbestimmung an diesem markanten Wegstreckenpunkt, d.h. dem Festlegen einer Schienenortskoordinate kann nun erneut mit dem Erfassen von Radumdrehungen bis zum nächsten Positionskorrekturvorgang operiert werden.
Durch die die vorstehend skizzierte Korrektur von Radumdre¬ hungsdaten mit Hilfe von Bildanalyse kann erreicht werden dass :
- Die Ungenauigkeit der Ortsbestimmung auf Basis von Radum- drehungen ausgeglichen werden kann.
- Ortsbestimmung auch dann funktioniert, wenn kein Satellitensignal bzw. GPS-Signal verfügbar ist. Im Zuge einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können in Bezug auf die Positionsbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 4 noch folgende zusätzlichen Komponenten - a) bis c ) für das Bildaufzeichnungsgerät (z.B. das Bildakquisitionsge- rät) - verwendet werden: a . Eine Korrekturkomponente gemäß Anspruch 7, die Wetter- und Helligkeitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials mit einbezieht. Damit kann beispielsweise bei starkem Nebel, die Auswertung von Videobildern auf die ersten 50 Meter vor dem Bahnfahrzeug bzw. Schienenfahrzeug begrenzt werden. b . Eine Brennweiteveränderungskomponente gemäß Anspruch 8, die in Abhängigkeit von der Umgebung (z.B. Bahnhof, Stadtge- biet, Land, etc.) und der Geschwindigkeit den richtigen Auf- nahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstützen. Zum Beispiel können dann sowohl Aufnahmesitua- tionen auf freier Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzeitig reagie- ren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden. c . Eine Beleuchtungskomponente gemäß Anspruch 9, beispiels- weise ein Scheinwerfer der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, durch welche sich die Qua¬ lität des von dem Bildaufzeichnungsgerät bzw. Bildakquisiti- onsgerät bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.
Natürlich kann auch weiterhin das "Global Positioning System (GPS) " eingesetzt werden und dieses Verfahren als Ergänzung angewendet werden, wenn kein GPS-Signal verfügbar ist.
Schließlich sind auch Ausreißer bei der GPS-Signalerkennung auf diese Art und Weise korrigierbar.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Positionsbestimmungsvorrichtung als eine virtuelle Maschine im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Sys¬ tems" ausgebildet ist und funktioniert.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der FIGUREN 1 und 2. Diese zeigen:
FIGUR 1 GPS-lose schienenfahrzeugbasierte Positionsbestimmung in einem Tunnel eines Schienennetzes,
FIGUR 2 einen prinzipiellen Aufbau einer Positionsbestimmungsvorrichtung für die gemäß der FIGUR 1 schienenfahrzeug¬ basierte Positionsbestimmung in dem Tunnel des Schienennet¬ zes .
FIGUR 1 zeigt eine ohne Satellitenunterstützung auskommende, in Bezug auf das "Global Positioning System (GPS) " als GPS- los bezeichnete, schienenfahrzeugbasierte Positionsbestimmung im Schienenverkehr SVK, wenn auf einer abschnittsweise darge- stellten Schienenstrecke SST eines Schienennetzes SNE ein
Schienenfahrzeug SFZ auf einem Gleis GL der Schienenstrecke SST durch einen Tunnel TNL fährt, wo keine satellitengestützte Positionsbestimmung oder Ortung möglich ist, weil keine Satellitensignale, z.B. GPS-Signale, empfangen werden können. Die schienenfahrzeugbasierte Positionsbestimmung kann im
Prinzip überall als Ergänzung zur satellitengestützten, z.B. GPS-basierten, Positionsbestimmung durchgeführt werden, sie wird aber vorzugsweise dort zum Einsatz kommen, wo keine sa¬ tellitengestützte Positionsbestimmung oder Ortung möglich ist, weil keine Satellitensignale, z.B. GPS-Signale, empfan¬ gen werden können, so insbesondere in dem Tunnel TNL oder im Bahnhofsbereich, insbesondere wenn dieser zumindest teilweise überdacht ist, wenn das Schienenfahrzeug SFZ sich in diesem Bereich fortbewegt.
