WO2018104477A1 - Verfahren, vorrichtung und bahnfahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug, zur fahrspurerkennung im bahnverkehr, insbesondere zur gleiserkennung im schienenverkehr - Google Patents

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railway
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    • G06T2207/30252—Vehicle exterior; Vicinity of vehicle
    • G06T2207/30256—Lane; Road marking

Definitions

  • the invention relates to a method for lane detection in rail traffic, in particular for track detection in rail traffic, according to the preamble of claim 1, a device for lane detection in rail traffic, especially for track detection in rail traffic, according to the preamble of claim 19 and a railway vehicle for lane detection in Rail traffic, in particular a rail vehicle for track detection in rail traffic, according to the preamble of claim 43.
  • 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 track recognized by the driver is (for operational reasons) usually not passed on to the vehicle for automatic evaluation, so that certain vehicle functions are available only to a limited extent.
  • a driving recommendation wizard needs for the determina ⁇ tion of the ideal acceleration and braking points Informatio ⁇ nen over the speed limit. If necessary, this can vary for several routes laid in parallel. Then the driving recommendation assistant must know on which track he is driving.
  • the problem of track recognition has so far been complicated by additional investments in route infrastructure such as induction loops, computers along the route and communication systems between trains and route components. Corresponding solutions are therefore economical only on routes manageable length such as subways or trains between airport terminals.
  • the underlying the invention object is to provide a method, a device and a railway vehicle, insbesonde ⁇ re a railway vehicle for lane detection in rail traffic, in particular for track detection in the rail, specify with the or the lanes in the rail when rail vehicles on railway lines in railways are on the move, respectively rails in rail transport, when rail vehicles are traveling on rail lines in the rail network, are automatically detected.
  • the above-mentioned contextual object is achieved on the basis of the defined in the preamble of claim 19 lane / track recognition device by the features specified in the characterizing part of claim 19.
  • the above-mentioned contextual Resourcega ⁇ be, starting from the defined in the preamble of claim 43 railway vehicle, in particular rail vehicle, achieved by the features specified in characterizing portion of claim 43 features.
  • location-based reference information stored as reference data collected along a railway track in a railway network in terms of geographical environment and rail traffic lane usage in the form of reference location information, reference lane information and reference lane change information, context contextual and information and, where appropriate, additional related meta information as well as
  • Recognizing lane use on the railway line this being the case by evaluating the relevance and content of the information, if in the comparison, the detected Be ⁇ driving lane information or operation lane change information for the lane use is found, with respect to the Operation location information and the corresponding reference location information corresponding to a reference lane information contained in the reference data or reference lane change information, taking into account the context and hint information contained in the reference data and possibly additionally present meta information.
  • the basic principle of the invention is to automatically detect the traffic lane on the basis of position data and the adjustment of environmental images, by evaluation of already existing infrastructure components, and initialization information.
  • the automatic lane recognition can be in vorteilhaf ⁇ ter manner at least partly by the following steps Errei ⁇ chen:
  • images of points on the route and of lane-specific images on which rail vehicles are to drive automatically are recorded. Ideally, this includes images with different switch points, but if necessary, even a turnout point may be sufficient.
  • the exact position of the up ⁇ acquisition unit and if necessary, the angle of the recording device is detected relative to the vehicle and, consequently, relative to the lane for these images.
  • These images are then evaluated by human experts and the exact position of the points in the image and their standing to ⁇ is highlighted. For images intended to give an indication of ⁇ be extended lane is marked by a human expert, which lane is busy. If necessary, these manual activities can be replaced by image analysis algorithms for detecting switches in the image or by comparison with route metadata.
  • meta data such as the type of switch can be recorded.
  • calibrated images of the different states of the points can be recorded for the respective type of points (eg in a special image lab).
  • the images along the route, the marking and evaluation by human experts as well as possibly other metadata and possibly calibrated images are stored in a Schmda ⁇ tenbank on the rail vehicle.
  • the rail vehicle determines the current position of the vehicle based ei ⁇ ner position determining component. This position determination component is assumed to be given. On the basis of this position information, the railway vehicle determines with the aid of a "continuous lane recognition component" which, on the basis of image same method the busy lane recognizes which lane is currently being traveled. Should not be determined on the basis of environmental images such information, for example, because in terminal stations in the surrounding images not adequately provide information for determining the lane, an initialization can be taken to help the stores to ⁇ last traffic lane and the position (in the first time the train is started, the lane information can be entered manually).
  • Continuous lane determination by the "Continuous Lane Detection Component” ensures that no abnormal operations (vehicle moving by crane, unexpected deletion of system memory due to overvoltages) will result in misjudgment of the lane. (Theoretically, it is not necessary to continuously detect the lane).
  • an "event-driven lane recognition component” can be used to evaluate information from the infrastructure and thus also recognize the lane (eg telegram transmission by a beacon or detection of vibration by crossing a turnout and subsequent image analysis). Based on the initialization component of the lane can be reliably detected “kontinuierli ⁇ chen lane detection component” and the "event argue your ⁇ th lane detection component.” For the timely detection of the lane and beyond the recognition of the traffic lane next to the lane change a component analysis is set one ⁇ . On the basis of position, lane and route data knows the lane information component, when a switch is overrun during loading ⁇ drive next.
  • the component for lane change analysis can be controlled, which then takes a picture of the next switch and recognizes on the basis of the comparison of the image with pre ⁇ existing turnouts on which lane the Weiche next. So that just the next driven lane can be detected.
  • positional data is used to determine when to capture video from the environment via an image acquisition component.
  • the image acquisition component then takes a plurality of images of the environment and the lane infrastructure in close temporal distance and forwards them to the position compensation component . If necessary, this calculates a position compensation of the captured images on the basis of the position data, ie images may be slightly distorted. These images are then passed to the image matching component based on the existing artwork, its rating,
  • Metadata and Calibration Images recognize the state of the turnout or busy lane. On the basis of the lane or the lane change recognized in this way, corresponding driving actions can be calculated automatically, which can be displayed to the driver as recommendations, can be used to validate the driving commands of the driver or for automatic implementation by a knowledge of the technical driving rules and vehicle capabilities automatic driving system can be passed on.
  • the busy / can be detected reliably next traffic lane in for adverse ⁇ gen visibility than by train drivers; - Train drivers are no longer needed for recognizing the busy track, so that regardless of their availability, the busy lane can be detected.
  • the following components / modules are preferably included:
  • a calculation / evaluation device designed as a lane information component:
  • This device holds information about a busy lane. Calculated based on position and Drereckenda ⁇ th when a lane change analysis must be made.
  • the device stores the last traffic lane and the position. Must be switched on before the first revolution of the wheel. Detects movements of the vehicle in the disarmed state, e.g. by moving a shunting locomotive in the case of a rail transport system.
  • An identification device designed as an event-controlled lane validation component for event-controlled recognition of lanes :
  • the device evaluates infrastructure elements detected by an infrastructure element recognition component, which actively transmit information (balises), or are recognized passively (vibrations caused by a switch).
  • an infrastructure element recognition component which actively transmit information (balises), or are recognized passively (vibrations caused by a switch).
  • an image based lane detection method of continuous lane detection when infrastructure elements There is not enough information to identify the track.
  • An information registering device constituted as an infrastructure element recognition component:
  • the device recognizes based on environmental and track ⁇ images the busy lane.
  • the device changes the detection intervals depending on position and speed data, e.g. it is not necessary at Tempo 200, continuously, to detect the lane.
  • the lanes e.g. Rails
  • edge detection algorithms detected by edge detection algorithms in the image and aligned with route information.
  • the device evaluates the images of a previous switch and compensates this with images of the possible Wei ⁇ chenwolfen. Recognizes which lane will be used next.
  • a storage device designed as a route and vehicle database contains information about the number of lanes that are laid in parallel, position data of points, but also information about the mounting of the cameras used (image acquisition components).
  • a configured as position determining component posi ⁇ tion determining means :
  • the means determines the geographical position of the accelerator ⁇ zeugs in a conventional manner.
  • a position compensation component formed position ⁇ compensation device 8.
  • the device determines any necessary distortions of the image material, if the existing image material of the image database was not recorded exactly in the same place as the images taken for the ride.
  • a detection device designed as an image recorder or image acquisition component:
  • the device includes an ordinary video camera, infra ⁇ rotk, thermal imaging camera or similar device that can record imagery in the area.
  • these re ⁇ redundantly should be available to at least limited operation in case of damage, loss or contamination to ermögli ⁇ chen.
  • a position matching device designed as an image matching component for lane recognition:
  • the facility compares the images taken during a journey with the images marked and rated by the experts, possibly further metadata and calibration images, in order to recognize the traffic lane. It uses the mark of the experts to be able to define the relevant image section as precisely as possible and also to distinguish between relevant and irrelevant image parts. For color matching, prominent image elements in the environment of the signal may be used like white signs.
  • the device evaluates how many lanes, e.g. Rails, can be seen in a captured during the ride image and determined by comparison with track metadata currently driving lane.
  • lanes e.g. Rails
  • a position adjustment device designed as an image adjustment component for the point analysis:
  • An image database configured as a storage device: The device includes the distance images, the exact posi ⁇ tion their inclusion, if necessary, the angle of the recording, metadata such as the type of the switch and possibly calibration images. These are recorded as follows.
  • the footage in the database is regularly supplemented by the images taken during the rides.
  • the following components / modules may preferably be included as an extension of the lane recognition device: a. A correction component for the detection means involving in the evaluation of the artwork weather and Hellig ⁇ keitschal. b. A focal length change component for the acquisition ⁇ device which selects a function of the distance from the gate or, depending on the position of the right camera angle, so the evaluation of the image optimally under support alarm ⁇ zen. This not only allows the distance to the switch to be taken into account, but also different shooting situations. For example, then recording situations on the open road (require images from a long distance to respond in time due to the speed) as well as shooting situations in the station area (require high-width images) are suitable. c.
  • An illumination component for the detection device such as a headlight operating inside or outside the human visible region, by which the quality of the image material taken by the image acquisition component at night or in bad weather improves.
  • a land-side evaluation station which is preferably connected via mobile radio, and receives images for which an evaluation is possible only with a high uncertainty factor.
  • On the land-side evaluation station can also be matched and distributed the image material of rail vehicles of a vehicle fleet or multiple fleets.
  • a mobile device of a train driver or comparable rail employee who in any case travels on the railway vehicle for the purpose of passenger handling and, as in d), evaluates images with a high uncertainty factor.
  • FIGURE 1 in a reference mode, the detection of ortsbezo ⁇ genes reference information with respect to geographic location and use of lanes for railway traffic on a partially illustrated railroad track of a railway network by a lane detection apparatus in a rail vehicle in relation to a particular geographical position of the railway vehicle on the railway track
  • FIGURE 2 starting from the FIGURE 1 in a Fahrspurerken- voltage operation of the rail vehicle on the portion of the web ⁇ track of the railway network to a particular spatial coordinate of the track vehicle from this railway line detection of Be ⁇ operating location information in terms of geographical environment and a Operation- Lane information or operation lane change information relating to the train traffic lane utilization by the lane recognition device in the railway vehicle;
  • FIG. 3 shows the basic structure of the Fahrspurerkennungsvor- device for recognizing lanes due or not due to a lane change based on the detected Re ⁇ conference information in the reference operating according to the FIGURE 1 and the detected operation information in the lane / track detection operation according to FIGURE 2,
  • FIG. 4 shows the basic structure of a recognition device for the continuous recognition of lanes as contained in the lane recognition device according to FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 shows the basic structure of a recognition device for lane change-related recognition of traffic lanes, as contained in the traffic lane recognition device according to FIG.
  • FIG. 1 shows a railway traffic BVK in which, in a reference operation, location-based in the form of reference location information
  • ROI and lane-specific reference information RFI, RFWI in terms of geographical environment such as according to the depicting ⁇ lung in FIGURE 1 with respect to a station area with egg ⁇ nem typical train network ESD and conventional railway infrastructure in the form of switches WCH, a platform BSG, a web ⁇ Hofspar BHG etc., and lane use of a railway vehicle BFZ, which is on a lanes shown in sections BST of the railway network BNE on lanes FS, FS W un ⁇ terwegs, by a lane detection device FEV are detected or detected.
  • the rail traffic BVK is a rail traffic SVK, in which, in a reference operation, location-related in the form of the reference location information ROI and of track-specific reference information RGI, RGWI with respect to geographical Umge ⁇ exercise, eg 1 with respect to a station area with a typical rail network SNE and conventional railway infrastructure in the form of points WCH, the platform BSG, the station building BHG, etc., and track ⁇ use of a rail vehicle SFZ, along ei ⁇ ner sections shown Rail track SNE railroad track SST on GL, GL W road is through a track detection device GEV are detected or can be detected.
  • the detection of the reference information can happen, for example, by special trips with the rail vehicle. But the reference information related local ⁇ can be generated in a different way than through special trips. For example, by appropriately suitable rail vehicle-independent recording method or due to targeted detection of the geographical environment and the track use by the staff of the rail vehicle on the rail track in the rail network (manual detection).
  • any other x-any short or long distance based web transport system is here also conceivable as a white ⁇ teres embodiment of the invention, because of a ⁇ gangs guided discussion and imaginable. So as for example would be a maglev traffic system ⁇ (Stw .: Transrapid Maglev etc.) with a entspre ⁇ accordingly comparable infrastructure consisting of railway network, railway and rail vehicle in question.
  • ⁇ maglev traffic system
  • the track detection device GEV is accommodated in a railcar TRW of the rail vehicle SFZ with a driver's control station TFS and an integrated display device AZE in which the workstation of the vehicle driver FZF is located.
  • the track detection device GEV for this purpose includes a detection device EFE, which is preferably as image recording device BAZG, eg as ordinary Videokame ⁇ ra, laser sensor, thermal imaging camera, radar device, infrared camera, etc., trained and is also referred to as image acquisition device for acquisition of images.
  • the detection device EFE or the image recording device BAZG is accommodated in the railcar TRW of the rail vehicle SFZ, it is advantageous if more than one detection device EFE or one image recording device BAZG is used.
  • the detection of the reference information when, for example, fails a Erfas ⁇ sungs strengthened EFE or an image recording apparatus BAZG by damage or contamination, the detection of the reference information and, in any case, be Amor- sets.
  • the rail vehicle SFZ will / will be in the driver's seat TFS from the perspective of the railcar driver FZF of the railcar TRW and / or from a fixed, rail-observing position in or on the vehicle SFZ, the reference location information ROI and reference track information RGI can be detected / detected.
  • the reference location information ROI and reference track change information RGWI is, however, for the running on the track rails GL ⁇ vehicle SFZ a conditional through a switch WCH track change to GLW, are / are detected / recognized.
  • the rail vehicle SFZ no longer runs on the track GL, but on a track GL W.
  • the reference location information ROI and the reference track information RGI are / are then again detectable / detected by the detection device EFE or the image recording device BAZG from the rail vehicle SFZ.
  • a lane change FSW conditioned by a diverter WCH is present for the train vehicle BFZ traveling on the traffic lane FS
  • the reference location information ROI and reference lane change information RFWI are / can be detected / detected.
  • the rail vehicle BFZ no longer drives on the lane FS, but on a lane FS W.
  • FIG. 2 shows starting from FIG. 1 a railway traffic BVK in which location information in the form of operating location information BOI and lane-specific operating information BFI, BFWI in relation to geographical surroundings, eg as shown in FIG 2 with regard to the station area with the typical rail network BNE and the usual railway infrastructure in the form of the points WCH, the platform BSG, the station building BHG, etc., from the railway vehicle BFZ, which is along the sections shown path BST of the railway network BNE on the lanes FS, FS W on the road, can be detected by the lane detection device FEV or detected ,
  • Location-specific for the lane detection operation means that for each arbitrary location on the railway line BST on which the railway vehicle BFZ is movable, a railway location coordinate BOK can be determined with which the position of the railway vehicle BFZ can be sufficiently specified and to which one
  • Operation location information BOI and a lane-specific operation information BFI, BFWI can be detected.
  • the rail traffic BVK is a rail traffic SVK in which in a track detection operation location-related in the form of the operation location information BOI and track-specific operation information BGI, BGWI with respect to geographic environment, eg, as shown in the FIGURE 2 with respect to the station area with the typical rail network SNE and the usual railway infrastructure in the form of points WCH, the platform BSG, the station building BHG, etc., of the rail vehicle SFZ, along the sections shown rail track SST of the rail network BNE on the tracks FS , FS W is on the way, can be detected by the track detection device GEV or be detected.
  • a track detection operation location-related in the form of the operation location information BOI and track-specific operation information BGI, BGWI with respect to geographic environment, eg, as shown in the FIGURE 2 with respect to the station area with the typical rail network SNE and the usual railway infrastructure in the form of points WCH, the platform BSG, the station building BHG, etc., of the rail vehicle SFZ, along the
  • Location-specific for the track detection operation means that for each arbitrary location on the railway line BST, on which the rail vehicle SFZ is movable, a rail location coordinate SOK can be determined, with the Positi ⁇ on the rail vehicle SFZ is sufficiently specified and to the in each case an operation location information BOI and a track ⁇ specific operation information BGI, BGWI can be detected.
  • the rail transport system is in a railcar TRW of the rail vehicle SFZ with the engine cab TFS and the integrated display device AZE in which the work of the driver FZF is housed, the track recognition apparatus GEV for the detection of the operation-Informati ⁇ ones.
  • the track recognition apparatus GEV includes this again the detecting means EFE, which is preferably formed as image on ⁇ drawing device BAZG, eg as an ordinary video camera, La ⁇ sersensor, thermal imager, radar device Infrarotkame ⁇ ra etc., and also referred to as an image acquisition device for acquiring images becomes.
  • the detection device EFE or the image recording device BAZG is accommodated in the railcar TRW of the rail vehicle SFZ.
  • more than one detection device EFE or one image recording device BAZG is used.
  • the Erfas- solution of the reference information when, for example, fails a Erfas ⁇ sungs Huawei EFE or an image recording apparatus BAZG by damage or contamination, the Erfas- solution of the reference information and be continued in any case.
  • an operation location information BOI and an operation track change information BGWI can be detected / recorded for each rail location coordinate SOK.
  • the rail vehicle SFZ no longer runs on the track GL, but on a track GL W.
  • an operation location information BOI and an operation track information BGI are / are then again detectable by the detection device EFE or the image recording device BAZG from the rail vehicle SFZ for each rail location coordinate SOK.
  • the image recording apparatus BAZG / are, if no related by a switch WCH lane change FSW is pending for the traveling on the lane FS railway vehicle BFZ, from the railway vehicle BFZ, for example, from the perspective of the drive ⁇ motorman FZF in the driver's seat TFS of the railcar TRW and / or from a stationary, lane-based position in or on the vehicle BFZ, for each rail location coordinate BOK a first operation location information BOI1 and an operation lane information BFI detected / detected.
  • a second operation location information BOI2 and an operation lane change information BFWI can be detected / recorded for each rail location coordinate BOK.
  • the railway vehicle BFZ no longer drives the lane FS, but on a lane FS W.
  • a third operation location information BOI3 and an operating lane information BFI are / are then again detectable / detected by the detection vehicle EFE or the image recording device BAZG from the railway vehicle BFZ for each rail location coordinate BOK.
  • a wheel rotation counter RUZE is again housed in addition to the track detection device GEV with the detection device EFE or the image recording device BAZG, with the wheel revolutions of the rail vehicle SFZ on the track GL are detected and connected to the control, when the wheel revolutions are to be detected by the track detection device GEV with this (see also FIGURE 3 with the accompanying description).
  • FIG. 3 shows the basic structure of the lane recognition device FEV, GEV for recognizing lanes FS, FS W , GL, GL W conditioned or not conditioned by a lane change FSW, GLW on the basis of the acquired reference information ROI, RFI, RGI, RFWI, RGWI in the reference mode according to FIG. 1 and the acquired operating information BOI1, BOI2, BOI3, BFI, BGI, BFWI, BGWI in the lane detection mode according to FIG. 2.
  • GEV Central components of this recognition in the lane recognition device FEV, GEV are a recognition means for continuously detecting lanes EKE KEF and he ⁇ detection means for lane-change-related recognition of lanes EKE WEF.
  • the functional interaction of these two components with the others shown in FIG. Components of the lane recognition device FEV, GEV will be explained with reference to FIGURES 4 and 5.
  • FIG. 4 shows the basic structure of the recognition device for the continuous recognition of traffic lanes EKE KEF .
  • the starting point for this lane recognition forms, according to the statements on FIGURES 1 and 2, the detection device EFE, BAZG, the or the reference location information ROI and the first and third operation location information
  • the detection of the information in the reference mode preferably automatically, but also manually suc ⁇ conditions, while the detection of information in the lane detection operation preferably always takes place automatically.
  • the detection device EFE or the image recording device BAZG is manually activated or triggered during manual detection, automatic detection of a corresponding external impulse is required.
