DE102005042218B4

DE102005042218B4 - Railway collision warning device

Info

Publication number: DE102005042218B4
Application number: DE200510042218
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Meyer zu Hörste Michael; Dr. Strang Thomas
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2025-09-06
Also published as: DE102005042218A1

Abstract

Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung (1) zum Einbau in Eisenbahnfahrzeuge mit – einer Steuerungeit (2) verbundene Fahrtermittlungseinheit (3) zur Bestimmung von die aktuelle Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung enthaltenen Fahrtinformationen, – einer Funksende- und Empfangseinheit (4), die mit der Steuerungseinheit (2) zum Aussenden einer Fahrzeugkennung und aktueller Fahrtinformationen des Fahrzeugs enthaltenen Datenpaketen und Empfangen von Datenpaketen mit Fahrtinformationen anderer auf dem Eisenbahnnetz befindlicher Eisenbahnfahrzeuge und deren Fahrzeugkennungen verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit (2) zur Kollisionsüberprüfung durch Abgleich der Fahrtinformationen des eigenen Fahrzeugs mit der von anderen Fahrzeugen empfangenen Fahrtinformationen eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (2) zur Übertragung und zur Auswertung eines topologischen Streckenvektors des geplanten Streckenverlaufs als Teil der Fahrtinformation eingerichtet ist.Railway collision warning device (1) for installation in railway vehicles with - a control unit (2) connected travel determination unit (3) for determining the current vehicle position, the vehicle speed and the direction of travel contained travel information, - a radio transmission and reception unit (4) which with the Control unit (2) for sending out a vehicle identifier and current journey information of the vehicle containing data packets and receiving data packets with journey information of other railway vehicles located on the railway network and their vehicle identifiers is connected, the control unit (2) for collision checking by comparing the journey information of the own vehicle with the Trip information received from other vehicles is set up, characterized in that the control unit (2) for transmitting and evaluating a topological route vector of the planned route as part of the trip information mation is set up.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung zum Einbau in Eisenbahnfahrzeuge mit

– einer Steuerungseinheit,
– einer mit der Steuerungseinheit verbundenen Fahrtermittlungseinheit zur Bestimmung einer die aktuelle Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung enthaltenen Fahrtinformationen,
– einer Funksende- und Empfangseinheit, die mit der Steuerungseinheit zum Aussenden von einer Fahrzeugkennung und aktueller Fahrtinformationen des Fahrzeugs enthaltenen Datenpaketen und Empfangen von Datenpaketen mit Fahrtinformationen anderer auf dem Eisenbahnnetz befindlicher Eisenbahnfahrzeuge und deren Fahrzeugkennungen verbunden ist,

wobei die Steuerungseinheit zur Kollisionsüberprüfung durch Abgleich der Fahrtinformationen des eigenen Fahrzeugs mit den von anderen Fahrzeugen oder anderen mit solchen Geräten ausgestatteten Hindernissen empfangenen Fahrtinformationen eingerichtet ist.The invention relates to a railway collision warning device for installation in railway vehicles with

A control unit,
A travel detection unit connected to the control unit for determining a travel information including the current vehicle position, the vehicle speed and the movement direction,
A radio transmitting and receiving unit, which is connected to the control unit for transmitting data packets contained by a vehicle identification and current driving information of the vehicle and receiving data packets with travel information of other railway vehicles located on the railway network and their vehicle identifications,

wherein the collision check control unit is arranged by matching the travel information of the own vehicle with the travel information received from other vehicles or other obstacles equipped with such devices.