In dem in der FIGUR 1 dargestellten Schienenverkehrssystem ist in einem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ mit einem Triebführerstand TFS und einer integrierter Anzeige- einrichtung AZE, in dem sich der Arbeitsplatz des Fahrzeugführers FZF befindet, für die ohne Satellitenunterstützung auskommende bzw. GPS-lose, schienenfahrzeugbasierte Positi¬ onsbestimmung - im Folgenden nur mehr als GPS-lose Positi- onsbestimmung (GPS-lose Ortung) bezeichnet - eine Positions¬ bestimmungsvorrichtung PBV untergebracht. Die Positionsbes¬ timmungsvorrichtung PBV beinhaltet hierfür ein vorzugsweise als Sensor ausgebildetes Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das z.B. als gewöhnliche Videokamera, Lasersensor, Wärmebildka- mera, Radar-Einrichtung, Infrarotkamera etc., ausgebildet ist und wegen Akquirierung von Bildern auch als Bildakquisi- tionsgerät bezeichnet wird, und eine Radumdrehung-Zählein¬ richtung RUZE, mit der Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL erfasst werden.
Für diese Art der Positionsbestimmung wird eine Schienenorts¬ koordinate SOK, die die Position eines Schienenfahrzeugs SFZ im Schienenverkehr SVK angibt, auf folgende Weise erzeugt: Als erstes wird ausgehend von einer initialisierten Gleispo¬ sition GLPi, die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL angibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf diesem Gleis GL erfasst. Danach wird aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert einer auf dem Gleis GL zurückgelegten Wegstrecke berechnet. Weil dieser berechnete Wert ungenau ist, wird der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückge¬ legten Gleiswegstrecke von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, ins¬ besondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers FZF, TFS, TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, aufgenommenen Streckenbildern STB mit dazu korrespondierenden, in Bezug auf eine Strecken- und Schieneninfrastruktur als geeichte Bilder ausgebildeten Referenz-Streckenbildern R-STB, die z.B. in vo- rausgegangenen Fahrten des gleichen Schienenfahrzeugs oder anderer Fahrzeuge aus einer Schienenfahrzeugflotte erfasst worden und gespeichert sind, unter Berücksichtigung von gespeicherten strecken- und schieneninfrastrukturbezogenen Bild-Metainformationen BMI korrigiert. Es findet also ein Positionskorrekturvorgang statt.
Die Bild-Metainformationen beinhalten dabei dem Wortsinn nach Merkmals- und Eigenschaftsdaten der in den Bildern er- fassten befahrenen Schienenstrecke.
Bei diesem Positionskorrekturvorgang wird zunächst ein markanter, durch die Bilder erfasster und durch die Bild- Metainformationen BMI bekannter Wegstreckenpunkt WSP einer Gleisstreckenkomponente GLSK bestimmt. Dieser Wegstrecken¬ punkt WSP der Gleisstreckenkomponente GLSK kann z.B. der Standort einer Weiche, einer Balise, einer ein Signal geben¬ den und führenden Anlage SAL sein, wie es in der FIGUR 1 ge- zeigt ist.
Danach wird der Abstand des Schienenfahrzeugs SFZ von dem be¬ kannten Wegstreckenpunkt WSP bzw. zu der Gleisstreckenkompo¬ nente GLSK, SAL dadurch bestimmt, dass für den markanten Weg- Streckenpunkt WSP entweder anhand der aufgenommenen Streckenbilder STB eine Schienenbreite ermittelt wird oder für den markanten Wegstreckenpunkt WSP auf der Basis eines Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern STB und den dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern R-STB die Größe der Gleisstreckenkomponente GLSK in den aufgenommenen Stre¬ ckenbildern STB mit der Größe der Gleisstreckenkomponente GLSK in den Referenz-Streckenbildern R-STB verglichen wird.