  • the lane recognition device FEV, GEV has a position determination device PBE, with which the geographical position of the railway vehicle BFZ, SFZ on the traveled railway BST, SST is determined and according to FIG.
  • the position determining device PBE therefore, in particular in the lane detection mode, for each x-arbitrary gene location on the railway line BST, SST on which the railway vehicle BFZ, SFZ is movable, the railway location coordinate BOK, SOK determined and thereby indicate the position of the vehicle sufficiently.
  • BAZG is from the position determining means PBE a railway line information BSI, in particular a rail path information SSI generated, that said detecting means EFE or the image recording apparatus BAZG for the said purpose supplied ⁇ leads.
  • the detection device EFE, BAZG has for this purpose a control interface STSS. With the Bruumblenin ⁇ formation BSI, SSI the detection device EFE, BAZG is controllable such that this
  • the detection device EFE, BAZG is preferably designed such that, for the assessment of the geographical environment and the use of the lane in the detection context, the the exact location and / or angle of coverage of the geographic environment and lane.
  • the recording device EFE, BAZG also contains a processing component BKO with which the geographical environment and the lane usage are evaluated in the context of the recording and, in particular, provided with additional markings.
  • the processing component BKO has role in play as a user interface not explicitly shown in FIGURE 3 ⁇ , via which the acquired reference information, such as images captured, judged by human experts, including the driver, and the exact position of the lane recorded in the Picture as well as their condition are marked.
  • the rated in the detection context and in particular ⁇ sondere additional markings provided geo- graphical environment and lane use provides the processing component ⁇ BKO corresponding location-related context and outward pointing information KHI.
  • This location-related context and information information KHI together with the reference location information ROI and the reference traffic lane information RFI, RGI and possibly for the lane recognition helpful and provided by the detection device EFE, BAZG location and detection context related meta information MI location-related reference data RDA, the for lane detection are stored in a storage device SPE.
  • the reference data RDA are preferably generated and stored statically in special journeys or on the railway network in the railway network through targeted detection of the geographical environment and the use of lanes by the staff of the railway vehicle.
  • the static detection of the stored Refe rence ⁇ data RDA may also be optimized in an advantageous manner by these static data dynamically by the respectively detected operating location information Boi1, BOI3 and JE because detected operating lane information BFI, BGI are supplemented and stored.
  • SPE are generally formulated all needed for lane detection reference data including Metain- formations and contain all Bruregal- and Bruinfrapatentedda ⁇ th.
  • the storage device SPE as shown in FIGURE 3 is either (option "A") outside the lane detection device FEV, GEV, eg as a storage database in the railcar or in a data cloud, the recognition device for continuous Detecting lanes EKE KEF associated with the detection device contained therein EFE, BAZG or connectable to this or (option "B") as a component of the lane detection device FEV, GEV with the detection device for the continuous recognition of lanes EKE KEF and the detection device contained therein EFE, BAZG connected accordingly.
  • the meta-information MI is preferably optionally provided by the detection device EFE, BAZG in order to
  • calibrated images eg from a special image lab
  • the metadata MI is generally information that literally refers to features or characteristics of the information collected and the information obtained in the detection context by evaluation, and indicates how the way the lane is used is generated by generated calibration information.
  • the image recording device BAZG as a preferred embodiment of the detection device EFE, BAZG, preferably contains, for improving the detection of the reference location information ROI and the operation location information BOI1, BOI3 with respect to the geo-spatial information.
  • Graphical environment and the reference lane information RFI, RGI and the operation lane information BFI, BGI with respect to the lane use three more components, a correction component KOK, a focal length change ⁇ component BVK and a lighting component BLK.
  • the focal length variation component BVK is elected in depen ⁇ dependence on the distance to the signal of the right camera angle so as to support the multiple evaluation of the lane optimal.
  • the distance to the lane can be considered, but also different recording situations.
  • the lighting component BLK which is formed for example as a spotlight operating inside or outside the human visual range, the Quali ty of ⁇ recorded by the image recording apparatus BAZG at night or in bad weather image material is improved.
  • the position compensating device PAUE which is for the lane detection of a position adjustment device PAE, in the lane detection a Informationsab- is performed equal between the operation information and the location-related reference information upstream changed preferably for the particular Bruortsko ⁇ ordinate BOK, SOK operation location information BOI1, BOI3 detected by the detection device EFE, BAZG for compensating the detection inaccuracy of reference location information ROI and operation location information BOI for the information adjustment.
  • the change made in the position compensation device PAUE is brought about by technical distortion measures.
  • the changed operation location information BOI1, BOI3 and the operation lane information BFI, BGI are then used for the already mentioned information matching given to the position adjustment device PAE or forwarded to this.
  • the two operating information preferably changed operating location information BOI1, BOI3 and the operating lane information BFI, BGI, are then compared with the location-related reference data RDA stored in the memory device SPE.
  • This adjustment is made such that the operation location information BOI1, BOI3 with the reference location information ROI and the operation lane information BFI, BGI with the reference lane information RFI, RGI with respect to the operation location information BOI1, BOI3 and the corresponding thereto ⁇ be reconciled based on the stored reference data RDA such that the detected operating lane information BFI, BGI for the lane detection, in which for each particular Bruortkoordinate BOK, SOK used by the railway vehicle BFZ, SFZ lane FS, GL and / or one of the railway vehicle BFZ, SFZ due to a lane change FSW, GLW used lane FS W , GL W is detected is found when the operation lane information BFI, BGI with respect to the operation location information BOI1 , BOI3 and the corresponding reference location information ROI to a reference lane information contained in the reference data RDA n RFI, RGI taking into account the context and information KHI contained in the reference data RDA or the context and information K
  • the position adjustment device PAE is preferably designed such that the information matching for the detection of the lanes FS, FS W , GL, GL W is carried out continuously.
  • the same device Positionsab ⁇ PAE is formed such that the infor- mationsab Eisen is performed for the detection of lanes FS, GL, FS W GL W in detection intervals, wherein for the festministerde correspondence a similarity Zvi ⁇ rule two detected in the operating mode lane information BFI, BGI is calculated with respect to at least two case with detected Be ⁇ operating location information BOI or as part of a visual detection of the detected operating Operation- lane information BFI, BGI with respect to at least two case with the detected operating location information BOI by means of edge detection algorithms of the course of the lane FS, GL, FS W GL W used by the rail vehicle BFZ, SFZ by a changing in the captured image image portion of the lane FS, GL, FS W , GL W is detected to
  • the marker is used to determine the relevant image detail as accurately as possible and to distinguish between relevant and irrelevant lanes (eg lane of a branch line). For color matching, prominent image elements in the vicinity of the traffic lane may be used, such as white signs.
  • This first lane information FSH according to the depicting ⁇ lung in FIGURE 3 by the detecting means for continuously detecting lanes EKE KEF to a calculation tion / evaluation BAWE in the lane detection device FEV, GEV transmitted.
  • FIG. 5 shows the basic structure of a recognition device for lane change-related recognition of traffic lanes EKE WEF .
  • the starting point for this lane change caused Fahrspurer ⁇ identifier forms according to the embodiments of FIGS 1 and 2, the detection device EFE, BAZG machine or the reference location information ROI and the second operating location information BOI2 in terms of geographical environment and the reference Lane change information RFWI, RGWI and the operation lane change information BFWI, BGWI detected.
  • the detection of the information in the reference operation may preferably automatically, but also manually ⁇ SUC gene, while the detection of information in the lane change conditional lane detection mode automatically takes place preferably in ⁇ mer. While manual detection of the detection device EFE or the image recorder BAZG is manually activated or triggered, it requires the automatic detection of a corresponding external impulse.
  • the lane recognition device FEV, GEV, the position determination device PBE, with the geographic position of the railway vehicle BFZ, SFZ on the be ⁇ traveled rail BST, SST is determined and according to FIG 3, the indirectly via the calculation / evaluation BAWE is connected to the recognition device for lane-change-related recognition of traffic lanes EKE WEF is.
  • the manner in which the position is determined is of minor importance for the explanation of the embodiment of the invention and can be carried out in the generally known, usual way. For example on the basis of a GPS-based system or a GPS-based technology.
  • the position determining device PBE can thus, in particular in the lane detection operation, for each x-arbitri ⁇ gen locus on the railway BST, SST on which the Brufahr- tool BFZ, SFZ is movable, the Bruortskoordinate BOK, SOK determined and thereby the position of the vehicle be sufficiently stated.
  • the track determination device PBE In view of the abovementioned trigger for the detection device EFE, BAZG, the track determination device PBE generates a track information BSI, in particular a track information SSI.
  • This track information BSI, SSI is supplied to the detection device EFE or the image recording device BAZG as shown in FIG. 3 via the calculation / evaluation device BAWE in the form of a corresponding trigger information TI, wherein the trigger information TI in the Calculation / evaluation device BAWE is generated on the basis of the train path information BSI, SSI and the first traffic lane information FSH which are received there, which provide the initiation or the trigger.
  • the recognition means for lane change caused recognizing lanes EKE WEF and thus the detection device contained therein EFE, BAZG are about the connection "calculation / evaluation BAWE and position-determining device PBE" owned by the specified by the Bruortskoordinate BOK, SOK position of railway ⁇ vehicle BFZ, SFZ.
  • the detector EFE, BAZG has a STEU ⁇ ertenstelle STSS.
  • SSI is the capture device EFE, BAZG so controllable that this
  • the detection device EFE, BAZG is preferably designed in such a way that the exact position and / or the angle of the detection of the geographical environment and the lane are taken into account for the assessment of the geographical environment and the lane change-related lane usage in the detection context.
  • a processing component BKO is further included, with which assesses the geographic ⁇ specific environment and the lane change caused Fahrspurnut ⁇ cutting in the context of detection and is provided in particular with at ⁇ sharmlichen markings.
  • the processing component BKO has, for example, a user interface, which is not explicitly shown in FIG. 3, via which the acquired reference information, eg the recorded images, can be read by human experts, eg the vehicle operator. guide, evaluates and marks the exact position of the lane in the recorded image as well as its condition.
  • the rated in the detection context and in particular with additional markings provided geo- graphical environment and lane change conditional lane use provides the processing component BKO corresponding ortsbe ⁇ plated context and guidance information KHI.
  • This location-related context and information information KHI together with the reference location information ROI and the reference lane information RFI, RGI and possibly for the lane detection helpful and location-and acquisition context related meta-information MI provided by the detection device EFE, BAZG location-related
  • Reference data RDA which are stored for the lane change caused Fahr ⁇ lane detection in a memory device SPE.
  • the reference data RDA are preferably statically generated in tours or due to specific detection of the geographical environment and the lane use by the personnel of the rail vehicle on the railway track in the rail network and stores ⁇ ge.
  • the static detection of the stored reference data RDA can also be optimized in an advantageous manner in that these static data are dynamically supplemented and stored by the respectively acquired operating location information BOI2 and the respectively detected operating lane change information BFWI, BGWI.
  • this memory device SPE are generally formulated all required for driving ⁇ track detection reference data including the meta information and all Bahn Steven- and rail infrastructure data.
  • the place for storing the reference data RDA is the
  • Memory device SPE as shown in FIGURE 3 either (option "A") outside the lane detection device FEV, GEV, eg as a memory database in the engine carriage or in a data cloud, the detection means for lane change-related recognition of lanes EKE WEF associated with the detection device EFE, BAZG associated with this or connectable or (option “B") as a component of the lane detection device FEV, GEV with the recognition device for lane change Recognition of lanes EKE WEF and the detection device contained therein EFE, BAZG connected accordingly.
  • the meta MI provided by the detector EFE, BAZG preferably optional to better and safer recognize lanes FS, FS W, GL, GL W.
  • calibrated images eg from a special image lab
  • calibrated images can be used as additional meta-information from different perspectives of the respective lane change-related
  • the meta-information MI is generally information that literally refers to features or characteristics of the information collected and the information obtained in the detection context by assessment, and indicates how the manner of lane change-related lane usage is performed by generated calibration information.
  • the image recording device BAZG as a preferred embodiment of the detection device EFE, BAZG preferably for improving the detection of the reference location information ROI and the operation location information BOI2 with respect to the geographical environment and the reference lane change information RFWI, RGWI and the operation lane change information BFWI, BGWI with respect to the lane change-related driving ⁇ track use three additional components, a correction component KOK, a focal length change component BVK and a lighting component BLK.
  • the lighting component BLK which is formed for example as a spotlight operating inside or outside the human visual range, the Quali ty of ⁇ recorded by the image recording apparatus BAZG at night or in bad weather image material is improved.
  • the images acquired by the detection device EFE, BAZG on the basis of the operating location coordinates BOK, SOK determined by the position-determining device PBE comprise operation-location information BOI2, preferably in the form of a plurality of images recorded at close intervals from the geographical environment and the lane change-related lane usage and operation lane change information BFWI, BGWI are supplied together with the operation location coordinate BOK, SOK to a position compensation device PAUE.
  • the position compensation device PAUE which is connected upstream of the lane change-related lane recognition of a position adjustment device PAE in which an information comparison between the operation information and the location-related reference information is performed for lane recognition, preferably changes the one for the particular one Bruortkoordinate BOK, SOK detected by the detection device EFE, BAZG operation location information BOI2 to compensate for the detection inaccuracy of reference location information ROI and operation location information BOI for information matching.
  • the change made in the position compensation device PAUE is brought about by technical distortion measures.
  • the changed operating location information BOI2 and the operating lane change information BFWI, BGWI are then given or forwarded to the position matching device PAE for the already mentioned information matching.
  • the two operating information preferably changed operating location information BOI2 and the operating lane change information BFWI, BGWI, are then compared with the location-related reference data RDA stored in the memory device SPE.
  • This adjustment is done in such a way that the Operation location information BOI2 with the reference location information ROI and the operation lane change information BFWI, BGWI with the reference lane change information RFWI, RGWI with respect to the operation location information BOI2 and the corresponding reference location information ROI such based on the stored reference data RDA be matched, that the detected operating lane change ⁇ information BFWI, BGI for the lane change due driving ⁇ lane detection, in which for the particular train location coordinate BOK, SOK a for the railway vehicle BFZ, SFZ pending lane change FSW, GLW is found, is found if the operation-lane change information BFWI, BGWI with respect to the operating location information BOI2 and to corresponding reference location information ROI to a contained in the reference data RDA reference lane change Informa ⁇ tion RFWI, RGWI taking account of the context andrapinformat contained in the reference data RDA KHI or the context and information information KHI and the meta-information MI corresponds.
  • the position adjustment device PAE is preferably designed such that the information adjustment for the recognition of the lane changes FSW, GLW is carried out continuously.
  • the marker is used to determine the relevant image detail as accurately as possible and to distinguish between relevant and irrelevant lane changes (eg turnout of a branch line). For color matching, prominent picture elements in the surroundings of the switch may be used as white signs.
  • Lane FS W GL W lane information FSI W generated.
  • this lane information FSI W is transmitted by the recognition device for lane change-related recognition of traffic lanes EKE WEF to the calculation / evaluation device BAWE in the lane recognition device FEV, GEV.
  • Lane information FSI W in the calculation / evaluation device BAWE of the lane recognition device FEV, GEV continues to be described in connection with the further description of FIG. Before, however, received this, other components of the lane recognition device FEV, GEV be presented and in connection with FIGURE 3 whose function ⁇ oncan explained in connection with some of the aforementioned components.
  • the lane recognition device FEV, GEV preferably also contains a recognition device for event-controlled recognition of lanes EKE EEF , which is embodied in such a way and is connected to an information registration device IRE
  • Ver ⁇ bond which is formed for example as a cellular connection, provided to an external evaluation station AWS, wherein the thus created functional unit is designed such that the reference data statically generated RDA or the reference data RDA statically generated and added to dynamically generated operating data BOI, BFI, BGI, BFWI, BGWI be matched externally with corresponding data of other railway vehicles of a common railway fleet and distributed for this purpose.
  • the function of, for example, the landward evaluation station AWS is that where the lane detection device FEV, GEV based on the captured images (the operating data BFI, BGI, BFWI, BGWI) lane detection is possible only with a high uncertainty factor in the evaluation station AWS stored images, data and information of the lane detection device FEV, GEV be provided for a modified evaluation. These images, data and information can then be evaluated by a human expert and this information can in turn be fed back into the storage device SPE of the lane recognition device FEV, GEV.
  • the image material of rail vehicles of a fleet or several fleets can be compared and distributed via the onshore evaluation station AWS.
  • the track recognition apparatus GEV in the case of railway vehicles according to the FIGURE 2 the Schienenortskoordinate SOK, which indicates the position of the rail vehicle SFZ, in addition to or alterna to that provided by the position determining device PBE Schienenortskoordinate SOK is ⁇ tiv generated, in- a functional unit consisting of (a) an initialization device ISE connected to that of the calculation / evaluation device BAWE and the position determination device PBE, (b) the wheel revolution counting device RUZE connected to the calculation / evaluation device BAWE, (c) the Calculation / evaluation BAWE, (d) of the position determining means PBE, and (e) of the recognition device for continuous recognition of lanes / tracks EKE KEF or the recognition device lane change-related recognition of lanes EKE WEF is formed, is designed such that
  • the position determined for the marked route point in this way is both the new initialized track position and the generated rail location coordinate SOK which is stored in the initialization device ISE or is storable and is supplied to the position determination device PBE can be supplied / are.
  • the calculation / evaluation device BAWE generates from the mentioned lane information FSH, FSI W , FSI2 a control information STI, which is transmitted to a control device STE.
  • the control device STE is preferably included in the lane recognition device FEV, GEV (option "C” in FIG. 3). Alternatively, however, it is also possible that it is integrated, implemented or accommodated outside the lane recognition device FEV, GEV, for example in the driver's seat TFS of the rail vehicle BFZ, SFZ (option "D" in FIG. 3).
  • the control device STE is now designed such that from the transmitted lane information FSH, FSI W , FSI2 with respect to the recognized used lane FS, FS W , GL, GL W and taking into account stored in a database (DAB) Brusch- / Brutechnik time BFBTI, in particular rail vehicle / rail technology information SFSTI, the rail vehicle technical, in particular rails ⁇ vehicle technical rules and railway vehicle attributes and capabilities, in particular rail vehicle attributes and capabilities concern, and are read from the control unit STE from the database DAB, at least one Fahr forcing FAK calculated or derived, the driver FZF in the driver's seat TFS of the railway vehicle BFZ, SFZ displayed as a recommendation on the display device AZE, used as a validation of a travel command or passed to an Automa ⁇ tables driving system AFS of the railway vehicle BFZ, SFZ for automatic implementation of the driving FAK.
  • DAB database
  • the lane recognition device FEV, GEV an automated (autonomous) or assisted driving of the railway vehicle BFZ, SFZ may be assisted without additional ⁇ Liche infrastructure along a route or even realized. This is especially given if the lane detection device FEV, GEV is implemented as a virtual machine that is madebil ⁇ det in terms of "Software Defined signal recognition of Rail Traffic Systems" and working.

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Abstract

Um Fahrspuren (FS, GL) im Bahnverkehr (BVK, SVK), wenn Bahnfahrzeuge (BFZ, SFZ) auf Bahnstrecken (BST, SST) im Bahnnetz (BNE, SNE) unterwegs sind, automatisch zu erkennen wird es vorgeschlagen auf Basis (i) von als Referenzdaten (RDA) gespeicherten, entlang einer Bahnstrecke (BST, SST) in dem Bahnnetz in Bezug auf geografische Umgebung und Bahnverkehr-Fahrspurnutzung erfassten ortsbezogenen Referenz-Informationen in Form von Referenz-Ortsinformationen (ROI), Referenz-Fahrspurinformationen (RFI, RGI) und Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI, RGWI), im Erfassungskontext gewonnenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und gegebenenfalls zusätzlicher diesbezüglicher Metainformationen (MI) sowie (ii) des Abgleichs von in einem Fahrspurerkennungsbetrieb anhand von Positionsdaten erfassten Betrieb-Ortsinformationen (BOI) und Betrieb-Fahrspurinformationen (BFI, BGI) oder Betrieb-Fahrspurwechselinformationen (BFWI, BGWI) mit den gespeicherten Referenzdaten (RDA) eine Fahrspurnutzung auf der Bahnstrecke zu erkennen, wobei dies durch Auswertung von Relevanz und Inhalt der Informationen dann der Fall ist, wenn bei dem Abgleich die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation oder Betrieb-Fahrspurwechselinformation für die Fahrspurnutzung gefunden ist, die in Bezug auf die Betrieb-Ortsinformation (BOI) und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation (ROI) zu einer in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Referenz-Fahrspurinformation oder Referenz-Fahrspurwechselinformation unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) sowie der gegebenenfalls zusätzlich vorhandenen Metainformationen (MI) korrespondiert.

Description

Beschreibung
Verfahren, Vorrichtung und Bahnfahrzeug, insbesondere Schie¬ nenfahrzeug, zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 19 und ein Bahnfahrzeug zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere ein Schienenfahrzeug zur Gleiserkennung im Schienenverkehr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 43.