Die Steuerung und Sicherung des Zugverkehrs erfolgt heutzutage einerseits mit Leit- und Steuerungseinrichtungen, die im Wesentlichen von Stellwerken zentral verwaltet werden. Dabei wird eine Einstellung und Zuordnung von so genannten Fahrstraßen zu einem exakt definierten Zug mit Hilfe der Stellwerke vorgenommen und es werden alle Gleisfeldelemente, wie beispielsweise Weichen etc., in die richtige Lage gebracht und verschlossen. Anschließend werden die Signale auf „Fahrt” gestellt.Today, the control and securing of train traffic takes place on the one hand with guidance and control devices, which are mainly centrally managed by signal boxes. In this case, an adjustment and assignment of so-called driveways is made to a precisely defined train with the help of the interlockings and it will all road surface elements, such as switches, etc., placed in the correct position and closed. Then the signals are set to "Ride".

In den Eisenbahnfahrzeugen sind oftmals Zugsicherungssysteme eingebaut, die beispielsweise bei einer Vorbeifahrt an Signalen, die nicht auf „Fahrt” stehen, automatisch eine Bremsung auslösen.In the railway vehicles train control systems are often installed, which automatically trigger a braking, for example, when driving past signals that are not on "ride".

Aus der EP 1 232 926 A1 ist ein Zugsicherungssystem bekannt, bei dem Balisengruppen an Streckenpunkten des Fahrweges angeordnet sind. Die Balisen sind aktive oder passive Transponder, die bei Überfahrt durch einen Eisenbahnzug angeregt werden und anschließend Nachrichten an das Eisenbahnfahrzeug senden. Während Festdatenbalisen einen festen Datensatz übertragen, sind transparente bzw. schaltbare Balisen an eine Signalquelle gekoppelt und übertragen in Abhängigkeit vom anliegenden Signal verschiedene Datensätze. Bei dem beschriebenen Verfahren wird aus dem festgestellten Empfangszeitpunkten von zwei in bekanntem Abstand hintereinander angeordneten Balisen übermittelten Telegrammen die Geschwindigkeit des Eisenbahnfahrzeugs ermittelt und mit einer maximal zulässigen Geschwindigkeit verglichen. Bei Überschreitung der maximalen zulässigen Geschwindigkeit wird dann ein Warnsignal oder eine Zwangsbremsung ausgelöst.From the EP 1 232 926 A1 a train protection system is known in which balise groups are arranged at route points of the track. The balises are active or passive transponders, which are excited when crossing a railway train and then send messages to the railway vehicle. While fixed data balises transmit a fixed data set, transparent or switchable balises are coupled to a signal source and transmit different data sets depending on the applied signal. In the described method, the speed of the railway vehicle is determined and compared with a maximum permissible speed from the detected reception times of two telegrams transmitted at a known distance one behind the other. If the maximum permissible speed is exceeded, a warning signal or emergency braking is triggered.

Weiterhin ist beispielsweise aus der DE 199 50 395 A1 ein Ortungssystem für Schienenfahrzeuge auf einem Gleisnetz bekannt, bei dem die Ortsposition des Schienenfahrzeugs vom Schienenfahrzeug mit Hilfe von Sensoren ermittelt und an eine Zentrale übertragen wird.Furthermore, for example, from the DE 199 50 395 A1 a locating system for rail vehicles on a rail network, in which the spatial position of the rail vehicle is determined by the rail vehicle with the aid of sensors and transmitted to a central office.

Die Sicherheit dieser bekannten zentralisierten Verfahren hängt sowohl von der korrekten Arbeitsweise des Stellwerks als auch des zugseitigen Sicherungssystems ab.The safety of these known centralized methods depends on both the correct operation of the interlocking and the Zugseitige safety system.

Ein auf dem ETCS-Standard (European Train Control System) basierendes Zugbeeinflussungssystem ist in der US 2004/0267415 A1 beschrieben, bei der ebenfalls streckenseitige Baliseninformationen genutzt werden. Von den Eisenbahnfahrzeugen werden die Ortsposition, die Geschwindigkeit und gegebenenfalls weitere Informationen über ein spezielles Eisenbahn-Mobilfunknetz (Global System for Mobile Communications Railways – GSM-R) an ein Stellwerk übertragen. Die Überwachung und Steuerung der Eisenbahnfahrzeuge erfolgt damit zentral.A train control system based on the ETCS (European Train Control System) standard is in the US 2004/0267415 A1 described, are also used in the trackside balise information. The railway vehicles transmit their position, speed and, if necessary, other information to a signal box via a special Global Communications System for Mobile Communications Railways (GSM-R). The monitoring and control of railway vehicles is thus centrally.