Die bei diesem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt WSP auf dieser Weise ermittelte Position ist zum einen eine neue initialisierte Gleisposition GLPni für ein nachfolgendes Erfassen von Radumdrehungen inklusive des dazugehörigen wie vorstehend beschriebenen Positionskorrekturvorgangs und zum anderen auch die erzeugte Schienenortsko- ordinate SOK.
FIGUR 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV für die gemäß der FIGUR 1 schienenfahr- zeugbasierte Positionsbestimmung, wenn das Schienenfahrzeug SFZ auf dem Gleis GL der Schienenstrecke SST im Schienennetz SNE durch den Tunnel TNL fährt, wo keine satellitengestützte Positionsbestimmung oder Ortung möglich ist, weil keine Sa- tellitensignale, z.B. GPS-Signale, empfangen werden können.
Ausgangspunkt für die Positionsbestimmung bildet dabei gemäß den Ausführungen zu der FIGUR 1 das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, das die Streckenbilder STB oder die Streckenbilder STB und die Referenz-Streckenbilder R-STB für die Positionsbestimmung erfasst, und die Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE, mit der Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL erfasst werden. Dazu greift die Radumdrehung- Zähleinrichtung RUZE auf ein einzelnes Rad oder die Räder, vorzugsweise des Triebwagens TRW, des Schienenfahrzeugs SFZ sensortechnisch zu.
Das Bildaufzeichnungsgerät BAZG ist dazu vorzugsweise für die Ausrichtung auf das Bildobjekt schwenkbar ausgebildet.
Ferner ist es möglich und u.U. auch aus erfassungstechnischen Gründen sinnvoll, dass mehrere Bildaufzeichnungsgeräte BAZG gleicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, oder Geräte un¬ terschiedlicher Bauart, z.B. mehrere Videokameras, Lasersen- soren, RADAR-basierte, auf funkbasierte Ortung und Abstands¬ messung beruhende Sensoren, Infrarotkameras und/oder Wärme¬ bildkameras, in der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV enthalten sind, die die Bilder STB, R-STB aufnehmen. Eine derartige mehrfache Ausführung der Bildaufzeichnung bzw. Bildak- quirierung ist kann u.a. für Redundanzzwecke relevant sein.
Um die Qualität der mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG auf¬ gezeichneten oder akquirierten Bilder weiterhin zu verbessern, sind in dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG vorzugsweise folgende Komponenten enthalten:
1. Eine Korrekturkomponente KOK, mit der Wetter- und Hellig¬ keitsdaten für die Auswertung des Bildmaterials einbezogen werden. Mit dieser Komponente ist es z.B. möglich, bei starkem Nebel die Auswertung von Videobildern auf die ersten 50 Meter vor dem Schienenfahrzeug zu begrenzen. 2. Eine Brennweiteveränderungskomponente BVK, die in Abhän¬ gigkeit von der Umgebung (z.B. Bahnhof, Stadtgebiet, Land, etc.) und der Geschwindigkeit den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstüt¬ zen. Dadurch können dann sowohl Aufnahmesituationen auf frei- er Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzeitig reagieren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden. 3. Eine Beleuchtungskomponente BLK, die beispielsweise als ein Scheinwerfer ausgebildet ist, der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, und durch die sich die Qualität des von dem Bildaufzeichnungsgerät bzw. dem Bildakquisitionsgerät BAZG bei Nacht oder schlechter Witte- rung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.