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 .
Für den Fahrbetrieb von Schienenfahrzeugen ist die Erkennung des befahrenen Gleises von essentieller Bedeutung, da häufig mehrere Gleise parallel verlegt sind, im Bahnhofsbereich ggf. getrennt durch Bahnsteige. Das gilt für die Auswertung von Signalen für den Fahrbetrieb ("Welche Geschwindigkeit gilt für welches Gleis?" , "Welches Gleis ist freigegeben? ") als auch für Sicherheitsmechanismen, um zum Beispiel das gleichzeitige Befahren der gleichen Strecke in entgegengesetzter Richtung zu vermeiden. Die Erkennung des befahrenen Gleises obliegt dem Triebwagenführer und die Realisierung von Sicherheitsmechanismen wird in der Regel durch die Stellwerke vorgenommen. Das führt zu folgenden Problemen:
I . Triebfahrzeugführer sind, wie alle anderen menschlichen Aufgabenträger, gelegentlich unachtsam oder machen Wahrnehmungsfehler und verwechseln deshalb ggf., welches Signal ent- lang der Strecke für ihr Fahrzeug gilt (gerade bei mehreren parallelen Strecken sind mehrere Signale angebracht, die aber für unterschiedliche Strecken Gültigkeit haben) .
II . Triebfahrzeugführer sind ggf. nicht immer verfügbar
(Krankheit, Streik, ungeplantes Mehraufkommen von Fahraufträ- gen), so dass Bahnfahrten ggf. ausfallen müssen.
III . Das durch den Triebfahrzeugführer erkannte Gleis wird (aus betrieblichen Gründen) in der Regel nicht zur automatischen Auswertung an das Fahrzeug weitergegeben, so dass bestimmte Fahrzeugfunktionen nur eingeschränkt verfügbar sind. Zum Beispiel braucht ein Fahrempfehlungsassistent zur Bestim¬ mung der idealen Beschleunigungs- und Bremspunkte Informatio¬ nen über die zulässige Höchstgeschwindigkeit. Diese kann ggf. bei mehreren parallel verlegten Strecken variieren. Dann muss der Fahrempfehlungsassistent wissen, auf welchem Gleis er fährt.
IV . Die Realisierung von Sicherheitsmechanismen in Stellwerken kann durch den Fahrdienstleiter ausgesetzt werden, so dass die Realisierung einer zusätzlichen Sicherheitsstufe die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen weiter reduzieren kann (siehe Bahnunglück in Bad Aibling) .
Das Problem der Gleiserkennung wurde bisher durch aufwändige Zusatzinvestitionen in die Streckeninfrastruktur wie Induktionsschleifen, Rechner entlang der Strecke und Kommunikations- anlagen zwischen Zug und Streckenkomponenten. Entsprechende Lösungen sind daher nur auf Strecken überschaubarer Länge wirtschaftlich wie zum Beispiel U-Bahnen oder Bahnen zwischen Flughafenterminals . Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Bahnfahrzeug, insbesonde¬ re ein Schienenfahrzeug, zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr, anzugeben, mit dem bzw. der Fahrspuren im Bahnverkehr, wenn Bahnfahrzeuge auf Bahnstrecken im Bahnnetz unterwegs sind, respektive Gleise im Schienenverkehr, wenn Schienenfahrzeuge auf Schienenstrecken im Schienennetz unterwegs sind, automatisch erkannt werden.
Das automatische Erkennen von Fahrspuren im Bahnverkehr, insbesondere Gleisen im Schienenverkehr, was Gegenstand der vorliegenden Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr.
PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der dazu prioritätsbe¬ gründenden DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224335.7) ist, ist im Hinblick auf ein zukünftiges automatisiertes (au¬ tonomes) oder unterstütztes Fahren von Bahnfahrzeugen im Bahnverkehr respektive Schienenfahrzeugen im Schienenverkehr ein unabdingbares MUSS.
Es ist aber nicht nur der Aspekt der Automatischen Fahrspur- /Gleis-Erkennung der für das zukünftige automatisierte (auto¬ nome) oder unterstützte Fahren von Bedeutung ist, sondern auch die nachfolgenden technischen Aspekte, die allesamt mehr oder weniger in einem technischen Kontext mit der vorliegenden Patentanmeldung 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 (Anmeldung-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 (An- meldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
4) Das alternative Bestimmen von Positionen im Schienenverkehr, wenn eine herkömmliche satellitengestützte Positionsbe- Stimmung versagt oder unzureichend ist, gemäß der DE- Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. 102016224355.1) 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 Fahrspur-/Gleiserkennungsverfahren 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 19 definierten Fahrspur-/Gleiserkennungsvorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 19 angegebenen Merkmale gelöst . Weiterhin wird die vorstehend genannte kontextbezogene Aufga¬ be ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 43 definierten Bahnfahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 43 angegebenen Merkmale gelöst.
Die der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 19 und 43 zugrundeliegenden Idee besteht darin, auf Basis
( i ) von als Referenzdaten gespeicherten, entlang einer Bahn- strecke in einem Bahnnetz in Bezug auf geografische Umgebung und Bahnverkehr-Fahrspurnutzung erfassten ortsbezogenen Referenz-Informationen in Form von Referenz-Ortsinformationen, Referenz-Fahrspurinformationen und Referenz-Fahrspurwechselinformationen, im Erfassungskontext gewonnenen Kontext- und Hinweisinformationen und gegebenenfalls zusätzlicher diesbezüglicher Metainformationen sowie
( ii ) des Abgleichs von in einem Fahrspurerkennungsbetrieb an¬ hand von Positionsdaten erfassten Betrieb-Ortsinformationen und Betrieb-Fahrspurinformationen oder Betrieb-Fahrspurwech- Seiinformationen mit den gespeicherten Referenzdaten eine
Fahrspurnutzung auf der Bahnstrecke zu erkennen, wobei dies durch Auswertung von Relevanz und Inhalt der Informationen dann der Fall ist, wenn bei dem Abgleich die erfasste Be¬ trieb-Fahrspurinformation oder Betrieb-Fahrspurwechselinfor- mation für die Fahrspurnutzung gefunden ist, die in Bezug auf die Betrieb-Ortsinformation und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation zu einer in den Referenzdaten enthaltenen Referenz-Fahrspurinformation oder Referenz-Fahrspurwechselinformation unter Berücksichtigung der in den Refe- renzdaten enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen sowie der gegebenenfalls zusätzlich vorhandenen Metainformationen korrespondiert .
Das Grundprinzip der Erfindung ist es dabei, auf Basis von Positionsdaten und dem Abgleich von Umgebungsbildern, durch Auswertung von bereits existierenden Infrastrukturkomponenten, und Initialisierungsinformationen die befahrene Fahrspur automatisch zu erkennen. Die automatische Fahrspurerkennung lässt sich in vorteilhaf¬ ter Weise zumindest teilweise durch folgende Schritten errei¬ chen :
Zunächst werden auf Erprobungsfahrten bzw. Sonderfahrten oder durch andere geeignete Verfahren Bilder von Weichen auf der Strecke und von für eine Fahrspur spezifischen Bildern, auf den Schienenfahrzeuge automatisiert fahren sollen, erfasst. Dazu gehören idealerweise Bilder mit unterschiedlichen Weichenständen, ggf. kann aber auch schon ein Weichenstand ausreichen. Für diese Bilder wird die genaue Position des Auf¬ nahmegeräts und ggf. der Winkel des Aufnahmegeräts relativ zum Fahrzeug und in der Folge relativ zur Fahrspur erfasst. Diese Bilder werden dann von menschlichen Experten bewertet und die genaue Position der Weiche im Bild sowie deren Zu¬ stand wird markiert. Für Bilder, die Rückschluss auf die be¬ fahrene Fahrspur geben sollen, wird durch einen menschlichen Experten markiert, welche Fahrspur befahren wird. Diese manu- eilen Tätigkeiten können ggf. durch Bildanalysealgorithmen zur Detektion von Weichen im Bild oder durch Abgleich mit Streckenmetadaten ersetzt werden.
Zusätzlich können Metadaten wie z.B. der Typ der Weiche er- fasst werden. Für den jeweiligen Typ der Weiche können ggf. noch kalibrierte Bilder von den unterschiedlichen Zuständen der Weiche erfasst werden (z.B. in einem speziellen Bildlabor) . Die Aufnahmen entlang der Strecke, der Markierung und Bewertung durch menschliche Experten sowie ggf. weitere Meta- daten sowie ggf. kalibrierte Bilder werden in einer Bildda¬ tenbank auf dem Schienenfahrzeug abgelegt.
Während des Betriebs bestimmt das Bahnfahrzeug auf Basis ei¬ ner Positionsbestimmungskomponente die aktuelle Position des Fahrzeugs. Diese Positionsbestimmungskomponente wird als ge¬ geben angenommen. Auf Basis dieser Positionsinformation bestimmt das Bahnfahrzeug mit Hilfe einer "kontinuierlichen Fahrspurerkennungskomponente", die auf Basis von Bildab- gleichverfahren die befahrene Fahrspur erkennt, welche Fahrspur gerade befahren wird. Sollte diese Information nicht auf Basis von Umgebungsbildern bestimmt werden können, z.B. weil in Kopfbahnhöfen die Umgebungsbilder nicht hinreichend Infor- mation zur Bestimmung der Fahrspur liefern, kann eine Initialisierungskomponente zur Hilfe genommen werden, die die zu¬ letzt befahrene Fahrspur und die Position speichert (bei der aller ersten Inbetriebnahme des Zuges kann die Fahrspurinformation manuell eingegeben werden) .
Durch die stetige Fahrspurbestimmung durch die "kontinuierliche Fahrspurerkennungskomponente" wird sichergestellt, dass keine abnormen Betriebsvorgänge (Umsetzen des Fahrzeugs durch einen Kran; unerwartetes Löschen von Systemspeichern durch Überspannungen) zu einer Fehlbeurteilung der Fahrspur führen. (Theoretisch ist es aber nicht notwendig, kontinuierlich die Fahrspur zu erkennen) .
Neben der kontinuierlichen Fahrspurerkennung, kann eine "ereignisgesteuerte Fahrspurerkennungskomponente" dazu einge- setzt werden, Informationen aus der Infrastruktur auszuwerten und so ebenfalls die Fahrspur zu erkennen (z.B. Telegrammübertragung durch eine Balise oder Erkennen der Erschütterung durch Überfahren einer Weiche und anschließende Bildanalyse) . Auf Basis der Initialisierungskomponente, der "kontinuierli¬ chen Fahrspurerfassungskomponente" und der "ereignisgesteuer¬ ten Fahrspurerkennungskomponente" kann die Fahrspur sicher erkannt werden. Für die zeitnahe Erkennung der Fahrspur und darüber hinaus der Erkennung der als nächstes befahrenen Fahrspur wird eine Komponente zur Fahrspurwechselanalyse ein¬ gesetzt. Auf Basis von Positions-, Fahrspur und Streckendaten weiß die Fahrspurinformationskomponente, wann während des Be¬ triebs als Nächstes eine Weiche überfahren wird. Mit dieser Information kann die Komponente zur Fahrspurwechselanalyse angesteuert werden, die dann ein Bild von der vorausliegenden Weiche aufnimmt und anhand des Vergleichs des Bilds mit vor¬ handenen Weichenaufnahmen erkennt, auf welche Fahrspur die Weiche als Nächstes leitet. Damit kann eben auch die als nächste befahrene Fahrspur erkannt werden.
Sowohl für die kontinuierliche Erkennung der Fahrspur als auch für die Erkennung von Fahrspurwechseln werden Positionsdaten verwendet, um zu bestimmen, wann über eine Bildakquisi- tionskomponente Aufnahme von der Umgebung abgegriffen werden müssen. Die Bildakquisitionskomponente nimmt dann mehrere Bilder von der Umgebung und der Fahrspurinfrastruktur in en- gen zeitlichen Abstand auf und gibt diese an die Positions¬ ausgleichskomponente weiter. Diese berechnet bei Bedarf einen Positionsausgleich der aufgenommen Bilder auf Basis der Positionsdaten, d.h. Bilder werden ggf. etwas verzerrt. Diese Bilder werden dann an die Bildabgleichkomponente gegeben, die auf Basis des vorhandenen Bildmaterials, dessen Bewertung,
Metadaten und Kalibrierungsbilder den Zustand der Weiche oder die befahrene Fahrspur erkennt. Auf Basis der so erkannten Fahrspur oder des Fahrspurwechsels können dann unter Kenntnis des fahrtechnischen Regelwerks und der Fahrzeugfähigkeiten entsprechende Fahraktionen automatisch berechnet werden, die dem Triebfahrzeugführer als Empfehlungen angezeigt werden, ggf. zur Validierung der Fahrbefehle des Triebfahrzeugführers eingesetzt werden können oder zur automatischen Umsetzung durch ein automatisches Fahrsystem weitergegeben werden kön- nen.
Durch den vorstehend skizzierten intelligenten Abgleich von Strecken-, Gleis-, Positions- und Kameradaten kann erreicht werden, dass:
- die befahrene Fahrspur ohne aufwändige Infrastrukturinves¬ titionen zuverlässig automatisch erkannt wird;
- die als nächstes befahrene Fahrspur automatisch erkannt wird noch bevor es befahren wird;
- das System im Laufe der Zeit immer besser und zuverlässiger arbeitet;
- die befahrene/als nächstes befahrene Fahrspur bei ungünsti¬ gen Sichtbedingungen zuverlässiger erkannt werden kann als durch Triebfahrzeugführer; - Triebfahrzeugführer nicht mehr für das Erkennen des befahrenen Gleises benötigt werden, so dass unabhängig von deren Verfügbarkeit die befahrene Fahrspur erkannt werden kann. In einer hierfür vorgesehenen Fahrspurerkennungsvorrichtung sind dazu vorzugsweise folgende Komponenten/Module enthalten:
1. Eine als Fahrspurinformationskomponente ausgebildete Be- rechnungs-/AusWerteeinrichtung :
Diese Einrichtung hält Information über eine befahrene Fahrspur vor. Berechnet auf Basis von Positions- und Streckenda¬ ten, wann eine Fahrspurwechselanalyse vorgenommen werden muss .
Wertet neue Fahrspurinformationen einer kontinuierlichen Fahrspurerkennung, einer ereignisgesteuerten Fahrspurerkennung und einer Fahrspurwechselanalyse aus.
2. Eine Initialisierungskomponente ausgebildete Initialisie¬ rungseinrichtung :
Die Einrichtung speichert die zuletzt befahrene Fahrspur und die Position. Muss vor der ersten Radumdrehung eingeschaltet werden. Erkennt Bewegungen des Fahrzeugs im abgerüsteten Zustand, z.B. durch Bewegung einer Rangierlok im Fall eines Schienenverkehrssystems .
Diese Komponente kann entfallen, wenn beim Einschalten des Bahnfahrzeuges sofort die kontinuierliche Fahrspurerkennung angewendet werden kann. 3. Eine als ereignisgesteuerte Fahrspurvalidierungskomponente ausgebildete Erkennungseinrichtung zum ereignisgesteuerten Erkennen von Fahrspuren:
Die Einrichtung wertet durch eine Infrastrukturelementerken- nungskomponente erkannte Infrastrukturelemente aus, die aktiv Informationen übertragen (Balisen) , oder passiv erkannt werden (Erschütterungen durch eine Weiche) . Wendet gegebenenfalls ein Bild-basiertes Fahrspurerkennungsverfahren der kontinuierlichen Fahrspurerkennung an, wenn Infrastrukturelemen- te nicht hinreichend Information zur Erkennung des Gleises geben .
4. Eine als Infrastrukturelementerkennungskomponente ausge- bildete Informations-Registriereinrichtung :
Nimmt Auswertungen vor z.B. von
a. Balisen durch Datenübertragung
b. Weichen durch spezifische Erschütterung 5. Eine als kontinuierliche Fahrspurerkennungskomponente aus¬ gebildete Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren:
- Die Einrichtung erkennt auf Basis von Umgebungs- und Gleis¬ bildern die befahrene Fahrspur.
- Die Einrichtung ändert zur Optimierung die Erkennungsintervalle abhängig von Positions- und Geschwindigkeitsdaten, z.B. ist es bei Tempo 200 nicht notwendig, kontinuierlich, um die Fahrspur zu erkennen.
a. In Variante 1 werden einfach nur Ähnlichkeitsmaße über die Bilder je nach befahrbarer Fahrspur berechnet. Für ein konkretes Bild kann dann bestimmt werden, ob es ähnlich zu einem von einer Fahrspur 1 aufgenommenen Bild ist oder zu einem von einer Fahrspur 2 aufgenommen Bild.
b. In Variante 2 werden die Fahrspuren, z.B. Schienen, durch Kantenerkennungsalgorithmen im Bild erkannt und mit Streckeninformationen abgeglichen.
6. Eine als Fahrspurwechselanalysekomponente ausgebildete Er¬ kennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren:
Die Einrichtung wertet die Bilder einer vorausliegenden Weiche aus und gleicht dies mit Bildern von den möglichen Wei¬ chenstellungen ab. Erkennt so, welche Fahrspur als nächstes befahren wird.
7. Eine als Strecken- & Fahrzeugdatenbank ausgebildete Speichereinrichtung : Die Einrichtung beinhaltet Informationen über die Anzahl der Fahrspuren, die parallel verlegt sind, Positionsdaten von Weichen, aber auch Informationen über die Montage der benutzten Kameras (Bildakquisitionskomponenten) .
8. Eine als Positionsbestimmungskomponente ausgebildete Posi¬ tionsbestimmungseinrichtung :
Die Einrichtung bestimmt die geografische Position des Fahr¬ zeugs in herkömmlicher Weise.
9. Eine Positionsausgleichskomponente ausgebildete Positions¬ ausgleichseinrichtung :
Die Einrichtung bestimmt eventuell notwendige Verzerrungen des Bildmaterials, falls das vorhandene Bildmaterial der Bilddatenbank nicht exakt an der gleichen Stelle aufgenommen wurde wie die zur Fahrt aufgenommenen Bilder.
10. Eine als Bildaufzeichnungsgerät oder Bildakquisitionskom- ponente ausgebildete Erfassungseinrichtung:
Die Einrichtung enthält eine gewöhnliche Videokamera, Infra¬ rotkamera, Wärmebildkamera oder ein ähnliches Gerät, das Bildmaterial der Umgebung aufnehmen kann. Vorzugsweise schwenkbar ausgebildet, um den Winkel des Aufnahmegeräts zur Fahrspur ausgleichen zu können. Im Hinblick auf die Sicherheitsrelevanz der Bildakquisitionskomponente sollte diese re¬ dundant vorhanden sein, um bei Beschädigung, Ausfall oder Verschmutzung den Betrieb zumindest eingeschränkt zu ermögli¬ chen. Zudem wäre es denkbar zwei oder mehrere dieser Komponenten parallel arbeiten zu lassen, um die Konfidenz der gewonnen Daten zu erhöhen.
11. Eine als Bildabgleichkomponente für die Fahrspurerkennung ausgebildete Positionsabgleicheinrichtung :
(Variante 1, siehe Punkt 5) : Die Einrichtung vergleicht die während einer Fahrt aufgenommen Bilder mit den durch Experten markierten und bewerteten Bildern, ggf. weiteren Metadaten und Kalibrierungsbildern, um die befahrene Fahrspur erkennen zu können. Dabei wird die Markierung der Experten verwendet, um den relevanten Bildausschnitt möglichst genau festzulegen und auch zwischen relevanten und irrelevanten Bildanteilen unterscheiden zu können. Für den Farbabgleich werden ggf. markante Bildelemente in der Umgebung des Signals wie weiße Schilder verwendet.
(Variante 2, siehe Punkt 5) : Die Einrichtung wertet aus, wie viele Fahrspuren, z.B. Schienen, in einem während der Fahrt aufgenommen Bild zu sehen sind und bestimmt durch Abgleich mit Streckenmetadaten die aktuell befahrene Fahrspur.
12. Eine als Bildabgleichkomponente für die Weichenanalyse ausgebildete Positionsabgleicheinrichtung :
Die Einrichtung vergleicht die während der Fahrt aufgenommen Bilder mit den durch Experten markierten und bewerteten Bildern, ggf. weiteren Metadaten und Kalibrierungsbildern, um die Stellung der Weiche erkennen zu können. Ansonsten analog zu Punkt 11. 13. Eine als Bilddatenbank ausgebildete Speichereinrichtung: Die Einrichtung enthält die Streckenbilder, die genaue Posi¬ tion deren Aufnahme, ggf. den Winkel der Aufnahme, Metadaten wie den Typ der Weiche sowie ggf. Kalibrierungsbilder. Diese werden wie folgt erfasst.
a. Statisch
Zunächst statisch in Erprobungsfahrten oder durch gezielte Aufnahmen durch Aufnahmepersonal.
In einer Erweiterung:
b. Dynamisch
Das Bildmaterial in der Datenbank wird regelmäßig durch die während der Fahrten neu aufgenommenen Bilder ergänzt.