In der DE 198 40 715 C2 ist eine Schienenfahrzeugssteuerungseinrichtung für den so genannten Funk-Fahr-Betrieb FFB beschrieben, bei dem Steuerrechner in den Eisenbahnfahrzeugen jeweils einen Streckenatlas mit Informationen des Streckennetzes haben. Einzelne Gleisabschnitte werden dann zentral von einer Zugfolgesicherungseinrichtung über Funk höchstens einem Fahrzeug zugewiesen, um auf diese Weise Kollisionen zu vermeiden.In the DE 198 40 715 C2 is a rail vehicle control device for the so-called radio-driving operation FFB described in the control computer in the railway vehicles each have a Streckenatlas with information of the route network. Individual track sections are then centrally assigned by a train safety device via radio at most one vehicle in order to avoid collisions in this way.

In der DE 198 47 292 A1 ist ein Kommunikationssystem für einen solchen Funk-Fahrbetrieb beschrieben, bei dem die funktechnische Verbindung zur Datenübertragung zwischen den Subsystemen über einen Gatewayrechner zentral vermittelt wird.In the DE 198 47 292 A1 is described a communication system for such a radio driving operation, in which the radio connection for data transmission between the subsystems is centrally communicated via a gateway computer.

Zur Sicherung des Flugverkehrs ist beispielsweise das „Traffic Alert and Collision Avoidance System” (TCAS) bekannt, bei dem Transponder anderer Flugzeuge im umgebenden Luftraum abgefragt werden. Die von den Transpondern erhaltenen Positions- und Kursinformationen werden hinsichtlich möglicher Kollisionskurse ausgewertet. In Abhängigkeit von der Entfernung des möglichen Kollisionsgegners gibt das TCAS-System einen Verkehrshinweis (Traffic Advisory TA) oder eine Ausweichempfehlung (Resolution Advisory RA) aus. Für den Fall, dass sich zwei Flugzeuge auf Kollisionskurs begegnen, stimmen sich die TCAS-Systeme in den beiden Flugzeugen untereinander hinsichtlich der Ausweichmanöver ab. Das TCAS-System ist beispielsweise in der EP 0 905 528 A2 beschrieben. To secure air traffic, for example, the "Traffic Alert and Collision Avoidance System" (TCAS) is known in which transponders of other aircraft in the surrounding airspace are queried. The position and course information received from the transponders are evaluated for possible collision rates. Depending on the distance of the possible collision opponent, the TCAS system issues a traffic advisory TA or a resolution advisory RA. In the event that two aircraft meet on a collision course, the TCAS systems in the two aircraft coordinate with each other with regard to the evasive maneuvers. The TCAS system is for example in the EP 0 905 528 A2 described.

Im Schiffsverkehr ist das so genannte AIS-Verkehrswarnsystem (Automatic Identification System) bekannt, bei dem mit einem AIS-Transponder ausgerüstete Schiffe im Broadcast-Verfahren zeitzyklisch Navigationsinformationen mit Angaben über Position, Kurs und Status des Schiffs aussenden. Die ausgesendeten Daten können von allen anderen Schiffen und auch an Land empfangen und beispielsweise zu Warnung vor Kollisionen ausgewertet werden. Das AIS-System ist beispielsweise in der DE 100 28 927 A1 beschrieben.In shipping, the so-called AIS traffic alert system (Automatic Identification System) is known in the equipped with an AIS transponder ships in the broadcast method time-cyclical navigation information with information about position, course and status of the ship send out. The transmitted data can be received by all other ships and also on land and evaluated, for example, to warn of collisions. The AIS system is for example in the DE 100 28 927 A1 described.