Die so aufgenommenen Bilder, entweder die Referenz-Streckenbilder R-STB oder die Streckenbilder STB und die Referenz- Streckenbilder R-STB, werden von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG in eine Informationsspeichereinrichtung ISPE gespeichert. Diese Informationsspeichereinrichtung ISPE ist entweder gemäß Option "A" als Komponente der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV mit dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG entsprechend verbunden oder gemäß Option "B" außerhalb der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV, z.B. als Speicherdatenbank, in dem Triebwagen oder in einer Daten-Cloud dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG zugeordnet bzw. mit diesem
verbindbar . In der Informationsspeichereinrichtung ISPE werden vorzugsweise auch die Bild-Metainformationen BMI abgelegt. Es ist aber auch möglich, für diese Bild-Metainformationen BMI eine separate Informationsdatenbank vorzusehen und zwar analog zu der Informationsdatenbank, die in DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224344.6) und der dazu korrespondierenden Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröf- fentlichungs-Nr . WO ...) zum automatischen Erkennen von Hin- dernissen im Bahn-/Schienenverkehr offenbart ist.
Für die Auswertung der aufgezeichneten bzw. akquirierten Streckenbilder STB, R-STB zur Positionsbestimmung sind das Bildaufzeichnungsgerät BAZG und die Radumdrehung-Zählein- richtung RUZE mit einer Berechnungs-/Auswerteeinrichtung
BAWE verbunden, die ebenfalls eine Komponente der Positions¬ bestimmungsvorrichtung PBV ist. Darüber hinaus ist die Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, wie das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, entweder gemäß der Option "A" mit der In- formationsspeichereinrichtung ISPE verbunden oder gemäß Option "B" der Informationsspeichereinrichtung ISPE zugeordnet bzw. mit dieser verbindbar. Auf diese Weise entsteht eine Funktionseinheit aus der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG, der Radumdrehung- Zähleinrichtung RUZE und der Informationsspeichereinrichtung ISPE, bei der die genannten Komponenten der Positionsbestimmungsvorrichtung PBV für die berechnungs-/auswertegestützte Positionsbestimmung funktional zusammenwirken. Für die berechnungs-/auswertegestützte Positionsbestimmung weist die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE vorzugsweise einen nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher SP, in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Positionsbestim¬ mung steuernden Programm-Moduls PGM gespeichert sind, und einen Prozessor PZ, der die Steuerprogrammbefehle des Pro¬ gramm-Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Positionsbestimmung ausführt, auf. Dazu greift der Prozessor PZ zusätzlich - neben den Zugriffen auf die in der Informationsspeichereinrichtung ISPE abgelegten Bild-Metainformati- onen BMI - zu Steuerungs- und Berechnungszwecken auf das Bildaufzeichnungsgerät BAZG und die Radumdrehung-Zählein¬ richtung RUZE sowie zum Auslesen von Bilddaten auf die Informationsspeichereinrichtung ISPE zu. Die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bzw. das Programm- Modul PGM mit dem die Steuerprogrammbefehle des Programm- Moduls PGM zur berechnungs-/auswertegestützten Positionsbe- Stimmung ausführenden Prozessor PZ sind jetzt bezüglich der berechnungs-/auswertegestützten Positionsbestimmung derart ausgebildet, dass
1) von der Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE ausgehend von der initialisierten Gleisposition GLPi, die vorzugsweise in der Informationsspeichereinrichtung ISPE gespeichert ist und die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL angibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf diesem Gleis GL erfassbar sind,
2) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE aus den zah- lenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert der auf dem Gleis
GL zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird,
3) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke durch das Bildaufzeichnungsgerät BAZG von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers FZF, TFS, TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, aufnehmbaren Streckenbildern STB mit dazu korrespondierenden, in der Informationsspeichereinrichtung ISPE gespeicherten Referenz-Streckenbildern R-STB unter Berücksichtigung von, beispielsweise auch in der Informations¬ speichereinrichtung ISPE, gespeicherten strecken- und schie- neninfrastrukturbezogenen Bild-Metainformationen BMI im Zuge des Positionskorrekturvorgangs korrigiert wird,
4) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bei dem Positionskorrekturvorgang der markante, durch die Streckenbilder STB, R-STB erfasste und durch die Bild-Metainformationen BMI bekannte Wegstreckenpunkt WSP der Gleisstreckenkomponente GLSK (Standort der Gleisstreckenkomponente GLSK) bestimmt wird, die z.B. gemäß der Darstellung in der FIGUR 1 die Sig¬ nalanlage SAL ist; es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass auch andere Gleisstreckenkomponenten GLSK, wie z.B. eine Weiche, eine Balise, und deren jeweiliger Standort als Weg¬ streckenpunkt bestimmt werden kann,
5) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE bei dem Positionskorrekturvorgang der Abstand des Schienenfahrzeugs SFZ von dem bekannten Wegstreckenpunkt WSP in der Weise bestimmt wird, dass
a) für den markanten Wegstreckenpunkt WSP anhand der aufge¬ nommenen Streckenbilder STB eine Schienenbreite ermittelt wird oder
b) für den markanten Wegstreckenpunkt WS) auf der Basis des
Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern STB und den dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern R-STB die Größe der Gleisstreckenkomponente GLSK in den aufgenomme¬ nen Streckenbildern STB mit der Größe der Gleisstreckenkompo- nente GLSK in den Referenz-Streckenbildern R-STB verglichen wird, und
6) die bei dem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt WSP auf dieser Weise ermittelte Position zum einen die neue initialisierte Gleisposition GLPni für das nachfolgende Erfassen von Radumdrehungen inklusive des dazu¬ gehörigen wie vorstehend beschriebenen Positionskorrekturvorgangs und zum anderen auch die erzeugte Schienenortskoordina¬ te SOK ist, die in der Informationsspeichereinrichtung ISPE speicherbar ist bzw. sind.
Mit der wie vorstehend beschriebenen Positionsbestimmungsvorrichtung PBV kann ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Schienenfahrzeugs SFZ ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert bzw. sogar realisiert werden. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Positionsbestimmungsvorrichtung PBV als eine virtuelle Maschine realisiert ist, die im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausgebildet ist und funktioniert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr
(SVK), dadurch gekennzeichnet, dass
eine Schienenortskoordinate (SOK) , die die Position eines
Schienenfahrzeugs (SFZ) im Schienenverkehr (SVK) angibt, erzeugt wird, indem
a) ausgehend von einer initialisierten Gleisposition (GLPi) , die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs (SFZ) auf ei- nem Gleis (GL) angibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des
Schienenfahrzeugs (SFZ) auf diesem Gleis (GL) erfasst wird, b) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert einer auf dem Gleis (GL) zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird,
c) der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke von dem Schienenfahrzeug (SFZ) aus, insbesondere aus der Perspektive eines Trieb¬ wagenführers (FZF, TFS, TRW) und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug (SFZ) , aufgenommenen Streckenbildern (STB) mit dazu korrespondierenden Referenz-Streckenbildern (R-STB) unter Berücksichtigung von gespeicherten strecken- und schieneninfrastrukturbezoge- nen Bild-Metainformationen (BMI) im Zuge eines Positionskorrekturvorgangs korrigiert wird,
d) bei diesem Positionskorrekturvorgang ein markanter, durch die Bilder erfasster und durch die Bild-Metainformationen (BMI) bekannter Wegstreckenpunkt (WSP) einer Gleisstreckenkomponente (GLSK) , z.B. der Standort einer Weiche, Balise, Signal gebenden und führenden Anlage (SAL) etc., bestimmt wird,
e) bei diesem Positionskorrekturvorgang der Abstand des
Schienenfahrzeugs (SFZ) von dem bekannten Wegstreckenpunkt (WSP) dadurch bestimmt wird, dass
el) für den markanten Wegstreckenpunkt (WSP) anhand der auf- genommenen Streckenbilder (STB) eine Schienenbreite ermittelt wird oder
e2) für den markanten Wegstreckenpunkt (WSP) auf der Basis eines Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern (STB) und den dazu korrespondierenden Referenz- Streckenbildern (R-STB) die Größe der Gleisstreckenkomponente (GLSK) in den aufgenommenen Streckenbildern (STB) mit der Größe der Gleisstreckenkomponente (GLSK) in den Referenz- Streckenbildern (R-STB) verglichen wird, und
f) die bei diesem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt (WSP) auf dieser Weise ermittelte Position sowohl eine neue initialisierte Gleisposition (GLPni ) als auch die erzeugte Schienenortskoordinate (SOK) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d a s s
die Positionsbestimmung in einem Tunnel (TNL) oder Bahnhofsbereich, insbesondere wenn dieser zumindest teilweise über- dacht ist, wenn das Schienenfahrzeug (SFZ) sich darin fortbe¬ wegt, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
mit dem Verfahren ein automatisiertes (autonomes) oder unter¬ stütztes Fahren des Schienenfahrzeugs (SFZ) ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert wird.