Als Erweiterung der Fahrspurerkennungsvorrichtung können da- rüber hinaus vorzugsweise noch folgende Komponenten/Module enthalten sein: a. Eine Korrekturkomponente für die Erfassungseinrichtung, die in die Auswertung des Bildmaterials Wetter- und Hellig¬ keitsdaten mit einbezieht. b. Eine Brennweiteveränderungskomponente für die Erfassungs¬ einrichtung, die in Abhängigkeit vom Abstand zur Weiche oder in Abhängigkeit von der Position den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die Auswertung des Bildes optimal zu unterstüt¬ zen. Damit kann nicht nur der Abstand zum Weiche berücksich- tigt werden, sonder auch unterschiedliche Aufnahmesituatio- nen. Zum Beispiel können dann sowohl Aufnahmesituationen auf freier 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. c. Eine Beleuchtungskomponente für die Erfassungseinrichtung, beispielsweise ein Scheinwerfer der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, durch welche sich die Qualität des von der Bildakquisitionskomponente bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert . d. Eine landseitige Auswertestation, die vorzugsweise über Mobilfunk angebunden ist, und Bilder entgegennimmt, für die eine Auswertung nur mit hohem Unsicherheitsfaktor möglich ist .
Diese Bilder können dann von einem menschlichen Experten ausgewertet werden und diese Information kann dann wiederum in die Bilddatenbank des Bahnfahrzeugs zurückgespeist werden.
1. Bei hinreichender Kommunikationsbandbreite und Verfügbar¬ keit menschlicher Experten kann dies sogar in Echtzeit erfolgen derart, dass das Ergebnis der Auswertung zur Steuerung des Zuges verwendet werden kann.
2. Über die landseitige Auswertestation kann darüber hinaus das Bildmaterial von Bahnfahrzeugen einer Fahrzeugflotte oder mehrerer Flotten abgeglichen und verteilt werden. e. Ein mobiles Gerät eines Zugführers oder vergleichbaren Bahnbediensteten, der zwecks Passagierabfertigung ohnehin auf dem Bahnfahrzeug mitfährt und ähnlich wie unter d) Bilder mit einem hohen Unsicherheitsfaktor bewertet.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Fahrspurerkennungs¬ vorrichtung 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 bis 5. Diese zeigen:
FIGUR 1 in einem Referenzbetrieb die Erfassung von ortsbezo¬ genen Referenz-Informationen bezüglich geografischer Umgebung und Nutzung von Fahrspuren im Bahnverkehr auf einer abschnittsweise dargestellten Bahnstrecke eines Bahnnetzes durch eine Fahrspurerkennungsvorrichtung in einem Bahnfahrzeug in Bezug auf eine bestimmte geografische Position des Bahnfahrzeugs auf der Bahnstrecke,
FIGUR 2 ausgehend von der FIGUR 1 in einem Fahrspurerken- nungsbetrieb des Bahnfahrzeugs auf dem Abschnitt der Bahn¬ strecke des Bahnnetzes zu einer bestimmten Ortskoordinate des Bahnfahrzeuges auf dieser Bahnstrecke die Erfassung einer Be¬ trieb-Ortsinformation in Bezug auf die geografische Umgebung und einer Betrieb-Fahrspurinformation oder Betrieb-Fahrspur- Wechselinformation in Bezug auf die Bahnverkehr-Fahrspurnut¬ zung durch die Fahrspurerkennungsvorrichtung in dem Bahnfahrzeug,
FIGUR 3 den prinzipiellen Aufbau der Fahrspurerkennungsvor- richtung zum Erkennen von Fahrspuren bedingt oder nicht bedingt durch einen Fahrspurwechsel aufgrund der erfassten Re¬ ferenz-Informationen im Referenzbetrieb gemäß der FIGUR 1 und der erfassten Betrieb-Informationen im Fahrspur- /Gleiserkennungsbetrieb gemäß der FIGUR 2,
FIGUR 4 den prinzipiellen Aufbau einer Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren wie sie in der Fahrspurerkennungsvorrichtung gemäß der FIGUR 3 enthalten ist,
FIGUR 5 den prinzipiellen Aufbau einer Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren wie sie in der Fahrspurerkennungsvorrichtung gemäß der FIGUR 3 enthalten ist.
FIGUR 1 zeigt ein Bahnverkehr BVK, bei dem in einem Referenz- betrieb ortsbezogen in Form von Referenz-Ortsinformationen
ROI und fahrspurspezifischen Referenz-Informationen RFI, RFWI in Bezug auf geografische Umgebung, z.B. gemäß der Darstel¬ lung in der FIGUR 1 bezüglich eines Bahnhofsbereichs mit ei¬ nem typischen Bahnnetz BNE und üblicher Bahninfrastruktur in Gestalt von Weichen WCH, eines Bahnsteigs BSG, einem Bahn¬ hofsgebäude BHG etc., und Fahrspurnutzung von einem Bahnfahrzeug BFZ aus, das entlang einer abschnittsweise dargestellten Bahnstrecke BST des Bahnnetzes BNE auf Fahrspuren FS, FSW un¬ terwegs ist, durch eine Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV er- fassbar sind bzw. erfasst werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bahnverkehr BVK um einen Schienenverkehr SVK, bei dem in einem Referenzbetrieb ortsbezogen in Form der Refe- renz-Ortsinformationen ROI und von gleisspezifischen Referenz-Informationen RGI, RGWI in Bezug auf geografische Umge¬ bung, z.B. gemäß der Darstellung in der FIGUR 1 bezüglich eines Bahnhofsbereichs mit einem typischen Schienennetz SNE und üblicher Bahninfrastruktur in Gestalt der Weichen WCH, des Bahnsteigs BSG, des Bahnhofsgebäude BHG etc., und Gleis¬ nutzung von einem Schienenfahrzeug SFZ aus, das entlang ei¬ ner abschnittsweise dargestellten Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE auf Gleisen GL, GLW unterwegs ist, durch eine Gleiserkennungsvorrichtung GEV erfassbar sind bzw. er- fasst werden.
Die Erfassung der Referenz-Informationen kann z.B. durch Sonderfahrten mit dem Schienenfahrzeug passieren. Die orts¬ bezogenen Referenz-Informationen können aber auch auf andere Art und Weise als durch Sonderfahrten generiert werden. So z.B. durch entsprechend geeignete schienenfahrzeugunabhängige Aufzeichnungsverfahren oder aufgrund gezielter Erfassung der geografischen Umgebung und der Gleisnutzung durch das Personal des Schienenfahrzeugs auf der der Schienenstrecke in dem Schienennetz (manuelle Erfassung) .
An die Stelle des dargestellten Schienenverkehrs SVK mit dem auf der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE fahrenden Schienenfahrzeugs SFZ ist auch hier wieder aufgrund der ein¬ gangs geführten Diskussion auch jedes andere x-beliebige kurz- oder langstreckenbasierte Bahnverkehrssystem als wei¬ teres Ausführungsbeispiel der Erfindung denk- und vorstell- bar. So käme ebenso z.B. ein Magnetschwebebahn-Verkehrs¬ system (Stw.: Transrapid, Maglev etc.) mit einer entspre¬ chend vergleichbaren Infrastruktur, bestehend aus Bahnnetz, Bahnstrecke und Bahnfahrzeug, in Frage. 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 Erfassung der Referenz- Informationen die Gleiserkennungsvorrichtung GEV untergebracht. Die Gleiserkennungsvorrichtung GEV beinhaltet hierfür eine Erfassungseinrichtung EFE, die vorzugsweise als Bildaufzeichnungsgerät BAZG, z.B. als gewöhnliche Videokame¬ ra, Lasersensor, Wärmebildkamera, Radar-Einrichtung, Infra- rotkamera etc., ausgebildet ist und wegen Akquirierung von Bildern auch als Bildakquisitionsgerät bezeichnet wird. Darüber hinaus ist es für den Referenzbetrieb - unabhängig davon, ob in dem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ die Erfassungseinrichtung EFE oder das Bildaufzeichnungsgerät BAZG untergebracht ist - von Vorteil, wenn mehr als eine Erfassungseinrichtung EFE bzw. ein Bildaufzeichnungsgerät BAZG eingesetzt wird. Dadurch kann, wenn z.B. eine Erfas¬ sungseinrichtung EFE bzw. ein Bildaufzeichnungsgerät BAZG durch Beschädigung oder Verschmutzung ausfällt, die Erfassung der Referenz-Informationen und auf jeden Fall fortge- setzt werden. Zudem ist es möglich, dass bei einem paralle¬ len Betrieb von z.B. zwei Erfassungseinrichtungen EFE bzw. Bildaufzeichnungsgeräten BAZG die Konfidenz der erfassten Referenz-Informationen zu erhöhen. Mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG sind/werden, wenn für das auf dem Gleis GL fahrende Schienenfahrzeug SFZ kein durch eine Weiche WCH bedingter Gleiswechsel GLW ansteht, von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, z.B. aus der Perspektive des Triebwagenführers FZF in dem Triebführerstand TFS des Triebwagens TRW und/oder aus einer ortsfesten, gleisobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, die Referenz-Ortsinformationen ROI und Referenz- Gleisinformationen RGI erfassbar/erfasst . Steht hingegen für das auf dem Gleis GL fahrende Schienen¬ fahrzeug SFZ ein durch eine Weiche WCH bedingter Gleiswechsel GLW an, so sind/werden die Referenz-Ortsinformationen ROI und Referenz-Gleiswechselinformationen RGWI erfassbar/erfasst . Nach diesem Gleiswechsel GLW fährt das Schienenfahrzeug SFZ nicht mehr auf dem Gleis GL, sondern auf einem Gleis GLW. Auf diesem Gleis GLW sind/werden dann wieder mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG von dem Schienenfahrzeug SFZ aus die Referenz-Ortsinformationen ROI und die Referenz-Gleisinformationen RGI erfassbar/erfasst .
Allgemeiner formuliert: Mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG sind/werden, wenn für das auf der Fahrspur FS fahrende Bahnfahrzeug BFZ kein durch eine Weiche WCH bedingter Fahrspurwechsel FSW ansteht, von dem Bahnfahrzeug BFZ aus, z.B. aus der Perspektive des Trieb¬ wagenführers FZF in dem Triebführerstand TFS des Triebwagens TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Po- sition im oder am Fahrzeug BFZ, die Referenz-Ortsinformati¬ onen ROI und Referenz-Fahrspurinformationen RFI erfass- bar/erfasst .
Steht hingegen für das auf der Fahrspur FS fahrende Bahnfahr- zeug BFZ ein durch eine Weiche WCH bedingter Fahrspurwechsel FSW an, so sind/werden die Referenz-Ortsinformationen ROI und Referenz-Fahrspurwechselinformationen RFWI erfassbar/erfasst . Nach diesem Fahrspurwechsel FSW fährt das Bahnfahrzeug BFZ nicht mehr auf der Fahrspur FS, sondern auf einer Fahrspur FSW. Auf dieser Fahrspur FSW sind/werden dann wieder mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG von dem Bahnfahrzeug BFZ aus die Referenz-Ortsinformati¬ onen ROI und die Referenz-Fahrspurinformationen RFI erfass- bar/erfasst .
In dem Triebwagens TRW des Schienenfahrzeugs SFZ gemäß des in der FIGUR 1 dargestellten Schienenverkehrssystems ist zu¬ sätzlich zu der Gleiserkennungsvorrichtung GEV mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG noch eine Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE untergebracht, mit der Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL erfasst werden und die zur Ansteuerung, wann die Radumdrehungen erfasst werden sollen, durch die Gleiserkennungsvorrichtung GEV mit dieser verbunden ist (vgl. auch FI- GUR 3 mit der dazugehörigen Beschreibung) .
FIGUR 2 zeigt ausgehend von der FIGUR 1 ein Bahnverkehr BVK, bei dem in einem Fahrspurerkennungsbetrieb ortsbezogen in Form von Betrieb-Ortsinformationen BOI und fahrspurspezifi- sehen Betrieb-Informationen BFI, BFWI in Bezug auf geografi- sche Umgebung, z.B. gemäß der Darstellung in der FIGUR 2 bezüglich des Bahnhofsbereichs mit dem typischen Bahnnetz BNE und der üblicher Bahninfrastruktur in Gestalt der Weichen WCH, des Bahnsteigs BSG, dem Bahnhofsgebäude BHG etc., von dem Bahnfahrzeug BFZ aus, das entlang der abschnittsweise dargestellten Bahnstrecke BST des Bahnnetzes BNE auf den Fahrspuren FS, FSW unterwegs ist, durch die Fahrspurerken- nungsvorrichtung FEV erfassbar sind bzw. erfasst werden.
Ortsbezogen für den Fahrspurerkennungsbetrieb bedeutet, dass für jeden x-beliebigen Ort auf der Bahnstrecke BST, auf der das Bahnfahrzeug BFZ bewegbar ist, eine Bahnortskoordinate BOK bestimmt werden kann, mit der die Position des Bahnfahr- zeugs BFZ hinreichend angebbar ist und zu der jeweils eine
Betrieb-Ortsinformation BOI und eine fahrspurspezifischen Betrieb-Informationen BFI, BFWI erfasst werden kann.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bahnverkehr BVK um einen Schienenverkehr SVK, bei dem in einem Gleiserkennungsbetrieb ortsbezogen in Form der Betrieb-Ortsinformationen BOI und von gleisspezifischen Betrieb-Informationen BGI, BGWI in Bezug auf geografische Umgebung, z.B. gemäß der Darstellung in der FIGUR 2 bezüglich des Bahnhofsbereichs mit dem typischen Schienennetz SNE und der üblicher Bahninfrastruktur in Gestalt der Weichen WCH, des Bahnsteigs BSG, dem Bahnhofsgebäude BHG etc., von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, das entlang der abschnittsweise dargestellten Schienenstrecke SST des Schienennetzes BNE auf den Gleisen FS, FSW unterwegs ist, durch die Gleiserkennungsvorrichtung GEV erfassbar sind bzw. erfasst werden.
Ortsbezogen für den Gleiserkennungsbetrieb bedeutet, dass für jeden x-beliebigen Ort auf der Schienenstrecke BST, auf der das Schienenfahrzeug SFZ bewegbar ist, eine Schienen- ortskoordinate SOK bestimmt werden kann, mit der die Positi¬ on des Schienenfahrzeugs SFZ hinreichend angebbar ist und zu der jeweils eine Betrieb-Ortsinformation BOI und eine gleis¬ spezifischen Betrieb-Informationen BGI, BGWI erfasst werden kann .
An die Stelle des dargestellten Schienenverkehrs SVK mit dem auf der Schienenstrecke SST des Schienennetzes SNE fahrenden Schienenfahrzeugs SFZ ist auch hier wieder aufgrund der ein- gangs geführten Diskussion auch jedes andere x-beliebige kurz- oder langstreckenbasierte Bahnverkehrssystem als wei¬ teres Ausführungsbeispiel der Erfindung denk- und vorstell¬ bar. So käme ebenso z.B. ein Magnetschwebebahn- Verkehrssystem (Stw.: Transrapid, Maglev etc.) mit einer entsprechend vergleichbaren Infrastruktur, bestehend aus Bahnnetz, Bahnstrecke und Bahnfahrzeug, in Frage.
In dem in der FIGUR 2 dargestellten Schienenverkehrssystem ist in einem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ mit dem Triebführerstand TFS und der integrierter Anzeigeeinrichtung AZE, in dem sich der Arbeitsplatz des Fahrzeugführers FZF befindet, für die Erfassung der Betrieb-Informati¬ onen die Gleiserkennungsvorrichtung GEV untergebracht. Die Gleiserkennungsvorrichtung GEV beinhaltet hierfür wieder die Erfassungseinrichtung EFE, die vorzugsweise als Bildauf¬ zeichnungsgerät BAZG, z.B. als gewöhnliche Videokamera, La¬ sersensor, Wärmebildkamera, Radar-Einrichtung, Infrarotkame¬ ra etc., ausgebildet ist und wegen Akquirierung von Bildern auch als Bildakquisitionsgerät bezeichnet wird.
Darüber hinaus ist es auch für den Gleisbetrieb - unabhängig davon, ob in dem Triebwagen TRW des Schienenfahrzeugs SFZ die Erfassungseinrichtung EFE oder das Bildaufzeichnungsge- rät BAZG untergebracht ist - von Vorteil, wenn mehr als eine Erfassungseinrichtung EFE bzw. ein Bildaufzeichnungsgerät BAZG eingesetzt wird. Dadurch kann, wenn z.B. eine Erfas¬ sungseinrichtung EFE bzw. ein Bildaufzeichnungsgerät BAZG durch Beschädigung oder Verschmutzung ausfällt, die Erfas- sung der Referenz-Informationen und auf jeden Fall fortgesetzt werden. Zudem ist es möglich, dass bei einem paralle¬ len Betrieb von z.B. zwei Erfassungseinrichtungen EFE bzw. Bildaufzeichnungsgeräten BAZG die Konfidenz der erfassten Betrieb-Informationen zu erhöhen.
Mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG sind/werden, wenn für das auf dem Gleis GL fahrende Schienenfahrzeug SFZ kein durch eine Weiche WCH bedingter Gleiswechsel GLW ansteht, von dem Schienenfahrzeug SFZ aus, z.B. aus der Perspektive des Triebwagenführers FZF in dem Triebführerstand TFS des Triebwagens TRW und/oder aus einer ortsfesten, gleisobservierenden Position im oder am Fahrzeug SFZ, für jede Schienenortskoordinate SOK eine Betrieb- Ortsinformation BOI und eine Betrieb-Gleisinformation BGI er- fassbar/erfasst.
Steht hingegen für das auf dem Gleis GL fahrende Schienen- fahrzeug SFZ ein durch eine Weiche WCH bedingter Gleiswechsel GLW an, so sind/werden für jede Schienenortskoordinate SOK eine Betrieb-Ortsinformation BOI und eine Betrieb-Gleiswechselinformation BGWI erfassbar/erfasst . Nach diesem Gleiswechsel GLW fährt das Schienenfahrzeug SFZ nicht mehr auf dem Gleis GL, sondern auf einem Gleis GLW. Auf diesem Gleis GLW sind/werden dann wieder mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG von dem Schienenfahrzeug SFZ aus für jede Schienenortskoordinate SOK eine Betrieb- Ortsinformation BOI und eine Betrieb-Gleisinformation BGI er- fassbar/erfasst .
Allgemeiner formuliert: Mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG sind/werden, wenn für das auf der Fahrspur FS fahrende Bahnfahrzeug BFZ kein durch eine Weiche WCH bedingter Fahrspurwechsel FSW ansteht, von dem Bahnfahrzeug BFZ aus, z.B. aus der Perspektive des Trieb¬ wagenführers FZF in dem Triebführerstand TFS des Triebwagens TRW und/oder aus einer ortsfesten, fahrspurobservierenden Position im oder am Fahrzeug BFZ, für jede Bahnortskoordinate BOK eine erste Betrieb-Ortsinformation BOI1 und eine Betrieb- Fahrspurinformation BFI erfassbar/erfasst .
Steht hingegen für das auf der Fahrspur FS fahrende Bahnfahrzeug BFZ ein durch eine Weiche WCH bedingter Fahrspurwechsel FSW an, so sind/werden für jede Bahnortskoordinate BOK eine zweite Betrieb-Ortsinformation BOI2 und eine Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI erfassbar/erfasst . Nach diesem Fahrspurwechsel FSW fährt das Bahnfahrzeug BFZ nicht mehr auf der Fahrspur FS, sondern auf einer Fahrspur FSW. Auf dieser Fahrspur FSW sind/werden dann wieder mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG von dem Bahnfahrzeug BFZ aus für jede Bahnortskoordinate BOK eine dritte Betrieb-Ortsinformation BOI3 und eine Betrieb- Fahrspurinformation BFI erfassbar/erfasst .
In dem Triebwagens TRW des Schienenfahrzeugs SFZ gemäß des in der FIGUR 2 dargestellten Schienenverkehrssystems ist auch wieder zusätzlich zu der Gleiserkennungsvorrichtung GEV mit der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG noch eine Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE untergebracht, mit der Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem Gleis GL erfasst werden und die zur Ansteuerung, wann die Radumdrehungen erfasst werden sollen, durch die Gleiserkennungsvorrichtung GEV mit dieser verbunden ist (vgl. auch FIGUR 3 mit der dazugehörigen Beschreibung) .
Wie jetzt vor diesem Hintergrund die eigentliche Fahrspurer- kennung im Bahnverkehr BVK bzw. die Gleiserkennung im Schienenverkehr SVK abläuft, wird nachfolgend anhand der FIGUREN 3 bis 5 beschreiben.