Aus Martin Strohbach, Hans-Werner Gellersen, Gerd Kortuem und Christian Kray: Cooperative Artefacts: Assessing Real World Situations with Embedded Technology, in: Ubi Corp 2004, Lncs 3205, pp. 250–267 ist ein System zur Gefahrensicherung beschrieben, bei dem mit Hilfe von Nahbereichs-Radiofrequenzcontrollern und einer regelbasierten Wissensbasis mögliche Gefährdungssituationen durch inkompatible Gefahrgüter gemeldet werden.From Martin Strohbach, Hans-Werner Gellersen, Gerd Kortuem and Christian Kray: Cooperative Artefacts: Assessing Real World Situations with Embedded Technology, in: Ubi Corp 2004, Lncs 3205, pp. 250-267 describes a system for securing hazards in which potential hazardous situations due to incompatible dangerous goods are reported by means of short-range radio-frequency controllers and a rule-based knowledge base.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Eisenbahnkolllsions-Warneinrichtung zum Einbau in Eisenbahnfahrzeuge zu schaffen, die ohne aufwendige Infrastruktur an der Fahrstrecke betrieben werden kann und eine ausreichend betriebssichere Kollisionsüberwachung erlaubt.Based on this, it is an object of the present invention to provide an improved Eisenbahnkolllsions warning device for installation in railway vehicles, which can be operated without complex infrastructure on the route and a sufficiently reliable collision monitoring allowed.

Die Aufgabe wird mit der Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, dass die Steuerungseinheit (2) zur Übertragung und zur Auswertung eines topologischen Streckenvektors des geplanten Streckenverlaufs als Teil der Fahrtinformationen eingerichtet ist.The object is achieved with the railway collision warning device of the aforementioned type, characterized in that the control unit ( 2 ) is set up for transmission and evaluation of a topological route vector of the planned route as part of the trip information.

Im Unterschied zu den hinreichend bekannten zentralen Überwachungs- und Steuerungssystemen wird vorgeschlagen, dass die Eisenbahnfahrzeuge ständig in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Fahrtinformationen per Funk aussenden, die innerhalb einer bestimmten Reichweite von jedem anderen Fahrzeug empfangen werden können, das sich in dem Funkempfangsgebiet befindet.In contrast to the well-known centralized monitoring and control systems, it is proposed that the railway vehicles constantly broadcast at regular or irregular intervals travel information that can be received within a certain range of any other vehicle located in the radio reception area.

Dabei werden die Positionen und Bewegungsvektoren der Eisenbahnfahrzeuge ausgewertet, um zu erkennen, ob eine Gefahr der Kollision vorliegt.The positions and motion vectors of the railway vehicles are evaluated in order to detect whether there is a risk of collision.

Im Unterschied zum Schiffs- und Flugverkehr stellt sich das Problem, dass die Bewegungsvektoren von Schienenfahrzeugen vollkommen regulär aufeinander zeigen dürfen. Dann würde bereits beim Koppeln von Halbzügen und Nachschieben von Zugteilen ein Konflikt erkannt. Auch beim „fliegenden” Überholen und Ausweichen auf Hochgeschwindigkeitsstrecken ist eine solche Situation zulässig. Selbst die Bewegungsvektoren von sich begegnenden Zügen weisen bei einer hohen Relativgeschwindigkeit nur wenige Meter aneinander vorbei. In Kurven wird der Abstand zum Teil noch weiter reduziert.In contrast to ship and air traffic, there is the problem that the motion vectors of rail vehicles may be perfectly regular. Then a conflict would already be detected when coupling half-trains and pushing train parts. Such a situation is also permissible in "flying" overtaking and avoidance on high-speed lines. Even the motion vectors of trains encounter each other only a few meters apart at a high relative speed. In curves, the distance to the part is further reduced.