4. Vorrichtung (PBV) zur Positionsbestimmung im Schienenver- kehr (SVK), gekennzeichnet durch
eine Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) , die insbesondere einen nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher (SP) , in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Positionsbe¬ stimmung steuernden Programm-Moduls (PGM) gespeichert sind, und einen Prozessor (PZ) , der die Steuerprogrammbefehle des
Programm-Moduls (PGM) zur berechnungs-/auswertegestützten Positionsbestimmung ausführt, enthält, mindestens ein Bildauf¬ zeichnungsgerät (BAZG) , eine Informationsspeichereinrichtung (ISPE) und eine Radumdrehung-Zähleinrichtung (RUZE) , die alle eine gemeinsame Funktionseinheit zum Erzeugen einer Schienen¬ ortskoordinate (SOK) , die die Position eines Schienenfahrzeugs (SFZ) im Schienenverkehr (SVK) angibt, bildend derart ausgebildet sind, dass a) ausgehend von einer initialisierten, in der Informationsspeichereinrichtung (ISPE) gespeicherten Gleisposition
(GLPi) , die die aktuelle Position des Schienenfahrzeugs (SFZ) auf einem Gleis (GL) angibt, in der Radumdrehung- Zähleinrichtung (RUZE) eine Anzahl von Radumdrehungen des
Schienenfahrzeugs (SFZ) auf diesem Gleis (GL) erfassbar sind, b) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen in der Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) der Wert einer auf dem Gleis (GL) zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird,
c) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) der berechnete Wegstreckenwert durch das Vergleichen von auf der zu¬ rückgelegten Gleiswegstrecke durch das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) von dem Schienenfahrzeug (SFZ) aus, insbesondere aus der Perspektive eines Triebwagenführers (FZF, TFS, TRW) und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug (SFZ) , aufnehmbaren Streckenbildern (STB) mit dazu korrespondierenden, in der Informationsspeichereinrichtung (ISPE) gespeicherten Referenz-Streckenbildern (R-STB) unter Berücksichtigung von, beispielsweise auch in der Informationsspeichereinrichtung (ISPE), gespeicherten strecken- und schieneninfrastrukturbezogenen Bild- Metainformationen (BMI) im Zuge eines Positionskorrekturvorgangs korrigiert wird,
d) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) bei dem Po- sitionskorrekturvorgang ein markanter, durch die Bilder (STB, R-STB) erfasster und durch die Bild-Metainformationen (BMI) bekannter Wegstreckenpunkt (WSP) einer Gleisstreckenkomponente (GLSK) , z.B. der Standort einer Weiche, Balise, Signal ge¬ benden und führenden Anlage (SAL) etc., bestimmt wird,
e) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) bei dem Positionskorrekturvorgang der Abstand des Schienenfahrzeugs (SFZ) von dem bekannten Wegstreckenpunkt (WSP) dadurch bestimmt wird, dass
el) für den markanten Wegstreckenpunkt (WSP) anhand der auf- genommenen Streckenbilder (STB) eine Schienenbreite ermittelt wird oder
e2) für den markanten Wegstreckenpunkt (WSP) auf der Basis eines Vergleichs zwischen den aufgenommenen Streckenbildern (STB) und den dazu korrespondierenden Referenz- Streckenbildern (R-STB) die Größe der Gleisstreckenkomponente (GLSK) in den aufgenommenen Streckenbildern (STB) mit der Größe der Gleisstreckenkomponente (GLSK) in den Referenz- Streckenbildern (R-STB) verglichen wird, und
f) die bei dem Positionskorrekturvorgang für den markanten Wegstreckenpunkt (WSP) auf dieser Weise ermittelte Position sowohl eine neue initialisierte Gleisposition (GLPni)als auch die erzeugte Schienenortskoordinate (SOK) ist, die in der In- formationsspeichereinrichtung (ISPE) speicherbar ist bzw. sind .