FIGUR 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Fahrspurerken- nungsvorrichtung FEV, GEV zum Erkennen von Fahrspuren FS, FSW, GL, GLW bedingt oder nicht bedingt durch einen Fahrspurwechsel FSW, GLW aufgrund der erfassten Referenz- Informationen ROI, RFI, RGI, RFWI, RGWI im Referenzbetrieb gemäß der FIGUR 1 und der erfassten Betrieb-Informationen BOI1, BOI2, BOI3, BFI, BGI, BFWI, BGWI im Fahrspurerkennungsbetrieb gemäß der FIGUR 2.
Zentrale Komponenten für diese Erkennung in der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV sind eine Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF und Er¬ kennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF . Das funktionale Zusammenwirken dieser beiden Komponenten mit den übrigen in der FIGFUR 3 darge- stellten Komponenten der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV wird unter Einbeziehung der FIGUREN 4 und 5 erläutert.
FIGUR 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Erkennungseinrich- tung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF ·
Ausgangspunkt für diese Fahrspurerkennung bildet dabei gemäß den Ausführungen zu den FIGUREN 1 und 2 die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG, die bzw. das die Referenz-Ortsinforma- tion ROI und die erste und dritte Betrieb-Ortsinformation
BOI1, BOI3 in Bezug auf die geografische Umgebung sowie die Referenz-Fahrspurinformationen RFI, RGI und die Betrieb- Fahrspurinformation BFI, BGI erfasst. Wie vorstehend bei der Erläuterung der FIGUREN 1 und 2 beschrieben, kann die Erfassung der Informationen im Referenzbetrieb vorzugsweise automatisch, aber auch manuell erfol¬ gen, während die Erfassung der Informationen im Fahrspurerkennungsbetrieb vorzugsweise immer automatisch erfolgt. Wäh- rend bei der manuellen Erfassung die Erfassungseinrichtung EFE bzw. das Bildaufzeichnungsgerät BAZG manuell aktiviert bzw. ausgelöst wird, bedarf es bei der automatischen Erfassung eines entsprechenden externen Anstoßes. Zu diesem Zweck weist die Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV eine Positionsbestimmungseinrichtung PBE auf, mit der die geografische Position des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ auf der befahrenen Bahnstrecke BST, SST bestimmt wird und die gemäß der FIGUR 3 mit der Erkennungseinrichtung zum kontinuierli- chen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF verbunden ist. Die Art und Weise wie die Position bestimmt wird, ist für Erläute¬ rung des Ausführungsbeispieles der Erfindung von untergeord¬ neter Bedeutung und kann in der allgemein bekannten, üblichen Weise erfolgen. So z.B. auf der Basis eines GPS- basierten Systems oder einer GPS-basierten Technologie.
Mit der Positionsbestimmungseinrichtung PBE kann somit, insbesondere im Fahrspurerkennungsbetrieb, für jeden x-beliebi- gen Ort auf der Bahnstrecke BST, SST, auf der das Bahnfahrzeug BFZ, SFZ bewegbar ist, die Bahnortskoordinate BOK, SOK bestimmt und dadurch die Position des Fahrzeugs hinreichend angeben werden.
Im Hinblick auf den vorstehend erwähnten Anstoß bzw. Trigger für die die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG wird von der der Positionsbestimmungseinrichtung PBE eine Bahnstreckeninformation BSI, insbesondere eine Schienenstreckeninformation SSI, generiert, die der die Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG zu dem genannten Zweck zuge¬ führt wird. Die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG weist hierzu eine Steuerschnittstelle STSS auf. Mit der Bahnstreckenin¬ formation BSI, SSI ist die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG derart steuerbar, dass diese
( i ) die Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 in Bezug auf die geografische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation BSI, SSI für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate BOK, SOK (bei der automatischen Erfassung im Fahrspurerkennungsbe¬ trieb; Option "I") oder
( ii ) die Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 in Bezug auf die geografische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation BSI, SSI für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate BOK, SOK bzw. die darin mitgeteilte Schienenortskoordinate SOK und die Referenz-Ortsinformation ROI in Bezug auf die geografische Umgebung und die Referenz-Fahrspurinformation RFI, RGI in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation BSI, SSI für die darin mitgeteilte geografische Position des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ erfasst (bei der automatischen Erfassung im Fahrspurerkennungsbetrieb und Referenzbetrieb; Option "I" und Op¬ tion "II") . Die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG ist vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass für die Bewertung der geografischen Umgebung und die Fahrspurnutzung im Erfassungskontext die ge- naue Position und/oder der Winkel der Erfassung der geografi- schen Umgebung und der Fahrspur berücksichtigt werden.
In der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG ist weiterhin eine Bearbeitungskomponente BKO enthalten, mit der die geografi- sche Umgebung und die Fahrspurnutzung im Erfassungskontext bewertet und insbesondere mit zusätzlichen Markierungen versehen wird. Die Bearbeitungskomponente BKO weist dazu bei¬ spielsweise eine in der FIGUR 3 nicht explizit dargestellte Benutzerschnittstelle auf, über die die erfassten Referenz- Informationen, z.B. die aufgenommenen Bilder, von menschlichen Experten, z.B. dem Fahrzeugführer, bewertet und die genaue Position der Fahrspur in dem aufgezeichneten Bild sowie deren Zustand markiert werden.
Als Ergebnis der im Erfassungskontext bewerteten und insbe¬ sondere mit zusätzlichen Markierungen versehenen geografi- sche Umgebung und Fahrspurnutzung liefert die Bearbeitungs¬ komponente BKO entsprechende ortsbezogene Kontext- und Hin- weisinformationen KHI .
Diese ortsbezogenen Kontext- und Hinweisinformationen KHI bilden zusammen mit den Referenz-Ortsinformationen ROI und den Referenz-Fahrspurinformationen RFI, RGI sowie gegebenen- falls für die Fahrspurerkennung hilfreichen und von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG bereitgestellten orts- und erfassungskontextbezogenen Metainformationen MI ortsbezogene Referenzdaten RDA, die für die Fahrspurerkennung in einer Speichereinrichtung SPE gespeichert werden.
Die Referenzdaten RDA werden vorzugsweise statisch in Sonderfahrten oder aufgrund gezielter Erfassung der geografischen Umgebung und der Fahrspurnutzung durch das Personal des Bahnfahrzeugs auf der Bahnstrecke in dem Bahnnetz erzeugt und ge- speichert. Die statische Erfassung der gespeicherten Refe¬ renzdaten RDA kann zudem in vorteilhafter Weise optimiert werden, indem diese statischen Daten dynamisch durch die jeweils erfasste Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 und die je- weils erfasste Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI ergänzt und gespeichert werden. In dieser Speichereinrichtung SPE sind ganz allgemein formuliert sämtliche für die Fahrspurerkennung benötigten Referenzdaten einschließlich der Metain- formationen sowie alle Bahnstruktur- und Bahninfrastrukturda¬ ten enthalten.
Als Ort für die Speicherung der Referenzdaten RDA ist die Speichereinrichtung SPE gemäß der Darstellung in der FIGUR 3 entweder (Option "A") außerhalb der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV, z.B. als Speicherdatenbank in dem Triebwagen oder in einer Daten-Cloud, der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF mit der darin enthaltenen Erfassungseinrichtung EFE, BAZG zugeordnet bzw. mit dieser verbindbar oder (Option "B") als Komponente der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV mit der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF und der darin enthaltenen Erfassungseinrichtung EFE, BAZG entsprechend verbunden.
Die Metainformationen MI werden von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG vorzugsweise optional bereitgestellt, um
Fahrspuren FS, FSW, GL, GLW besser und sicherer zu erkennen. Als zusätzliche Metainformation können z.B. kalibrierte Bil- der (z.B. aus einem speziellen Bildlabor) aus unterschiedlichen Perspektiven der jeweiligen Fahrspur herangezogen werden. Die Metainformationen MI sind ganz generell Informationen, die dem Wortsinn nach Merkmale oder Eigenschaften der erfassten Informationen und der im Erfassungskontext durch Bewertung gewonnenen Informationen betreffen, und sie geben an, wie die Art und Weise der Fahrspurnutzung durch generierte Kalibrierungsinformationen erfolgt.
Im Zuge des Ausführungsbeispiels der Erfindung enthält das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, als bevorzugte Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG vorzugsweise zur Verbesserung der Erfassung der Referenz-Ortsinformationen ROI und der Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 in Bezug auf die geo- grafische Umgebung sowie der Referenz-Fahrspurinformationen RFI, RGI und der Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI in Bezug auf die Fahrspurnutzung noch drei weitere Komponenten, eine Korrekturkomponente KOK, eine Brennweiteveränderungs¬ komponente BVK und eine Beleuchtungskomponente BLK.
Mit der Korrekturkomponente KOK werden bei der Auswertung des Bildmaterials Wetter- und Helligkeitsdaten mit einbezo¬ gen .
Mit der Brennweiteveränderungskomponente BVK wird in Abhän¬ gigkeit vom Abstand zum Signal der richtige Aufnahmewinkel gewählt, um so die mehrfache Auswertung der Fahrspur optimal zu unterstützen. Damit kann nicht nur der Abstand zur Fahrspur berücksichtigt werden, sondern auch unterschiedliche Aufnahmesituationen . Zum Beispiel können dann sowohl Aufnah- mesituationen auf freier 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.
Mit der Beleuchtungskomponente BLK, die beispielsweise als ein Scheinwerfer ausgebildet ist, der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, wird die Quali¬ tät des von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.
Nachdem vorstehend bei der Beschreibung der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF gemäß der FIGUR 3 unter Berücksichtigung der Ausführungen zu den FIGUREN 1 und 2 deren Funktionsweise in Bezug auf den Fahrspurerkennungsbetrieb einleitend und in Bezug auf den Referenzbetrieb im Detail erläutert worden ist, soll im fol¬ genden beschrieben werden, wie im Fahrspurerkennungsbetrieb der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF die Fahrspurerkennung aufgrund der von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG erfassten Betrieb- Informationen BOI1, BOI3, BFI, BGI im Detail abläuft.
Die von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG auf der Basis der von der Positionsbestimmungseinrichtung PBE bestimmten Betrieb-Ortskoordinate BOK, SOK erfassten - vorzugsweise in Form von mehreren in engem zeitlichen Abstand von der geogra- fischen Umgebung und der Fahrspurnutzung aufgenommenen Bildern - Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 und Betrieb- Fahrspurinformation BFI, BGI werden zusammen mit der Betrieb- Ortskoordinate BOK, SOK einer Positionsausgleicheinrichtung PAUE zugeführt. Die Positionsausgleicheinrichtung PAUE, die für die Fahrspurerkennung einer Positionsabgleicheinrichtung PAE, in der für die Fahrspurerkennung ein Informationsab- gleich zwischen den Betrieb-Informationen und den ortsbezogenen Referenz-Informationen durchgeführt wird, vorgeschaltet ist, verändert vorzugsweise die für die bestimmte Bahnortsko¬ ordinate BOK, SOK von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG er- fasste Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 zum Ausgleich der Erfassungsungenauigkeit von Referenz-Ortsinformation ROI und Betrieb-Ortsinformation BOI für den Informationsabgleich . Die in der Positionsausgleicheinrichtung PAUE vorgenommene Veränderung wird dabei durch technische Verzerrungsmaßnahmen herbeigeführt .
In Bezug auf die von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG gelei¬ ferten Bilder bedeutet dies, dass eventuell notwendige Ver¬ zerrungen des Bildmaterials bestimmt werden, falls das vor¬ handene Bildmaterial der Bilddatenbank, die vorstehend ge- nannten Speichereinrichtung SPE, nicht exakt an der gleichen Stelle aufgenommen wurde wie die bei der Sonderfahrt aufge¬ nommenen Bilder. Es wird somit bei Bedarf ein Positionsaus¬ gleich der aufgenommen Bildern auf Basis der Positionsinformationen berechnet, d.h. die Bilder werden gegebenenfalls etwas verzerrt.
Die veränderte Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 und die Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI werden dann für den be- reits erwähnten Informationsabgleich an die Positionsabgleicheinrichtung PAE gegeben bzw. an diese weitergeleitet. In dieser Positionsabgleicheinrichtung PAE werden dann die beiden Betrieb-Informationen, die vorzugsweise veränderte Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 und die Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI, mit den in der Speichereinrichtung SPE gespeicherten ortsbezogenen Referenzdaten RDA abgeglichen. Dieser Abgleich erfolgt dergestalt, dass die Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 mit den Referenz-Ortsinformationen ROI und die Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI mit den Referenz-Fahrspurinformationen RFI, RGI in Bezug auf die Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 und der dazu korrespondie¬ renden Referenz-Ortsinformation ROI derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten RDA abgeglichen werden, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI für die Fahrspurerkennung, bei der für die jeweils bestimmte Bahnortskoordinate BOK, SOK eine von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ benutzte Fahrspur FS, GL und/oder eine von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ bedingt durch einen Fahrspurwechsel FSW, GLW be- nutzte Fahrspur FSW, GLW zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurinformation BFI, BGI in Bezug auf die Betrieb-Ortsinformation BOI1, BOI3 und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation ROI zu einer in den Referenzdaten RDA enthaltenen Referenz-Fahrspurinformation RFI, RGI unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten RDA enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen KHI bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen KHI und der Metainformationen MI korrespondiert. Die Positionsabgleicheinrichtung PAE ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass der Informationsabgleich für die Erkennung der Fahrspuren FS, FSW, GL, GLW kontinuierlich durchgeführt wird. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Positionsab¬ gleicheinrichtung PAE derart ausgebildet ist, dass der Infor- mationsabgleich für die Erkennung der Fahrspuren FS, GL, FSW, GLW in Erkennungsintervallen durchgeführt wird, bei dem für die festzustellende Korrespondenz eine Ähnlichkeitsmaß zwi¬ schen zwei im Betrieb erfassten Betrieb-Fahrspurinformationen BFI, BGI in Bezug auf mindestens zwei dabei mit erfassten Be¬ trieb-Ortsinformationen BOI berechnet wird oder im Zuge einer bildlichen Erfassung der im Betrieb erfassten Betrieb- Fahrspurinformationen BFI, BGI in Bezug auf mindestens zwei dabei mit erfassten Betrieb-Ortsinformationen BOI mit Hilfe von Kantenerkennungsalgorithmen der Verlauf der von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ benutzten Fahrspur FS, GL, FSW, GLW durch einen sich im erfassten Bild ändernden Bildanteils der Fahrspur FS, GL, FSW, GLW zum erfassten Gesamtbild erkannt und mit in den Metainformationen MI enthaltenen bahnstreckenbezogenen Daten abgeglichen wird.
In Bezug auf die von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG gelei¬ ferten Bilder bedeutet dies, dass die während der regulären Betriebsfahrt aufgenommen Bilder mit den bewerteten, z.B. durch den Experten bzw. den Fahrzeugführer, und markierten Bildern sowie den gegebenenfalls weiteren Metadaten und Kalibrierungsbildern abgeglichen werden, um die von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ benutzte Fahrspur FS, GL, FSW, GLW erkennen zu können. Dabei wird die Markierung verwendet, um den relevanten Bildausschnitt möglichst genau festzulegen und auch zwischen relevanten und irrelevanten Fahrspuren (z.B. Fahrspur einer Nebenstrecke) unterscheiden zu können. Für den Farbabgleich werden gegebenenfalls markante Bildelemente in der Umgebung der Fahrspur wie weiße Schilder verwendet.
Ist auf diese Weise die von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ be- nutzte Fahrspur FS, GL, FSW, GLW erkannt, so wird von der die Positionsabgleicheinrichtung PAE in der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF eine die erkannte Fahrspur FS, GL repräsentierende erste Fahrspurinformation FSH erzeugt.
Diese erste Fahrspurinformation FSH wird gemäß der Darstel¬ lung in der FIGUR 3 von der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF an eine Berech- nungs-/Auswerteeinrichtung BAWE in der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV übermittelt.
Was mit der ersten Fahrspurinformation FSH in der Berech- nungs-/Auswerteeinrichtung BAWE der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV weiter passiert, wird im Zusammenhang mit der weiteren Beschreibung der FIGUR 3 nach der folgenden Beschreibung der FIGUR 5 erläutert.
FIGUR 5 den prinzipiellen Aufbau einer Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF .
Ausgangspunkt für diese fahrspurwechselbedingte Fahrspurer¬ kennung bildet dabei gemäß den Ausführungen zu den FIGUREN 1 und 2 die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG, die bzw. das die Referenz-Ortsinformation ROI und die zweite Betrieb-Ortsinformation BOI2 in Bezug auf die geografische Umgebung sowie die Referenz-Fahrspurwechselinformationen RFWI, RGWI und die Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI erfasst.
Wie vorstehend bei der Erläuterung der FIGUREN 1 und 2 beschrieben, kann die Erfassung der Informationen im Referenzbetrieb vorzugsweise automatisch, aber auch manuell erfol¬ gen, während die Erfassung der Informationen im fahrspur- wechselbedingten Fahrspurerkennungsbetrieb vorzugsweise im¬ mer automatisch erfolgt. Während bei der manuellen Erfassung die Erfassungseinrichtung EFE bzw. das Bildaufzeichnungsgerät BAZG manuell aktiviert bzw. ausgelöst wird, bedarf es bei der automatischen Erfassung eines entsprechenden externen Anstoßes.
Zu diesem Zweck weist die Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV die Positionsbestimmungseinrichtung PBE auf, mit der die geografische Position des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ auf der be¬ fahrenen Bahnstrecke BST, SST bestimmt wird und die gemäß der FIGUR 3 die mittelbar über die Berechnungs-/Auswerte- einrichtung BAWE mit der Erkennungseinrichtung zum fahrspur- wechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF verbunden ist. Die Art und Weise wie die Position bestimmt wird, ist für Erläuterung des Ausführungsbeispieles der Erfindung von untergeordneter Bedeutung und kann in der allgemein bekannten, üblichen Weise erfolgen. So z.B. auf der Basis eines GPS-basierten Systems oder einer GPS-basierten Technologie.
Mit der Positionsbestimmungseinrichtung PBE kann somit, insbesondere im Fahrspurerkennungsbetrieb, für jeden x-beliebi¬ gen Ort auf der Bahnstrecke BST, SST, auf der das Bahnfahr- zeug BFZ, SFZ bewegbar ist, die Bahnortskoordinate BOK, SOK bestimmt und dadurch die Position des Fahrzeugs hinreichend angeben werden.
Im Hinblick auf den vorstehend erwähnten Anstoß bzw. Trigger für die die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG wird von der der Positionsbestimmungseinrichtung PBE eine Bahnstreckeninformation BSI, insbesondere eine Schienenstreckeninformation SSI, generiert. Diese Bahnstreckeninformation BSI, SSI wird der Erfassungseinrichtung EFE bzw. dem Bildaufzeichnungsge- rät BAZG gemäß der Darstellung in der FIGUR 3 über die Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE in Form einer entsprechende Trigger-Information TI zugeführt, wobei die Trigger- Information TI in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE aufgrund der dort empfangenen, den Anstoß bzw. den Trigger liefernden Bahnstreckeninformation BSI, SSI und der ersten Fahrspurinformation FSH erzeugt wird.
Mit anderen Worten: Die Erkennungseinrichtung zum fahrspur- wechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF und somit die darin enthaltene Erfassungseinrichtung EFE, BAZG sind über die Verbindung "Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE und Positionsbestimmungseinrichtung PBE" im Besitz der durch die Bahnortskoordinate BOK, SOK angegebene Position des Bahn¬ fahrzeugs BFZ, SFZ.
Die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG weist hierzu eine Steu¬ erschnittstelle STSS auf. Mit der Bahnstreckeninformation BSI, SSI ist die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG derart steuerbar, dass diese
( i ) die Betrieb-Ortsinformation BOI2 in Bezug auf die geogra- fische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation BSI, SSI für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate BOK, SOK (bei der automatischen Erfassung im fahrspurwechselbe- dingten Fahrspurerkennungsbetrieb; Option "I") oder
( ii ) die Betrieb-Ortsinformation BOI2 in Bezug auf die geo- grafische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurwechselinformation
BFWI, BGWI in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation BSI, SSI für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate BOK, SOK bzw. die darin mitgeteilte Schienenortskoordinate SOK und die Referenz-Ortsinformation ROI in Bezug auf die geografi- sehe Umgebung und die Referenz-Fahrspurwechselinformation RFWI, RGWI in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation BSI, SSI für die darin mitgeteilte geografische Position des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ erfasst (bei der automatischen Erfas¬ sung im fahrspurwechselbedingten Fahrspurerkennungsbetrieb und Referenzbetrieb; Option "I" und Option "II") .
Die Erfassungseinrichtung EFE, BAZG ist vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass für die Bewertung der geografischen Umgebung und die fahrspurwechselbedingte Fahrspurnutzung im Erfassungskontext die genaue Position und/oder der Winkel der Erfassung der geografischen Umgebung und der Fahrspur berücksichtigt werden.