Aufgrund des deterministischen Fahrverhaltens von Eisenbahnfahrzeugen sind diese zulässigen Situationen aber alle erkennbar und klassifizierbar, so dass ohne zentrale Unterstützung eine zuverlässige Kollisionsüberwachung doch möglich ist.Due to the deterministic driving behavior of railway vehicles, however, these permissible situations are all recognizable and classifiable, so reliable collision monitoring is possible without central support.

Zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Bestimmung der Fahrzeugposition ist es vorteilhaft, wenn die Fahrtermittlungseinheit mit einer Gleisspuridentifikationseinheit verbunden ist, um die vom Eisenbahnfahrzeug befahrene Gleisspur zu bestimmen. Diese Gleisspur kann dann beispielsweise mit einer entsprechenden Identifikationsnummer als Fahrtinformation mit übertragen und ausgewertet werden. Zur Gleisspuridentifikation können beispielsweise gleisseitig vorgesehene Balisen ausgelesen werden.In order to increase the accuracy in the determination of the vehicle position, it is advantageous if the travel detection unit is connected to a track identification unit in order to determine the track used by the railway vehicle. This track track can then be transmitted and evaluated, for example, with a corresponding identification number as driving information. For track track identification, for example, beacons provided on the track can be read out.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinheit einen Zugriff auf eine digitale Eisenbahnstreckenkarte hat und zur Protektion der ermittelten Fahrzeugposition auf eine Gleisspur mit Hilfe der Eisenbahnstreckenkarte eingerichtet ist. Derartige digitale Streckenkarten sind oftmals in modernen Eisenbahnfahrzeugen vorhanden, insbesondere in Eisenbahnzügen, die nach dem ETCS-System (European Train Control System) im European Rail Transport Management System (ERTMS) ausgerüstet sind.It is particularly advantageous if the control unit has access to a digital railway line map and is set up to protect the determined vehicle position on a track track with the aid of the railway line map. Such digital route maps are often present in modern railway vehicles, in particular in railway trains equipped according to the European Train Control System (ETCS) in the European Rail Transport Management System (ERTMS).

Oftmals liegt in einem elektronischen Buchfahrplan mit einem Verzeichnis der Langsamfahrstellen (EBULA) die gesamte geplante Strecke eines Zuges in nicht signaltechnisch sicherer Form vor, Zudem ist eine gesicherte Aussage über den geplanten Streckenverlauf zugseitig oftmals für die nächsten 5 bis 30 Kilometer vorhanden. Damit kann ein topologischer Streckenvektor, der den geplanten Streckenverlauf beschreibt, aus den vorliegenden Informationen extrahiert und als Teil der Fahrtinformation an andere Eisenbahnfahrzeuge übertragen und solche topologischen Streckenvektoren anderer Eisenbahnfahrzeuge zur Kollisionsüberwachung ausgewertet werden. So kann bereits eine Kollisionswarnmeldung ausgegeben werden, wenn der topologische Streckenvektor nicht mit dem aktuellen Bewegungsvektor des Eisenbahnfahrzeugs übereinstimmt. Often in an electronic book timetable with a directory of slow-moving vehicles (EBULA), the entire planned route of a train is in non-signaling safe form. In addition, a reliable statement about the planned route is zugseitig often for the next 5 to 30 kilometers available. Thus, a topological route vector describing the planned route can be extracted from the available information and transmitted as part of the trip information to other railway vehicles and evaluated such topological route vectors of other railway vehicles for collision monitoring. Thus, a collision warning message can already be issued if the topological route vector does not coincide with the current motion vector of the railway vehicle.

Für die Bestimmung der Bewegungsrichtung und/oder der befahrenen Gleisspur können zudem Kurvenverläufe abgeschätzt werden, indem die Querbeschleunigung des Eisenbahnfahrzeugs mit einer Bechleunigungsmesseinheit ermittelt wird.Curves can also be estimated for the determination of the direction of movement and / or the track track used by determining the lateral acceleration of the railway vehicle with a acceleration measuring unit.