5. Vorrichtung (PBV) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionsbestimmung in einem Tunnel (TNL) oder Bahnhofsbereich, insbesondere wenn dieser zumindest teilweise über¬ dacht ist, wenn das Schienenfahrzeug (SFZ) sich darin fortbe¬ wegt, durchführbar ist.
6. Vorrichtung (PBV) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) schwenkbar ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (PBV) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Korrekturkomponente (KOK) aufweist, die in die Auswertung des Bildmaterials Wet¬ ter- und Helligkeitsdaten mit einbezieht.
8. Vorrichtung (PBV) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Brennweiteverände¬ rungskomponente (BVK) aufweist, die in Abhängigkeit vom Ab¬ stand zum markanten Wegstreckenpunkt den richtigen Aufnahme- winkel wählt, um so die mehrfache Auswertung optimal zu un¬ terstützen .
9. Vorrichtung (PBV) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Beleuchtungskomponente (BLK) , insbesondere einen Scheinwerfer der inner- oder außer- halb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, aufweist.
10. Vorrichtung (PBV) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch
eine virtuelle Maschine, die im Sinne eines "Software
Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausge¬ bildet ist und funktioniert.
11. Vorrichtung (PBV) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Vorrichtung (PBV) ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Schienenfahrzeugs (SFZ) ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke
assistierbar ist.
12. Schienenfahrzeug (SFZ) zur Positionsbestimmung im Schienenverkehr (SVK), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (PBV) nach einem der Ansprüche 4 bis 11 in das Schienenfahrzeug (SFZ) integriert ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110758473A (zh) * 2019-10-25 2020-02-07 中铁武汉勘察设计研究院有限公司 一种铁水联运轨道车辆跟踪定位方法及系统
WO2020224862A1 (de) * 2019-05-03 2020-11-12 Siemens Mobility GmbH Verfahren und computer-programm-produkt zur positionsbestimmung spurgebundener fahrzeuge sowie positionsbestimmungssystem und spurgebundenes fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012215533A1 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs
WO2015090932A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Etcs-streckenausrüstung
WO2017174155A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, vorrichtung und bahnfahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug, zur signalerkennung im bahnverkehr, insbesondere schienenverkehr

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012215533A1 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Positionsbestimmung eines Schienenfahrzeugs
WO2015090932A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Etcs-streckenausrüstung
WO2017174155A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, vorrichtung und bahnfahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug, zur signalerkennung im bahnverkehr, insbesondere schienenverkehr

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHENTON R: "Video Train Positioning", IRSE AUSTRALASIA TECHNICAL MEETING,, 18 March 2011 (2011-03-18), pages 1 - 8, XP003029634 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020224862A1 (de) * 2019-05-03 2020-11-12 Siemens Mobility GmbH Verfahren und computer-programm-produkt zur positionsbestimmung spurgebundener fahrzeuge sowie positionsbestimmungssystem und spurgebundenes fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug
CN110758473A (zh) * 2019-10-25 2020-02-07 中铁武汉勘察设计研究院有限公司 一种铁水联运轨道车辆跟踪定位方法及系统
CN110758473B (zh) * 2019-10-25 2021-06-01 中铁武汉勘察设计研究院有限公司 一种铁水联运轨道车辆跟踪定位方法及系统

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