In der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG ist weiterhin eine Bearbeitungskomponente BKO enthalten, mit der die geografi¬ sche Umgebung und die fahrspurwechselbedingte Fahrspurnut¬ zung im Erfassungskontext bewertet und insbesondere mit zu¬ sätzlichen Markierungen versehen wird. Die Bearbeitungskomponente BKO weist dazu beispielsweise eine in der FIGUR 3 nicht explizit dargestellte Benutzerschnittstelle auf, über die die erfassten Referenz-Informationen, z.B. die aufgenommenen Bilder, von menschlichen Experten, z.B. dem Fahrzeug- führer, bewertet und die genaue Position der Fahrspur in dem aufgezeichneten Bild sowie deren Zustand markiert werden.
Als Ergebnis der im Erfassungskontext bewerteten und insbe- sondere mit zusätzlichen Markierungen versehenen geografi- sche Umgebung und fahrspurwechselbedingte Fahrspurnutzung liefert die Bearbeitungskomponente BKO entsprechende ortsbe¬ zogene Kontext- und Hinweisinformationen KHI . Diese ortsbezogenen Kontext- und Hinweisinformationen KHI bilden zusammen mit den Referenz-Ortsinformationen ROI und den Referenz-Fahrspurinformationen RFI, RGI sowie gegebenenfalls für die Fahrspurerkennung hilfreichen und von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG bereitgestellten orts- und er- fassungskontextbezogenen Metainformationen MI ortsbezogene
Referenzdaten RDA, die für die fahrspurwechselbedingte Fahr¬ spurerkennung in einer Speichereinrichtung SPE gespeichert werden . Die Referenzdaten RDA werden vorzugsweise statisch in Sonderfahrten oder aufgrund gezielter Erfassung der geografischen Umgebung und der Fahrspurnutzung durch das Personal des Bahnfahrzeugs auf der Bahnstrecke in dem Bahnnetz erzeugt und ge¬ speichert. Die statische Erfassung der gespeicherten Refe- renzdaten RDA kann zudem in vorteilhafter Weise optimiert werden, indem diese statischen Daten dynamisch durch die jeweils erfasste Betrieb-Ortsinformation BOI2 und die jeweils erfasste Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI ergänzt und gespeichert werden. In dieser Speichereinrichtung SPE sind ganz allgemein formuliert sämtliche für die Fahr¬ spurerkennung benötigten Referenzdaten einschließlich der Metainformationen sowie alle Bahnstruktur- und Bahninfrastrukturdaten enthalten. Als Ort für die Speicherung der Referenzdaten RDA ist die
Speichereinrichtung SPE gemäß der Darstellung in der FIGUR 3 entweder (Option "A") außerhalb der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV, z.B. als Speicherdatenbank in dem Trieb- wagen oder in einer Daten-Cloud, der Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF mit der darin enthaltenen Erfassungseinrichtung EFE, BAZG zugeordnet bzw. mit dieser verbindbar oder (Option "B") als Komponente der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV mit der Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF und der darin enthaltenen Erfassungseinrichtung EFE, BAZG entsprechend verbunden. Die Metainformationen MI werden von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG vorzugsweise optional bereitgestellt, um Fahrspuren FS, FSW, GL, GLW besser und sicherer zu erkennen. Als zusätzliche Metainformation können z.B. kalibrierte Bilder (z.B. aus einem speziellen Bildlabor) aus unterschiedli- chen Perspektiven der jeweiligen fahrspurwechselbedingten
Fahrspur herangezogen werden. Die Metainformationen MI sind ganz generell Informationen, die dem Wortsinn nach Merkmale oder Eigenschaften der erfassten Informationen und der im Erfassungskontext durch Bewertung gewonnenen Informationen betreffen, und sie geben an, wie die Art und Weise der fahr- spurwechselbedingten Fahrspurnutzung durch generierte Kalibrierungsinformationen erfolgt.
Im Zuge des Ausführungsbeispiels der Erfindung enthält das Bildaufzeichnungsgerät BAZG, als bevorzugte Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG vorzugsweise zur Verbesserung der Erfassung der Referenz-Ortsinformationen ROI und der Betrieb-Ortsinformation BOI2 in Bezug auf die geografi- sche Umgebung sowie der Referenz-Fahrspurwechselinformati- onen RFWI, RGWI und der Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI in Bezug auf die fahrspurwechselbedingte Fahr¬ spurnutzung noch drei weitere Komponenten, eine Korrekturkomponente KOK, eine Brennweiteveränderungskomponente BVK und eine Beleuchtungskomponente BLK.
Mit der Korrekturkomponente KOK werden bei der Auswertung des Bildmaterials Wetter- und Helligkeitsdaten mit einbezo¬ gen . Mit der Brennweiteveränderungskomponente BVK wird in Abhän¬ gigkeit vom Abstand zum Signal der richtige Aufnahmewinkel gewählt, um so die mehrfache Auswertung der Erkennung opti¬ mal zu unterstützen. Damit kann nicht nur der Abstand zur Fahrspur berücksichtigt werden, sondern auch unterschiedli¬ che Aufnahmesituationen . Zum Beispiel können dann sowohl Aufnahmesituationen auf freier Strecke (benötigen Bilder aus großer Entfernung, um aufgrund der Geschwindigkeit rechtzei¬ tig reagieren zu können) als auch Aufnahmesituationen im Bahnhofsbereich (benötigen Bilder mit einer hohen Breite) geeignet bedient werden.
Mit der Beleuchtungskomponente BLK, die beispielsweise als ein Scheinwerfer ausgebildet ist, der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, wird die Quali¬ tät des von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG bei Nacht oder schlechter Witterung aufgenommenen Bildmaterials verbessert.
Nachdem vorstehend bei der Beschreibung der Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF gemäß der FIGUR 3 unter Berücksichtigung der Ausführungen zu den FIGUREN 1 und 2 deren Funktionsweise in Bezug auf den Fahrspurerkennungsbetrieb einleitend und in Be¬ zug auf den Referenzbetrieb im Detail erläutert worden ist, soll im folgenden beschrieben werden, wie im Fahrspurerkennungsbetrieb der Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechsel¬ bedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF die fahrspurwechsel- bedingte Fahrspurerkennung aufgrund der von der Erfassungs¬ einrichtung EFE, BAZG erfassten Betrieb-Informationen BOI2, BFWI, BGWI im Detail abläuft.
Die von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG auf der Basis der von der Positionsbestimmungseinrichtung PBE bestimmten Betrieb-Ortskoordinate BOK, SOK erfassten - vorzugsweise in Form von mehreren in engem zeitlichen Abstand von der geogra- fischen Umgebung und der fahrspurwechselbedingten Fahrspurnutzung aufgenommenen Bildern - Betrieb-Ortsinformation BOI2 und Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI werden zu- sammen mit der Betrieb-Ortskoordinate BOK, SOK einer Positi- onsausgleicheinrichtung PAUE zugeführt. Die Positionsaus- gleicheinrichtung PAUE, die für die fahrspurwechselbedingte Fahrspurerkennung einer Positionsabgleicheinrichtung PAE, in der für die Fahrspurerkennung ein Informationsabgleich zwi- sehen den Betrieb-Informationen und den ortsbezogenen Refe- renz-Informationen durchgeführt wird, vorgeschaltet ist, ver ändert vorzugsweise die für die bestimmte Bahnortskoordinate BOK, SOK von der Erfassungseinrichtung EFE, BAZG erfasste Be trieb-Ortsinformation BOI2 zum Ausgleich der Erfassungsunge- nauigkeit von Referenz-Ortsinformation ROI und Betrieb- Ortsinformation BOI für den Informationsabgleich . Die in der Positionsausgleicheinrichtung PAUE vorgenommene Veränderung wird dabei durch technische Verzerrungsmaßnahmen herbeigeführt . ln Bezug auf die von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG gelei¬ ferten Bilder bedeutet dies, dass eventuell notwendige Ver¬ zerrungen des Bildmaterials bestimmt werden, falls das vor¬ handene Bildmaterial der Bilddatenbank, die vorstehend ge¬ nannten Speichereinrichtung SPE, nicht exakt an der gleichen Stelle aufgenommen wurde wie die bei der Sonderfahrt aufge¬ nommenen Bilder. Es wird somit bei Bedarf ein Positionsaus¬ gleich der aufgenommen Bildern auf Basis der Positionsinformationen berechnet, d.h. die Bilder werden gegebenenfalls etwas verzerrt.
Die veränderte Betrieb-Ortsinformation BOI2 und die Betrieb- Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI werden dann für den bereits erwähnten Informationsabgleich an die Positionsabgleicheinrichtung PAE gegeben bzw. an diese weitergeleitet. In dieser Positionsabgleicheinrichtung PAE werden dann die beiden Betrieb-Informationen, die vorzugsweise veränderte Betrieb-Ortsinformation BOI2 und die Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI, mit den in der Speichereinrichtung SPE gespeicherten ortsbezogenen Referenzdaten RDA abgeglichen. Dieser Abgleich erfolgt dergestalt, dass die Betrieb-Ortsinformation BOI2 mit den Referenz-Ortsinformationen ROI und die Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI mit den Referenz-Fahrspurwechselinformationen RFWI, RGWI in Bezug auf die Betrieb-Ortsinformation BOI2 und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation ROI derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten RDA abgeglichen werden, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurwechsel¬ information BFWI, BGI für die fahrspurwechselbedingte Fahr¬ spurerkennung, bei der für die bestimmte Bahnortskoordinate BOK, SOK ein für das Bahnfahrzeug BFZ, SFZ anstehender Fahrspurwechsel FSW, GLW zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurwechselinformation BFWI, BGWI in Bezug auf die Betrieb-Ortsinformation BOI2 und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation ROI zu einer in den Referenzdaten RDA enthaltenen Referenz-Fahrspurwechselinforma¬ tion RFWI, RGWI unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten RDA enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen KHI bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen KHI und der Meta- informationen MI korrespondiert.
Die Positionsabgleicheinrichtung PAE ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass der Informationsabgleich für die Erkennung der Fahrspurwechsel FSW, GLW kontinuierlich durchgeführt wird .
In Bezug auf die von dem Bildaufzeichnungsgerät BAZG gelei¬ ferten Bilder bedeutet dies, dass die während der regulären Betriebsfahrt aufgenommen Bilder mit den bewerteten, z.B. durch den Experten bzw. den Fahrzeugführer, und markierten Bildern sowie den gegebenenfalls weiteren Metadaten und Kalibrierungsbildern abgeglichen werden, um die von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ benutzte Fahrspur FS, GL erkennen zu können. Dabei wird die Markierung verwendet, um den relevanten Bildausschnitt möglichst genau festzulegen und auch zwischen relevanten und irrelevanten Fahrspurwechseln (z.B. Weiche einer Nebenstrecke) unterscheiden zu können. Für den Farbab- gleich werden gegebenenfalls markante Bildelemente in der Umgebung der Weiche wie weiße Schilder verwendet. Ist auf diese Weise der für das Bahnfahrzeug BFZ, SFZ anste¬ hende Fahrspurwechsel FSW, GLW erkannt, so wird von der die Positionsabgleicheinrichtung PAE in der Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF eine den erkannten Fahrspurwechsel FSW, GLW repräsentierende bzw. eine die erkannte fahrspurwechselbedingte
Fahrspur FSW, GLW repräsentierende Fahrspurinformation FSIW erzeugt .
Diese Fahrspurinformation FSIW wird gemäß der Darstellung in der FIGUR 3 von der Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF an die Berech- nungs-/Auswerteeinrichtung BAWE in der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV übermittelt.
Die Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren/Gleisen EKEWEF ist darüber in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass die Erkennung der Fahrspur FSW, GLW, die durch Fahrspurwechsel FSW, GLW bedingt ist, derart erfolgt, dass die in Bezug auf die geografische Umge¬ bung erfasste erste Betrieb-Ortsinformation BOIl aus der Sicht des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ vor dem Fahrspurwechsel FSW, GLW von vorn, z.B. mit der in dem Triebwagen TRW des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ angeordneten vorzugsweise als Bildauf¬ zeichnungsgerät, z.B. Kamera, ausgebildeten Erfassungseinrichtung EFE, BAZG und nach dem Fahrspurwechsel FSW, GLW von hinten, z.B. mit einer am Ende des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ po¬ sitionierten vorzugsweise als Bildaufzeichnungsgerät, z.B. Kamera, ausgebildeten Erfassungseinrichtung EFE, BAZG, er- fasst wird.
Was nun mit der ersten Fahrspurinformation FSH und der
Fahrspurinformation FSIW in der Berechnungs-/Auswerteein- richtung BAWE der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV weiter passiert, wird im Zusammenhang mit der weiteren Beschreibung der FIGUR 3 erläutert. Bevor aber hierauf eingegangen wird, werden noch weitere Komponenten der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV im Zusammenhang mit der FIGUR 3 vorgestellt und deren Funkti¬ onsweise in Verbindung mit einigen den vorstehend erwähnten Komponenten erläutert.
Als Erstes enthält die Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV vorzugsweise noch eine Erkennungseinrichtung zum ereignisgesteuerten Erkennen von Fahrspuren EKEEEF, die derart ausgebil- det ist und mit einer Information-Registriereinrichtung IRE verbunden ist, dass
1) für das Erkennen der von dem Bahnfahrzeug BFZ, SFZ benutzten Fahrspur FS, FSW, GL, GLW die Erkennung der Fahrspur FS, GL, die durch oder nicht durch Fahrspurwechsel FSW, GLW be- dingt ist, ereignisgesteuert durchgeführt wird, indem von durch die Information-Registriereinrichtung IRE bereitgestellte Bahnstreckeninformationen BSTI, die als Sende-Signale von Bahnstreckenkomponenten stammen, wie z.B. von Balisen aktiv ausgesendete Signale oder infolge von Erschütterungen der Weichen WCH passiv ausgesendet Signale, ausgewertet werden und
2) eine aus den ausgewerteten Bahnstreckeninformationen BSTI gebildete, die erkannte Fahrspur FS, FSW, GL, GLW repräsen¬ tierende zweite Fahrspurinformation FSI2 an die Berechnungs- /Auswerteeinrichtung BAWE übertragen wird bzw. übertragbar ist .
Als zweites ist darüber hinaus noch vorzugsweise eine Ver¬ bindung, die z.B. als Mobilfunkverbindung ausgebildet ist, zu einer externen Auswertestation AWS vorgesehen, wobei die dadurch entstandene Funktionseinheit derart ausgebildet ist, dass die statisch erzeugten Referenzdaten RDA oder die statisch erzeugten Referenzdaten RDA und dazu ergänzte dynamisch erzeugte Betriebsdaten BOI, BFI, BGI, BFWI, BGWI mit entsprechenden Daten anderer Bahnfahrzeuge einer gemeinsamen Bahnfahrzeugflotte extern abgeglichen und hierzu verteilt werden . Die Funktion der z.B. landseitigen Auswertestation AWS besteht darin, dass dort, wo mit der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV aufgrund der erfassten Bildern (die Betriebsdaten BFI, BGI, BFWI, BGWI) eine Fahrspurerkennung nur mit ho- hem Unsicherheitsfaktor möglich ist, die in der Auswertestation AWS gespeicherten Bilder, Daten und Informationen der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV für eine modifizierte Auswertung zur Verfügung gestellt werden. Diese Bilder, Daten und Informationen können dann von einem menschlichen Experten ausgewertet werden und diese Information kann dann wiederum in die Speichereinrichtung SPE der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV zurückgespeist werden.
1. Bei hinreichender Kommunikationsbandbreite und Verfügbar- keit menschlicher Experten kann dies sogar in Echtzeit erfolgen derart, dass das Ergebnis der Auswertung zur Steuerung des Bahnfahrzeugs verwendet werden kann.
2. Über die landseitige Auswertestation AWS kann darüber hin- aus das Bildmaterial von Bahnfahrzeugen einer Flotte oder mehrere Flotten abgeglichen und verteilt werden.
Alternativ zu der Auswertestation AWS für die modifizierte Auswertung von Bildern, für die eine Auswertung nur mit hohem Unsicherheitsfaktor möglich ist, ist es auch möglich, dass ein Zugführer oder ein vergleichbarer Bahnbediensteten, der zwecks Passagierabfertigung ohnehin auf dem Schienenfahrzeug mitfährt, mit einem mobilen Gerät Bilder, Daten und Informa¬ tionen mit einem hohen Unsicherheitsfaktor bewertet, so wie dies der menschliche Experte bezüglich der Bilder in der Aus¬ wertestation AWS tut.
Als letztes ist dann noch möglich, dass mit der Gleiserkennungsvorrichtung GEV im Fall von Schienenfahrzeugen gemäß der FIGUR 2 die Schienenortskoordinate SOK, die die Position des Schienenfahrzeugs SFZ angibt, in Ergänzung oder alterna¬ tiv zu der von der Positionsbestimmungseinrichtung PBE bereitgestellten Schienenortskoordinate SOK erzeugbar ist, in- dem eine Funktionseinheit, die aus ( a) einer mit der der Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE und der Positionsbestimmungseinrichtung PBE verbundene Initialisierungseinrichtung ISE, (b) der mit der der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE verbundene Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE, ( c ) der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE, ( d) der Positionsbestimmungseinrichtung PBE, und ( e ) der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren/Gleisen EKEKEF oder der Erkennungseinrichtung fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF gebildet ist, derart ausgebildet ist, dass
I . ) ausgehend von einer initialisierten, in der Initialisierungseinrichtung ISE gespeicherten Gleisposition, die die Position des Schienenfahrzeugs SFZ auf dem zuletzt durch die Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEF oder die Erkennungseinrichtung fahrspurwechsel¬ bedingten Erkennen von Fahrspuren EKEWEF erkannten und die Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE ausgewerteten Gleis GL, GLW angibt, in der Radumdrehung-Zähleinrichtung RUZE eine Anzahl von Radumdrehungen Schienenfahrzeugs SFZ auf dem erkannten Gleis GL, GLW erfasst wird,
II . ) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen in der Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE der Wert einer auf dem Gleis GL, GLW zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird,
III . ) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE der berechnete Wegstreckenwert durch die Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren EKEKEFG oder die Er¬ kennungseinrichtung fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren/Gleisen EKEWEF auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke erfasste Betrieb-Ortsinformationen BOI und Betrieb- Gleisinformationen BGI und/oder durch auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke erfasste Betrieb-Ortsinformationen BOI und Betrieb-Gleiswechselinformationen BGWI unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten RDA zu dieser Wegstrecke enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen KHI oder der Kontext- und Hinweisinformationen KHI und der Metainformationen MI korrigiert wird, IV. ) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE ein markanter, durch die Informationen BOI, BGI, BGWI erfasster und durch die Metainformationen MI bekannter Wegstreckenpunkt einer Bahnstreckenkomponente, z.B. der Standort der Weiche WCH, einer Balise, einer ein Signal gebenden und führenden Anlage etc., bestimmt wird,
V. ) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) der Abstand des Schienenfahrzeugs (SFZ) von dem bekannten Wegstre¬ ckenpunkt dadurch bestimmt wird, dass
V.l) für den markanten Wegstreckenpunkt durch die Erfassung der Betrieb-Gleisinformation BGI und der Betrieb- Ortsinformation BOI oder durch die Erfassung der Betrieb- Gleiswechselinformation BGWI und der Betrieb-Ortsinformation BOI eine Schienenbreite ermittelt wird oder
V.2) für den markanten Wegstreckenpunkt auf der Basis eines Vergleichs zwischen einerseits der erfassten Betrieb- Ortsinformation BOI und Betrieb-Gleisinformation BGI oder der erfassten Betrieb-Ortsinformation BOI und Betrieb- Gleiswechselinformation BGWI sowie andererseits der dazu je- weils korrespondierenden referenzmäßig erfassten Referenz- Ortsinformation ROI und Referenz-Gleisinformation RGI oder der dazu jeweils korrespondierenden referenzmäßig erfassten Referenz-Ortsinformation ROI und Referenz- Gleiswechselinformation RGWI die Größe der Bahnstreckenkompo- nente in den Betrieb-Informationen BOI, BGI, BGWI mit der Größe der Bahnstreckenkomponente in den Referenz- Informationen ROI, RGI, RGWI verglichen wird, und
VI. ) die für den markanten Wegstreckenpunkt auf dieser Weise ermittelte Position sowohl die neue initialisierte Gleisposi- tion als auch die erzeugte Schienenortskoordinate SOK ist, die in der Initialisierungseinrichtung ISE gespeichert wird/werden bzw. speicherbar ist/sindund der Positionsbestimmungseinrichtung PBE zugeführt wird/werden bzw. zuführbar ist/sind .
In diesem Zusammenhang wird auf das alternative Bestimmen von Positionen im Schienenverkehr, wenn eine herkömmliche satellitengestützte Positionsbestimmung versagt oder unzureichend ist, gemäß der DE-Patentanmeldung (Anmeldung-Nr.
102016224355.1) und der Internationalen Patentanmeldung (Anmeldung-Nr. PCT/...; Veröffentlichungs-Nr . WO ...) und der darin jeweils offenbarten technischen Lehre.