Zur Ermittlung der Ortsposition des Eisenbahnfahrzeugs kann beispielsweise ein an sich bekannter und oftmals in Eisenbahnfahrzeugen ohnehin vorhandener Satellitenortungsempfänger zur satellitengestützten Positionsermittlung genutzt werden. Um auch eine Ortung in abgeschatteten Gebieten, insbesondere Tunneln, zu ermöglichen, können gegebenenfalls weitere an sich bekannte Ortungsverfahren genutzt werden, wie zum Beispiel Balisen, Mobiltelefonortung etc.In order to determine the spatial position of the railway vehicle, it is possible, for example, to use a satellite positioning receiver known per se and often already present in railway vehicles for satellite-based position determination. In order to enable locating in shaded areas, in particular tunnels, further locating methods known per se may optionally be used, such as, for example, balises, mobile telephone location, etc.

Wenn die Steuerungseinheit weiterhin zur Übersendung weiterer fahrzeugspezifischer Informationen als Fahrtinformationen eingerichtet ist, wie zum Beispiel Informationen über Lademaße und Überschreitung vorgeschriebener Lademaße sowie über Art und Ladung des Eisenbahnfahrzeugs, insbesondere von Gefahrgutkennung, kann eine erweiterte Kollisionsüberprüfung erfolgen. So kann bei einer Lademaßeüberschreitung beispielsweise ansonsten zulässiger Gegenverkehr verhindert werden. Mit Hilfe der Gefahrgutkennung kann zudem vermindert werden, dass sich Züge mit inkompatiblen Gefahrgütern nahem oder die Strecke für einen Gefahrguttransporter vollständig freigehalten wird.If the control unit is furthermore set up to transmit further vehicle-specific information as journey information, such as information about loading dimensions and exceeding of prescribed loading dimensions and about the type and load of the railway vehicle, in particular of dangerous goods identification, an extended collision check can be carried out. For example, in the event of a load overshoot, otherwise permissible oncoming traffic can be prevented. With the help of the dangerous goods identification can be further reduced that trains with incompatible dangerous goods near or the route for a dangerous goods transporter is completely kept.

Neben der Kollisionsüberprüfung anhand der zwischen den Eisenbahnfahrzeugen ausgetauschten Fahrtinformationen ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich Streckeninformationen zur Kollisionsüberwachung ausgewertet werden, die von streckenseitig verbauten Funksendeeinheiten ausgestrahlt werden. Derartige Streckeninformationen können beispielsweise der Zustand des Freiraums von Bahnübergängen sein. Die Streckeninformationen können auch Gefahrensituationen am Fahrweg melden, die mit Hilfe von am Fahrweg oder in vorausfahrenden Zügen installierten Sensoren erfasst werden, wie beispielsweise Überflutungen, Lawinen, Hindernisse auf dem Fahrweg etc.In addition to the collision check on the basis of the exchanged between the railway vehicles travel information, it is advantageous if additional route information for collision monitoring are evaluated, which are broadcast from trackside radio transmission units. Such route information can be, for example, the state of the clearance of level crossings. The route information can also indicate dangerous situations on the route, which are detected by means of sensors installed on the route or in preceding trains, such as flooding, avalanches, obstacles on the route, etc.