Nun abschließend bei der Beschreibung der FIGUR 3 wieder zurück zu dem Aspekt, wenn die erste Fahrspurinformation FSH und der Fahrspurinformation FSIW der Berechnungs- /Auswerteeinrichtung BAWE in der Fahrspurerkennungsvorrich- tung FEV, GEV übermittelt worden sind. Zusätzlich zu diesen beiden genannten Informationen ist der der Berechnungs- /Auswerteeinrichtung BAWE von der Erkennungseinrichtung zum ereignisgesteuerten Erkennen von Fahrspuren EKEEEF die zweite Fahrspurinformation FSI2 übermittelt worden.
Die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung BAWE generiert aus den genannten Fahrspurinformationen FSH, FSIW, FSI2 eine Steuerinformation STI, die an eine Steuereinrichtung STE übermittelt werden. Die Steuereinrichtung STE ist vorzugsweise in der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV enthalten (Option "C" in der FIGUR 3) . Es ist alternativ aber auch möglich, dass diese außerhalb der Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV, so z.B. in dem Triebführerstand TFS des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ integriert, implementiert oder untergebracht ist (Option "D" in der FIGUR 3) .
Die Steuereinrichtung STE ist nun derart ausgebildet, dass aus den übermittelten Fahrspurinformationen FSH, FSIW, FSI2 bezüglich der erkannten benutzten Fahrspur FS, FSW, GL, GLW sowie unter Berücksichtigung von in einer Datenbank (DAB) gespeicherten Bahnfahrzeug-/Bahntechnikinformationen BFBTI, insbesondere Schienenfahrzeug-/Schienentechnikinformationen SFSTI, die bahnfahrzeugtechnisches , insbesondere schienen¬ fahrzeugtechnisches, Regelwerk sowie Bahnfahrzeugattribute und -fähigkeiten, insbesondere Schienenfahrzeugattribute und -fähigkeiten, betreffen und von der Steuereinrichtung STE aus der Datenbank DAB ausgelesen werden, mindestens eine Fahraktion FAK berechnet oder ableitet wird, die dem Fahrzeugführer FZF in dem Triebführerstand TFS des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ als Empfehlung auf der Anzeigeeinrichtung AZE angezeigt, als Validierung eines Fahrbefehls eingesetzt oder an ein Automa¬ tisches Fahrsystem AFS des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ zur automa- tischen Umsetzung der Fahraktion FAK weitergegeben wird.
Bezüglich der Zugehörigkeit und/oder des Standorts der Da¬ tenbang DAB gilt das Gleiche wie zu der Speichereinrichtung SPE.
Mit der wie vorstehend beschriebenen Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV kann ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Bahnfahrzeugs BFZ, SFZ ohne zusätz¬ liche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert bzw. sogar realisiert werden. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Fahrspurerkennungsvorrichtung FEV, GEV als eine virtuelle Maschine realisiert ist, die im Sinne eines "Software Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausgebil¬ det ist und funktioniert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr (BVK) , insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr (SVK) , bei dem
a) Verläufe von Bahnstrecken (BST) , insbesondere Schienenstrecken (SST) , in einem Bahnnetz (BNE) , insbesondere einem Schienennetz (SNE) , zumindest teilweise und im wesentlichen in Bezug auf geografische Umgebung und Fahrspurnutzung, ins- besondere Gleisnutzung, bedingt oder nicht bedingt durch
Fahrspurwechsel, insbesondere Gleiswechsel, im Bahnverkehr (BVK, SVK) auf der Bahnstrecke (BST, SST) ortsbezogen in Form von Referenz-Ortsinformationen (ROI), Referenz-Fahrspurinformationen (RFI), insbesondere Referenz-Gleisinformationen (RGI), und Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI), insbesondere als Referenz-Weicheninformationen bezeichnete Referenz-Gleiswechselinformationen (RGWI), erfasst sowie die geografische Umgebung und die Fahrspurnutzung mit oder ohne dem vorausgegangenen Fahrspurwechsel durch den Bahnverkehr (BVK, SVK) im Erfassungskontext bewertet, insbesondere mit zusätz¬ lichen Markierungen versehen, werden und
b) ortsbezogene Referenzdaten (RDA) gespeichert werden, die zu den erfassten Referenz-Ortsinformationen (ROI), ortsbezogenen Referenz-Fahrspurinformationen (RFI, RGI), Referenz- Fahrspurwechselinformationen (RFWI, RGWI) zusätzlich entweder ortsbezogene aus der Bewertung gewonnene Kontext- und Hin¬ weisinformationen (KHI) oder ortsbezogene aus der Bewertung gewonnene Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) sowie orts- und erfassungskontextbezogenen Metainformationen (MI) bein- halten,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Fahrspurerkennungsbetrieb, insbesondere einem Gleis¬ erkennungsbetrieb,
c ) für jeden x-beliebigen Ort auf der Bahnstrecke (BST), auf der ein Bahnfahrzeug (BFZ) , insbesondere ein Schienenfahrzeug
(SFZ) , bewegbar ist, eine Bahnortskoordinate (BOK) , insbesondere eine Schienenortskoordinate (SOK) , bestimmt wird, mit der die Position des Fahrzeugs (BFZ, SFZ) hinreichend angeb¬ bar ist,
d) zu der jeweils bestimmten Bahnortskoordinate (BOK, SOK) eine Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geografi- sehe Umgebung und eine Betrieb-Fahrspurinformation (BFI), insbesondere eine Betrieb-Gleisinformation (BGI), oder eine Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geografische Umgebung und eine Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BFWI), insbesondere eine Betrieb-Gleiswechselinformation (BGWI), er- fasst werden,
el) eine erste Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI1) mit den Referenz-Ortsinformationen (ROI) und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) mit den Referenz-Fahrspurinformationen (RFI, RGI) in Bezug auf die erste Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI1) und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation (ROI) derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten (RDA) abgeglichen werden, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) für die Fahrspurerkennung, bei der für die bestimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) eine von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) benutzte Fahrspur (FS) , insbesondere ein benutztes Gleis (GL) , zu erkennen ist, ge¬ funden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) zu einer in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Referenz- Fahrspurinformation (RFI, RGI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrespondiert, oder e2) eine zweite Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI2) mit den Referenz-Ortsinformationen (ROI) und die Betrieb-Fahrspur- Wechselinformation (BFWI, BGWI) mit den Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI, RGWI) in Bezug auf die zweite Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI2) und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation (ROI) derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten (RDA) abgeglichen werden, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BFWI, BGWI) für die Fahrspurerkennung, bei der für die bestimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) ein für das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) anstehender Fahrspurwechsel (FSW) , insbesondere ein Gleiswechsel (GLW) , zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BFSWI, BGWI) zu einer in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Referenz-Fahrspurwechselinformation (RFWI, RGWI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrespondiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d a s s
bedingt durch den Fahrspurwechsel (FSW, GLW) eine dritte Be¬ trieb-Ortsinformation (BOI, BOI3) mit den Referenz-Ortsinformationen (ROI) und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFSI, BGI) mit den Referenz-Fahrspurinformationen (RFI, RGI) in Be- zug auf die dritte Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI3) und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation (ROI) derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten (RDA) abgeglichen werden, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) für die Fahrspurerkennung, bei der für die bestimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) eine von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) bedingt durch den Fahrspurwechsel (FSW, GLW) benutzte Fahrspur (FSW) , insbesondere ein benutztes Gleis (GLW) , zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) zu einer in den Refe- renzdaten (RDA) enthaltenen Referenz-Fahrspurinformation
(RFI, RGI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrespondiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Informationsabgleich für die Erkennung der Fahrspuren (FS, FSW, GL, GLW) und/oder der Fahrspurwechsel (FSW, GLW) kontinuierlich durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsabgleich für die Erkennung der Fahrspuren (FS, GL, FSW, GLW) , insbesondere gemäß dem Merkmal el), in Erkennungsintervallen durchgeführt wird, bei dem für die festzustellende Korrespondenz ein Ähnlichkeitsmaß zwischen zwei im Betrieb erfassten Betrieb-Fahrspurinformationen (BFI, BGI) in Bezug auf mindestens zwei dabei mit erfassten Be¬ trieb-Ortsinformationen (BOI) berechnet wird oder im Zuge einer bildlichen Erfassung der im Betrieb erfassten Betrieb- Fahrspurinformationen (BFI, BGI) in Bezug auf mindestens zwei dabei mit erfassten Betrieb-Ortsinformationen (BOI) mit Hilfe von Kantenerkennungsalgorithmen der Verlauf der von dem Bahnfahrzeug (BFZ , SFZ) benutzten Fahrspur (FS, GL, FSW, GLW) durch einen sich im erfassten Bild ändernden Bildanteils der Fahrspur (FS, GL, FSW, GLW) zum erfassten Gesamtbild erkannt und mit in den Metainformationen (MI) enthaltenen bahnstreckenbezogenen Daten abgeglichen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
für das Erkennen der von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) benutzten Fahrspur (FS, FSW, GL, GLW) die Fahrspurerkennung, die durch oder nicht durch Fahrspurwechsel (FSW, GLW) bedingt ist, ereignisgesteuert durchgeführt wird, indem bereitge¬ stellte Bahnstreckeninformationen (BSTI), die als Sende- Signale von Bahnstreckenkomponenten stammen, wie z.B. von
Balisen aktiv ausgesendete Signale oder infolge von Erschüt¬ terungen durch Weichen (WCH) passiv ausgesendet Signale, ausgewertet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Fahrspurerkennung, die durch Fahrspurwechsel (FSW, GLW) bedingt ist, derart erfolgt, dass die in Bezug auf die geo- grafische Umgebung erfasste erste Betrieb-Ortsinformation (BOI1) aus der Sicht des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) vor dem
Fahrspurwechsel (FSW, GLW) von vorn, z.B. mit einer in einem Triebwagen (TRW) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) angeordneten vorzugsweise als Bildaufzeichnungsgerät, z.B. Kamera, (BAZG) ausgebildeten Erfassungseinrichtung (EFE) , und nach dem Fahrspurwechsel respektive Gleiswechsel von hinten, z.B. mit ei¬ ner am Ende des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) positionierten vorzugsweise als Bildaufzeichnungsgerät, z.B. Kamera, (BAZG) ausgebildeten Erfassungseinrichtung (EFE) , erfasst wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
aus der erkannten, benutzten Fahrspur (FS, GL) sowie unter Berücksichtigung von gespeicherten Bahnfahrzeug-/Bahntechnik- informationen (BFBTI), insbesondere Schienenfahrzeug-/Schie- nentechnikinformationen (SFSTI), die bahnfahrzeugtechnisches , insbesondere schienenfahrzeugtechnisches, Regelwerk sowie Bahnfahrzeugattribute und -fähigkeiten, insbesondere Schie- nenfahrzeugattribute und -fähigkeiten, betreffen, mindestens eine Fahraktion (FAK) berechnet oder abgeleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die berechnete oder abgeleitete Fahraktionen (FAK) einem Fahrzeugführer (FZF) in einem Triebführerstand (TFS) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) als Empfehlung auf einer Anzeigeeinrichtung (AZE) angezeigt, als Validierung eines Fahrbefehls eingesetzt oder an ein Automatisches Fahrsystem (AFS) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) zur automatischen Umsetzung der Fahraktion (FAK) weitergegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die für die bestimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) erfasste Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI1, BOI2, BOI3) zum Ausgleich von Ungenauigkeiten bei der Erfassung von Referenz-Ortsinformation (ROI) und Betrieb-Ortsinformation (BOI) für den Infor- mationsabgleich, insbesondere durch technische Verzerrungs- maßnahmen, verändert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geogra- fische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) und/oder die Betrieb-Fahrspurwechselinformationen (BFWI, BGWI) in Bezug auf die Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in Ab- hängigkeit von einer Bahnstreckeninformation (BSI), insbesondere einer Schienenstreckeninformation (SSI), für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) erfasst werden oder b) die Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geogra- fische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) und/oder die Betrieb-Fahrspurwechselinformationen (BFWI, BGWI) in Bezug auf die Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in Abhängigkeit von einer Bahnstreckeninformation (BSI), insbesondere einer Schienenstreckeninformation (SSI), für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) und die Referenz- Ortsinformation (ROI) in Bezug auf die geografische Umgebung und die Referenz-Fahrspurinformation (RFI, RGI) und/oder die Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI, RGWI) in Bezug auf die Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation (BSI, SSI) für die darin mitgeteilte geografische Position des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) erfasst werden .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
für die Bewertung der geografischen Umgebung und die Bahnverkehr-Signalsteuerung im Erfassungskontext die genaue Position und/oder der Winkel der Erfassung der geografischen Umgebung und der Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in dem Bahnverkehr (BVK, SVK) auf der Bahnstrecke (BST, SST) relativ zum Bahn- fahrzeug (BFZ, SFZ) berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mit den Metainformationen (MI) neben Informationen, die dem Wortsinn nach Merkmale oder Eigenschaften der erfassten Informationen und der im Erfassungskontext durch Bewertung gewonnenen Informationen betreffen, angegeben wird, wie und mit welchen Bahninfrastrukturelementen, Bahnstreckenkomponenten am welchen Ort die Steuerung des Bahnverkehrs (BVK) respekti¬ ve des Schienenverkehrs (SVK) im Bahnnetz (BNE, SNE) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Referenzdaten (RDA) statisch in Sonderfahrten oder aufgrund gezielter Erfassung der geografischen Umgebung und der Fahrspurnutzung respektive Gleisnutzung in dem Bahnverkehr (BVK, SVK) durch das Personal des Bahnfahrzeugs (BFZ , SFZ) auf der Bahnstrecke (BST, SST) in dem Bahnnetz (BNE, SNE) erzeugt und gespeichert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die bereits gemäß dem Anspruch 13 abgespeicherten Referenzda¬ ten (RDA) dynamisch durch die erfasste Betrieb-Ortsinforma¬ tion (BOI) und die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) und/oder Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BFWI, BGWI) ergänzt und gespeichert werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die geografische Umgebung und die Fahrspurnutzung respektive Gleisnutzung in dem Bahnverkehr (BVK, SVK) auf der Bahnstre- cke (BST, SST) bildlich, beispielsweise in Form von Bildern der umgebenden Landschaft und einer Bahninfrastruktur, zu denen beispielsweise Weichen (WCH) , Balisen, Signal gebende und führende Anlagen oder sonstige Bahnstreckenkomponenten etc. zählen, erfasst werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die statisch erzeugten Referenzdaten (RDA) oder die statisch erzeugten Referenzdaten (RDA) und dazu ergänzte dynamisch er- zeugte Betriebsdaten (BOI, BSZI) mit entsprechenden Daten anderer Bahnfahrzeuge einer gemeinsamen Bahnfahrzeugflotte ex¬ tern abgeglichen und hierzu verteilt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
im Fall von Schienenfahrzeugen die Schienenortskoordinate (SOK) , die die Position des Schienenfahrzeugs (SFZ) angibt, erzeugt wird, indem
a) ausgehend von einer initialisierten Gleisposition, die die Position des Schienenfahrzeugs (SFZ) auf dem zuletzt erkann¬ ten Gleis (GL, GLW) angibt, eine Anzahl von Radumdrehungen des Schienenfahrzeugs (SFZ) auf dem erkannten Gleis (GL, GLW) erfasst wird,
b) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen der Wert einer auf dem Glei s ( GL , GLw) zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird,
c) der berechnete Wegstreckenwert durch auf der zurückgeleg- ten Gleiswegstrecke erfasste Betrieb-Ortsinformationen (BOI) und Betrieb-Gleisinformationen (BGI) und/oder durch auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke erfasste Betrieb-Ortsinforma¬ tionen (BOI) und Betrieb-Gleiswechselinformationen (BGWI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) zu dieser Wegstrecke enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen
(KHI) oder der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrigiert wird,
d) ein markanter, durch die Informationen erfasster und durch die Metainformationen bekannter Wegstreckenpunkt einer Bahn- Streckenkomponente, z.B. der Standort einer Weiche (WCH) ,
Balise, Signal gebenden und führenden Anlage etc., bestimmt wird,
e) der Abstand des Schienenfahrzeugs (SFZ) von dem bekannten Wegstreckenpunkt dadurch bestimmt wird, dass
el) für den markanten Wegstreckenpunkt durch die Erfassung der Betrieb-Gleisinformation (BGI) und der Betrieb-Ortsinformation (BOI) oder durch die Erfassung der Betrieb-Gleiswechselinformation (BGWI) und der Betrieb-Ortsinformation (BOI) eine Schienenbreite ermittelt wird oder
e2) für den markanten Wegstreckenpunkt auf der Basis eines Vergleichs zwischen einerseits der erfassten Betrieb-Orts¬ information (BOI) und Betrieb-Gleisinformation (BGI) oder der erfassten Betrieb-Ortsinformation (BOI) und Betrieb-Gleis- Wechselinformation (BGWI) sowie andererseits der dazu jeweils korrespondierenden referenzmäßig erfassten Referenz-Ortsinformation (ROI) und Referenz-Gleisinformation (RGI) oder der dazu jeweils korrespondierenden referenzmäßig erfassten Refe- renz-Ortsinformation (ROI) und Referenz-Gleiswechselinforma¬ tion (RGWI) die Größe der Bahnstreckenkomponente in den Be¬ trieb-Informationen (BOI, BGI, BGWI) mit der Größe der Bahnstreckenkomponente in den Referenz-Informationen (ROI, RGI, RGWI) verglichen wird, und
f) die für den markanten Wegstreckenpunkt auf dieser Weise ermittelte Position sowohl die neue initialisierte Gleisposi¬ tion als auch die erzeugte Schienenortskoordinate (SOK) ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass
mit dem Verfahren ein automatisiertes (autonomes) oder unter¬ stütztes Fahren des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistiert wird.
19. Vorrichtung (FEV, GEV) zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr (BVK) , insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr (SVK), mit
a) mindestens einer Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) , mit der Verläufe von Bahnstrecken (BST) , insbesondere Schienen- strecken (SST) , in einem Bahnnetz (BNE) , insbesondere einem Schienennetz (SNE) , zumindest teilweise und im wesentlichen in Bezug auf geografische Umgebung und Fahrspurnutzung, ins¬ besondere Gleisnutzung, bedingt oder nicht bedingt durch Fahrspurwechsel, insbesondere Gleiswechsel, im Bahnverkehr (BVK, SVK) auf der Bahnstrecke (BST, SST) ortsbezogen in Form von Referenz-Ortsinformationen (ROI), Referenz-Fahrspurinformationen (RFI), insbesondere Referenz-Gleisinformationen (RGI), und Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI), insbesondere als Referenz-Weicheninformationen bezeichnete Refe- renz-Gleiswechselinformationen (RGWI), erfassbar sind und die eine Bearbeitungskomponente (BKO) aufweist, über die die geo¬ grafische Umgebung und die Fahrspurnutzung mit oder ohne dem vorausgegangenen Fahrspurwechsel durch den Bahnverkehr (BVK, SVK) im Erfassungskontext bewertbar, insbesondere mit zusätz¬ lichen Markierungen versehbar, sind, wobei
al) ortsbezogene Referenzdaten (RDA) , die zu den erfassten Referenz-Ortsinformationen (ROI), ortsbezogenen Referenz- Fahrspurinformationen (RFI, RGI), Referenz-Fahrspurwechsel¬ informationen (RFWI, RGWI) zusätzlich entweder ortsbezogene aus der Bewertung gewonnene Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) oder ortsbezogene aus der Bewertung gewonnene Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) sowie orts- und erfassungskon- textbezogenen Metainformationen (MI) beinhalten, zumindest teilweise entweder (Option "A") in eine mit der Erfassungs¬ einrichtung (EFE, BAZG) inklusive der Bearbeitungskomponente (BKO) verbundene vorrichtungsinterne Speichereinrichtung (SPE) oder (Option "B") in eine mit der Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) inklusive der Bearbeitungskomponente (BKO) verbindbare vorrichtungsexterne Speichereinrichtung (SPE) speicherbar sind,
gekennzeichnet durch
b) eine Positionsbestimmungseinrichtung (PBE), mit der in ei- nem Fahrspurerkennungsbetrieb, insbesondere einem Gleiserken¬ nungsbetrieb, für jeden x-beliebigen Ort auf der Bahnstrecke
(BST) , auf der ein Bahnfahrzeug (BFZ) , insbesondere ein Schienenfahrzeug (SFZ) , bewegbar ist, eine Bahnortskoordinate
(BOK) , insbesondere eine Schienenortskoordinate (SOK) , be- stimmbar ist, mit der die Position des Fahrzeugs (BFZ, SFZ) hinreichend angebbar ist,
c) die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG), mit der zu der jeweils bestimmten Bahnortskoordinate (BOK, SOK) eine Betrieb- Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geografische Umgebung und eine Betrieb-Fahrspurinformation (BFI) , insbesondere eine Betrieb-Gleisinformation (BGI), oder eine Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geografische Umgebung und eine Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BF I) , insbesondere eine Betrieb-Gleiswechselinformation (BGWI), erfassbar sind, d) eine Positionsabgleicheinrichtung (PAE) , die
dl) eine erste Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI1) mit den Referenz-Ortsinformationen (ROI) und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) mit den Referenz-Fahrspurinformationen (RFI, RGI) in Bezug auf die erste Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI1) und der dazu korrespondierenden Referenz-Orts¬ information (ROI) derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten (RDA) abgleicht, dass die erfasste Betrieb- Fahrspurinformation (BFI, BGI) für die Fahrspurerkennung, bei der für die bestimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) eine von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) benutzte Fahrspur (FS), insbesondere ein benutztes Gleis (GL) , zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) zu einer in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Referenz-Fahrspurinformation (RFI, RGI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Kontext- und Hinweisinformatio¬ nen (KHI) bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrespondiert, oder
d.2 ) eine zweite Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI2) mit den Referenz-Ortsinformationen (ROI) und die Betrieb-Fahrspur¬ wechselinformation (BF I, BG I) mit den Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI, RGWI) in Bezug auf die zweite Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI2) und der dazu korrespondie- renden Referenz-Ortsinformation (ROI) derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten (RDA) abgleicht, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BFWI, BGWI) für die Fahrspurerkennung, bei der für die bestimmten Bahnortskoordinate (BOK, SOK) ein für das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) an- stehender Fahrspurwechsel (FSW) , insbesondere ein Gleiswech¬ sel (GLW) , zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb- Fahrspurwechselinformation (BFWI, BGWI) zu einer in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Referenz-Fahrspurwechselinformation (RFWI, RGWI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrespondiert.
20. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 19, dadurch ge - kennzeichnet, dass
die Positionsabgleicheinrichtung (PAE) eine dritte Betrieb- Ortsinformation (BOI, BOI3) mit den Referenz-Ortsinformationen (ROI) und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) mit den Referenz-Fahrspurinformationen (RFI, RGI) in Bezug auf die dritte Betrieb-Ortsinformation (BOI, BOI3) und der dazu korrespondierenden Referenz-Ortsinformation (ROI) derart auf der Grundlage der gespeicherten Referenzdaten (RDA) ab- gleicht, dass die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) für die Fahrspurerkennung, bei der für die bestimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) eine von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) bedingt durch den Fahrspurwechsel (FSW, GLW) benutzte Fahrspur (FSW) , insbesondere ein benutztes Gleis (GLW) , zu erkennen ist, gefunden ist, wenn die Betrieb-Fahrspurinformation (BFSI, BGI) zu einer in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Referenz-Fahrspurinformation (RFI, RGI) unter Berücksichtigung der in den Referenzdaten (RDA) enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) bzw. der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metainformationen (MI) korrespondiert .
21. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass
a) in einer Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren (EKE EF) für das Erkennen der von dem Bahn— fahrzeug (BFZ, SFZ) benutzten Fahrspur (FS, GL) sowohl die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) als auch die Positionsabgleicheinrichtung (PAE) enthalten sind, wobei die Erkennungs- einrichtung (EKEKEF)
al) mit der Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) verbunden ist, um für das Erkennen der Fahrspur (FS, GL) im Besitz der Position des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) zu sein,
a2) derart ausgebildet ist, dass eine die erkannte Fahrspur (FS, GL) repräsentierende erste Fahrspurinformation (FSH) an eine Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) übertragbar ist, b) die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) für das Berechnen/Auswerten von Informationen mit der Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) und der Speichereinrichtung (SPE) ver- bunden ist,
c) in einer Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbeding- ten Erkennen von Fahrspuren (EKEKEF) für das Erkennen des für das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) anstehenden Fahrspurwechsels (FSW, GLW) und der von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) bedingt durch den Fahrspurwechsel (FSW, GLW) benutzten Fahrspur (FSW, GLW) sowohl die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) als auch die Positionsabgleicheinrichtung (PAE) enthalten sind, wobei die Erkennungseinrichtung (EKEWEF)
cl) mit der der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) verbunden ist, um über die Verbindung "Berechnungs-/Auswerteein- richtung (BAWE) und Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) " für das fahrspurwechselbedingte Erkennen der Fahrspur (FSW, GLW) im Besitz der Position des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) zu sein,
c2) durch eine von der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung
(BAWE) erzeugte Trigger-Information (TI) zum Starten der Erkennung des Fahrspurwechsels (FSW, GLW) steuerbar ist,
c3) derart ausgebildet ist, dass eine die erkannte fahrspur- wechselbedingte Fahrspur (FSW, GLW) repräsentierende Fahr¬ spurinformation (FSIw) an die Berechnungs-/Auswerteeinrich- tung (BAWE) übertragbar ist.
22. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionsabgleicheinrichtung (PAE) derart ausgebildet ist, dass der Informationsabgleich für die Erkennung der Fahrspuren (FS, FSW, GL, GLW) und/oder der Fahrspurwechsel (FSW, GLW) kontinuierlich durchgeführt wird.
23. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionsabgleicheinrichtung (PAE) derart ausgebildet ist, dass der Informationsabgleich für die Erkennung der
Fahrspuren (FS, GL, FSW, GLW) , insbesondere gemäß dem Merkmal el), in Erkennungsintervallen durchgeführt wird, bei dem für die festzustellende Korrespondenz eine Ähnlichkeitsmaß zwi¬ schen zwei im Betrieb erfassten Betrieb-Fahrspurinformationen (BFI, BGI) in Bezug auf mindestens zwei dabei mit erfassten Betrieb-Ortsinformationen (BOI) berechnet wird oder im Zuge einer bildlichen Erfassung der im Betrieb erfassten Betrieb- Fahrspurinformationen (BFI, BGI) in Bezug auf mindestens zwei dabei mit erfassten Betrieb-Ortsinformationen (BOI) mit Hilfe von Kantenerkennungsalgorithmen der Verlauf der von dem Bahnfahrzeug (BFZ , SFZ) benutzten Fahrspur (FS, GL, FSW, GLW) durch einen sich im erfassten Bild ändernden Bildanteils der Fahrspur (FS, GL, FSW, GLW) zum erfassten Gesamtbild erkannt und mit in den Metainformationen (MI) enthaltenen bahnstreckenbezogenen Daten abgeglichen wird.
24. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Erkennungseinrichtung zum ereignisgesteuerten Erkennen von Fahrspuren (EKEEEF) r die derart ausgebildet ist und mit einer Information-Registriereinrichtung (IRE) verbunden ist, dass
a) für das Erkennen der von dem Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) benutzten Fahrspur (FS, FSW, GL, GLW) die Erkennung der Fahrspur (FS, FSW, GL, GLW) , die durch oder nicht durch Fahrspurwechsel (FSW, GLW) bedingt ist, ereignisgesteuert durchge¬ führt wird, indem von durch die Information- Registriereinrichtung (IRE) bereitgestellte Bahnstreckeninformationen (BSTI), die als Sende-Signale von Bahnstreckenkomponenten stammen, wie z.B. von Balisen aktiv ausgesendete Signale oder infolge von Erschütterungen durch Weichen (WCH) passiv ausgesendet Signale, ausgewertet werden und
b) eine aus den ausgewerteten Bahnstreckeninformationen
(BSTI) gebildete, die erkannte Fahrspur (FS, FSW, GL, GLW) repräsentierende zweite Fahrspurinformation (FSI2) an die Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) übertragbar ist.
25. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erkennungseinrichtung zum fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren/Gleisen (EKEWEF) derart ausgebildet ist, dass die Erkennung der Fahrspur (FSW, GLW) , die durch Fahr- Spurwechsel (FSW, GLW) bedingt ist, derart erfolgt, dass die in Bezug auf die geografische Umgebung erfasste erste Be¬ trieb-Ortsinformation (BOI1) aus der Sicht des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) vor dem Fahrspurwechsel (FSW, GLW) von vorn, z.B. mit einer in einem Triebwagen (TRW) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) angeordneten vorzugsweise als Bildaufzeichnungsgerät, z.B. Kamera, (BAZG) ausgebildeten Erfassungseinrichtung
(EFE) , und nach dem Fahrspurwechsel (FSW, GLW) von hinten, z.B. mit einer am Ende des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) positio¬ nierten vorzugsweise als Bildaufzeichnungsgerät, z.B. Kamera, (BAZG) ausgebildeten Erfassungseinrichtung (EFE) , erfasst wird .
26. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 21 bis
25, dadurch gekennzeichnet, dass
die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) derart ausgebildet und mit einer Steuereinrichtung (STE) , die vorzugsweise in der Vorrichtung (FEV, GEV) enthalten ist, z.B. alternativ aber auch außerhalb der Vorrichtung (FEV, GEV) beispielsweise in einem Triebführerstand (TFS) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) implementiert oder untergebracht ist, verbunden ist, dass ei¬ ne aus der Fahrspurinformation (FSH, FSIW, FSI2) generierte Steuerinformation (STI) an die Steuereinrichtung (STE) über- tragen wird, so dass diese aus der erkannten benutzten Fahrspur (FS, FSW, GL, GLW) sowie unter Berücksichtigung von in einer Datenbank (DAB) gespeicherten Bahnfahrzeug-/Bahntech- nikinformationen (BFBTI), insbesondere Schienenfahrzeug- /Schienentechnikinformationen (SFSTI), die bahnfahrzeugtech- nisches, insbesondere schienenfahrzeugtechnisches, Regelwerk sowie Bahnfahrzeugattribute und -fähigkeiten, insbesondere Schienenfahrzeugattribute und -fähigkeiten, betreffen, min¬ destens eine Fahraktion (FAK) berechnet oder ableitet, die einem Fahrzeugführer (FZF) in einem Triebführerstand (TFS) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) als Empfehlung auf einer Anzei¬ geeinrichtung (AZE) angezeigt, als Validierung eines Fahrbefehls eingesetzt oder an ein Automatisches Fahrsystem (AFS) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) zur automatischen Umsetzung der Fahraktion (FAK) weitergegeben wird.
27. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis
26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionsausgleicheinrichtung (PAUE) , die für die für die die Erkennung der Fahrspur (FS, GL) der Positionsabgleicheinrichtung (PAE) vorgeschaltet ist und die für die be¬ stimmte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) erfasste Betrieb- Ortsinformation (BOI, BOI1, BOI2, BOI3) zum Ausgleich von Un- genauigkeiten bei der Erfassung von Referenz-Ortsinformation (ROI) und Betrieb-Ortsinformation (BOI) für den Informations- abgleich, insbesondere durch technische Verzerrungsmaßnahmen, verändert .
28. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) eine Steuerschnittstel¬ le (STSS) aufweist, über die die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) von der Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) eine
Bahnstreckeninformation (BSI), insbesondere eine Schienen- streckeninformation (SSI), erhält und mit der die Erfassungs¬ einrichtung (EFE, BAZG) derart steuerbar ist, dass diese a) die Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geogra- fische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI,
BGI) und/oder die Betrieb-Fahrspurwechselinformationen (BFWI, BGWI) in Bezug auf die Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation (BSI, SSI) für die darin mitgeteilte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) erfasst oder b) die Betrieb-Ortsinformation (BOI) in Bezug auf die geogra¬ fische Umgebung und die Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) und/oder die Betrieb-Fahrspurwechselinformationen (BFWI, BGWI) in Bezug auf die Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in Abhängigkeit von der Bahnstreckeninformation (BSI) für die da- rin mitgeteilte Bahnortskoordinate (BOK, SOK) und die Refe¬ renz-Ortsinformation (ROI) in Bezug auf die geografische Um¬ gebung und die Referenz-Fahrspurinformation (RFI, RGI) und/oder die Referenz-Fahrspurwechselinformationen (RFWI, RGWI) in Bezug auf die Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in Ab- hängigkeit von der Bahnstreckeninformation (BSI) für die darin mitgeteilte geografische Position des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) erfasst.
29. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) derart ausgebildet ist, dass für die Bewertung der geografischen Umgebung und die Bahnverkehr-Signalsteuerung im Erfassungskontext die genaue Position und/oder der Winkel der Erfassung der geografischen Umgebung und der Nutzung der Fahrspur (FS, GL) in dem Bahnverkehr (BVK, SVK) auf der Bahnstrecke (BST, SST) relativ zum Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) berücksichtigt wird.
30. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
die Metainformationen (MI) neben Informationen, die dem Wortsinn nach Merkmale oder Eigenschaften der erfassten Informa- tionen und der im Erfassungskontext durch Bewertung gewonne¬ nen Informationen betreffen, angegeben, wie und mit welchen Bahninfrastrukturelementen, Bahnstreckenkomponenten am welchen Ort die Steuerung des Bahnverkehrs (BVK) respektive des Schienenverkehrs (SVK) im Bahnnetz (BNE, SNE) erfolgt.
31. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) derart ausgebildet ist, dass die Referenzdaten (RDA) statisch in Sonderfahrten oder aufgrund gezielter Erfassung der geografischen Umgebung und der Fahrspurnutzung respektive Gleisnutzung in dem Bahnverkehr (BVK, SVK) durch das Personal des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) auf der Bahnstrecke (BST, SST) in dem Bahnnetz (BNE, SNE) erzeugt und gespeichert werden.
32. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) derart ausgebildet ist, dass die bereits gemäß dem Anspruch 31 abgespeicherten Refe- renzdaten (RDA) dynamisch durch die erfasste Betrieb-Ortsinformation (BOI) und die erfasste Betrieb-Fahrspurinformation (BFI, BGI) und/oder Betrieb-Fahrspurwechselinformation (BFWI, BGWI) ergänzt und gespeichert werden.
33. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung (EFE, BAZG) als Bildaufzeichnungs- gerät (BAZG) , insbesondere als gewöhnliche Videokamera, La¬ sersensor, Sensor für eine funkbasierte Ortung und Abstands¬ messung auch als RADAR bezeichnet und/oder Wärmebildkamera, ausgebildet ist, das die geografische Umgebung und die Nut¬ zung der Fahrspur (FS, GL) in dem Bahnverkehr (BVK, SVK) auf der Bahnstrecke (BST, SST) bildlich, beispielsweise in Form von Bildern der umgebenden Landschaft und einer Bahninfrastruktur, zu denen beispielsweise Weichen (WCH) , Balisen, Signal gebende und führende Anlagen oder sonstige Bahnstre¬ ckenkomponenten etc. zählen, erfasst.
34. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) schwenkbar ausgebildet ist.
35. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis
34, dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Erfassungseinrichtungen (EFE, BAZG) der Vorrichtung (FEV, GEV) zugeordnet sind, wobei eine in einem Triebwagen (TRW) des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) und die andere am Ende des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) angeordnet ist.
36. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 33 bis
35, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Korrekturkomponente (KOK) aufweist, die in die Auswertung des Bildmaterials Wet¬ ter- und Helligkeitsdaten mit einbezieht.
37. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 33 bis
36, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Brennweiteverände¬ rungskomponente (BVK) aufweist, die in Abhängigkeit vom Ab¬ stand zur Fahrspur (FS, FSW, GL, GLW) und/oder zum Fahrspur- Wechsel (FSW, GLW) den richtigen Aufnahmewinkel wählt, um so die mehrfache Auswertung optimal zu unterstützen.
38. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bildaufzeichnungsgerät (BAZG) eine Beleuchtungskomponente (BLK) , insbesondere einen Scheinwerfer der inner- oder außerhalb des menschlich sichtbaren Bereichs arbeitet, aufweist.
39. Vorrichtung (FEV, GEV) nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass
diese mit einer externen Auswertestation (AWS) derart verbunden ist und mit der externen Auswertestation (AWS) eine Funktionseinheit bildet, dass die statisch erzeugten Referenzda- ten (RDA) oder die statisch erzeugten Referenzdaten (RDA) und dazu ergänzte dynamisch erzeugte Betriebsdaten (BOI, BFSI, BGI, BFSWI, BGWI) mit entsprechenden Daten anderer Bahnfahrzeuge einer gemeinsamen Bahnfahrzeugflotte extern abgeglichen und hierzu verteilt werden.
40. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 21 bis
39, dadurch gekennzeichnet, dass
im Fall von Schienenfahrzeugen die Schienenortskoordinate (SOK) , die die Position des Schienenfahrzeugs (SFZ) angibt, erzeugbar ist, indem eine Funktionseinheit, die aus (i) einer mit der der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) und der Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) verbundene Initialisierungseinrichtung (ISE), (ii) einer mit der der Berechnungs- /Auswerteeinrichtung (BAWE) verbundene Radumdrehung-Zählein- richtung (RUZE) , (iii) der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) , (iv) der Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) , und (v) der Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren/Gleisen (EKEKEF) oder der Erkennungseinrichtung fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren (EKEEF) gs bildet ist, derart ausgestaltet ist, dass
a) ausgehend von einer initialisierten, in der Initialisierungseinrichtung (ISE) gespeicherten Gleisposition, die die Position des Schienenfahrzeugs (SFZ) auf dem zuletzt durch die Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren (EKE EF) oder die Erkennungseinrichtung fahrspur— wechselbedingten Erkennen von Fahrspuren (EKEKEF) erkannten und die Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) ausgewerteten Gleis (GL, GLW) angibt, in der Radumdrehung-Zähleinrichtung (RUZE) eine Anzahl von Radumdrehungen Schienenfahrzeugs (SFZ) auf dem erkannten Gleis (GL, GLW) erfasst wird,
b) aus den zahlenmäßig erfassten Radumdrehungen in der Be- rechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) der Wert einer auf dem Gleis (GL, GLw) zurückgelegten Wegstrecke berechnet wird, c) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) der berechnete Wegstreckenwert durch die Erkennungseinrichtung zum kontinuierlichen Erkennen von Fahrspuren (EKE EFG) oder die Er¬ kennungseinrichtung fahrspurwechselbedingten Erkennen von Fahrspuren/Gleisen (EKEWEF) auf der zurückgelegten Gleisweg¬ strecke erfasste Betrieb-Ortsinformationen (BOI) und Betrieb- Gleisinformationen (BGI) und/oder durch auf der zurückgelegten Gleiswegstrecke erfasste Betrieb-Ortsinformationen (BOI) und Betrieb-Gleiswechselinformationen (BGWI) unter Berück- sichtigung der in den Referenzdaten (RDA) zu dieser Wegstrecke enthaltenen Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) oder der Kontext- und Hinweisinformationen (KHI) und der Metain- formationen (MI) korrigiert wird,
d) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) ein markan- ter, durch die Informationen (BOI, BGI, BGWI) erfasster und durch die Metainformationen (MI) bekannter Wegstreckenpunkt einer Bahnstreckenkomponente, z.B. der Standort einer Weiche (WCH) , Balise, Signal gebenden und führenden Anlage etc., be¬ stimmt wird,
e) in der Berechnungs-/Auswerteeinrichtung (BAWE) der Abstand des Schienenfahrzeugs (SFZ) von dem bekannten Wegstreckenpunkt dadurch bestimmt wird, dass
el) für den markanten Wegstreckenpunkt durch die Erfassung der Betrieb-Gleisinformation (BGI) und der Betrieb- Ortsinformation (BOI) oder durch die Erfassung der Betrieb- Gleiswechselinformation (BGWI) und der Betrieb- Ortsinformation (BOI) eine Schienenbreite ermittelt wird oder e2) für den markanten Wegstreckenpunkt auf der Basis eines Vergleichs zwischen einerseits der erfassten Betrieb- Ortsinformation (BOI) und Betrieb-Gleisinformation (BGI) oder der erfassten Betrieb-Ortsinformation (BOI) und Betrieb- Gleiswechselinformation (BGWI) sowie andererseits der dazu jeweils korrespondierenden referenzmäßig erfassten Referenz- Ortsinformation (ROI) und Referenz-Gleisinformation (RGI) oder der dazu jeweils korrespondierenden referenzmäßig erfassten Referenz-Ortsinformation (ROI) und Referenz- Gleiswechselinformation (RGWI) die Größe der Bahnstreckenkomponente in den Betrieb-Informationen (BOI, BGI, BGWI) mit der Größe der Bahnstreckenkomponente in den Referenz- Informationen (ROI, RGI, RGWI) verglichen wird, und
f) die für den markanten Wegstreckenpunkt auf dieser Weise ermittelte Position sowohl die neue initialisierte Gleisposi¬ tion als auch die erzeugte Schienenortskoordinate (SOK) ist, die in der Initialisierungseinrichtung (ISE) speicherbar und der Positionsbestimmungseinrichtung (PBE) zuführbar ist bzw. sind .
41. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis
40, gekennzeichnet durch
eine virtuelle Maschine, die im Sinne eines "Software
Defined Signal Recognition of Rail Traffic Systems" ausge- bildet ist und funktioniert.
42. Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 19 bis
41, dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Vorrichtung (FEV, GEV) ein automatisiertes (autono- mes) oder unterstütztes Fahren des Bahnfahrzeugs (BFZ, SFZ) ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke assistierbar ist.
43. Bahnfahrzeug (BFZ) zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr (BVK) , insbesondere Schienenfahrzeug (SFZ) zur Gleiserkennung im Schienenverkehr (SVK), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (FEV, GEV) nach einem der Ansprüche 42 in das Bahnfahrzeug (BFZ, SFZ) integriert ist.
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