Das Ergebnis der Kollisionsüberprüfung kann durch die Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung optisch oder akustisch an den Lokführer ausgegeben werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinheit zum Aussenden eines Warnsignals über die Funksendeeinheit eingerichtet ist, wenn eine Kollisionsgefahr erkannt wurde. Damit werden auch die in der Umgebung des einer drohenden Kollisionsgefahr ausgesetzten Eisenbahnfahrzeugs und gegebenenfalls das nächstliegende Stellwerk gewarnt, so dass auch von dort Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.The result of the collision check can be issued by the railway collision warning device visually or acoustically to the train driver. It is particularly advantageous if the control unit is set up to emit a warning signal via the radio transmitter unit if a risk of collision has been detected. This also warned in the vicinity of the risk of collision risk railway vehicle and possibly the nearest interlocking, so that countermeasures can be initiated from there.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steuerungseinheit zum Eingriff in die Fahrzeugsteuerung eingerichtet ist, wenn eine Kollisionsgefahr erkannt wurde. Ein solcher Eingriff kann beispielsweise eine Notbremsung oder eine Abbremsung sein. Im Sinne der Fahrzeugsteuerung wird aber auch verstanden, dass bei entsprechender Ausrüstung der Fahrzeugsteuerung gleisseitige Infrastruktur, wie beispielsweise Weichen oder Signale, gestellt werden können.Furthermore, it is advantageous if the control unit is set up to engage in the vehicle control if a risk of collision has been detected. Such an intervention may be, for example, emergency braking or braking. In the sense of vehicle control, however, it is also understood that, with appropriate equipment of the vehicle control system, trackside infrastructure, such as points or signals, can be provided.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to an embodiment with the accompanying drawings. Show it:

1 – Blockdiagramm einer Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung; 1 Block diagram of a railway collision warning device;

2a)–e) – Skizzen von zwei Eisenbahnzügen mit möglichen Kollisionsszenarien. 2a) -E) - Sketches of two railway trains with possible collision scenarios.

Die 1 lässt ein Blockschaltbild einer Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung 1 zum Einbau in Eisenbahnfahrzeuge erkennen. Die Kollisionsüberprüfung wird hiermit dezentral im Eisenbahnfahrzeug selbst mit Hilfe einer Steuerungseinheit 2 durchgeführt, die mit einer Fahrtermittlungseinheit 3 zur Bestimmung von Fahrtinformationen verbunden ist. Mit Hilfe der Fahrtermittlungseinheit 3 werden die aktuelle Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung ermittelt. Dies kann beispielsweise unter Zuhilfenahme eins Satellitenortungsempfängers zur satellitengestützten Positionsermittlung erfolgen.The 1 shows a block diagram of a railway collision warning device 1 recognize for installation in railway vehicles. The collision check hereby becomes decentralized in the railway vehicle itself with the aid of a control unit 2 performed with a trip detection unit 3 connected to the determination of trip information. With the help of the trip detection unit 3 be the current vehicle position, the Vehicle speed and the direction of movement determined. This can be done for example with the aid of a satellite positioning receiver for satellite-based position determination.

Die Steuerungseinheit 2 ist weiterhin mit einer Funksende- und Empfangseinheit 4 verbunden, um die aktuellen Fahrtinformationen zusammen mit einer Fahrzeugkennung per Funk auf einem geeigneten Funkkanal auszusenden. Auf diese Weise können die Fahrtinformationen und Fahrzeugkennungen von anderen Fahrzeugen im Empfangsbereich der Funksende- und Empfangseinheit 4 empfangen und zur Kollisionsüberprüfung ausgewertet werden, sofern diese über eine entsprechende Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung 1 verfügen. Die Steuerungseinheit 2 ist hierfür so beispielsweise durch geeignete Programmierung eingerichtet, dass die Fahrtinformation des eigenen Fahrzeugs mit den von anderen Fahrzeugen empfangenen Fahrtinformationen verglichen wird, um eine Aussage über die Kollisionsgefahr abzuleiten.The control unit 2 is still with a radio transmitter and receiver unit 4 connected to transmit the current trip information along with a vehicle identifier by radio on a suitable radio channel. In this way, the travel information and vehicle IDs of other vehicles in the reception area of the radio transmitter and receiver unit 4 received and evaluated for collision check, if they have a corresponding railway collision warning device 1 feature. The control unit 2 For this purpose, it is set up for this purpose, for example by suitable programming, in such a way that the travel information of the own vehicle is compared with the travel information received from other vehicles in order to derive a statement about the danger of collision.

Die Fahrtermittlungseinheit 3 kann mit einer Gleisspuridentifikationseinheit 5 verbunden sein, um die von dem Eisenbahnfahrzeug befahrene Gleisspur zu identifizieren und hierdurch eine genauere Fahrzeugposition und verbesserte Kollisionsüberwachung zu ermöglichen.The trip detection unit 3 can with a track gauge identification unit 5 be connected to identify the track used by the railway vehicle and thereby allow a more accurate vehicle position and improved collision monitoring.

Beispielsweise kann die Gleisspuridentifikationseinheit 5 zusätzlich eine Transponderleseeinheit zum Auslesen von gleisseitig verbauten Balisen sein.For example, the track gauge identification unit 5 additionally be a transponder reading unit for reading track mounted balises.

Mit dieser Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung ist es möglich, Informationen über Position, Geschwindigkeitsvektor und andere wichtige Werte aus bestimmten bewegten Eisenbahnfahrzeugen und gegebenenfalls aus Infrastruktureinheiten abzustrahlen. Diese Informationen können dann von anderen Eisenbahnfahrzeugen in der Region ausgewertet werden, um Informationen aber kritische Zustände, Lösungsvorschläge und störende Eingriffe abzuleiten.With this railway collision warning device, it is possible to broadcast information about position, velocity vector and other important values from certain moving railway vehicles and possibly from infrastructure units. This information can then be evaluated by other railway vehicles in the region to derive information but critical conditions, proposed solutions and disruptive interventions.

Die Funkübertragung kann mit gängigen Kommunikationssystemen erfolgen, insbesondere solchen mit konkurrierendem Zugriff auf die gleiche Frequenz. Solche Verfahren sind beispielsweise das TDMA(Time Division Multiple Access)-, CDMA(Code Divison Multiple Access)-, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) oder MC-CDMA(Multi-Carrier Code Division Multiple Access)-Verfahren. Optional kann die Synchronisation des Zugriffs auch über Ortungssatellitensysteme erfolgen, indem zum Beispiel die zu verwendenden Zeitslots aus der geografischen Position abgeleitet werden. Die Zeitslots können auch per Hash-Funktion aus der Zugkennung (RCAS-ID) berechnet werden. Mit dem gleichen Übertragungsverfahren kann auch eine Konfliktlösungsanweisung an die übrigen beteiligten Schienenfahrzeuge übertragen werden, wenn nur eine Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung 1 eine potentielle Gefahr erkannt hat.The radio transmission can take place with common communication systems, in particular those with concurrent access to the same frequency. Such methods are, for example, TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Divison Multiple Access), OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) or MC-CDMA (Multi-Carrier Code Division Multiple Access) method. Optionally, the synchronization of the access can also take place via positioning satellite systems, for example by deducing the time slots to be used from the geographical position. The time slots can also be calculated using the hash function from the train identifier (RCAS-ID). With the same transmission method, a conflict resolution instruction can also be transmitted to the other participating rail vehicles, if only one railroad collision warning device 1 has recognized a potential danger.

Nachfolgend wird eine beispielhafte Struktur der Datenstruktur gezeigt: Feld Bedeutung Mögliche Werte RCAS-ID Eindeutiger Bezeichner der Quelle, z. B. für den Zug Zugnummer Bahnsteig-ID Timestamp Zeitstempel Fahrt-Typ Grund der Fahrt bzw. Meldung Zugfahrt Rangierfahrt LÜ-Fahrt Baufahrt Bahnübergang Baustelle Referenzpunkt im Zug Position der RCAS-Einheit im Zug Head Tail LÜ-Typ Art der Lademaßüberschreitung Keine, A, B, C, D BÜ-Status Ergebnis der Freiraumüberwachung Gesichert, frei gesichert, temporär belegt, gesichert, statisch belegt Ungesichert Unbekannt Zuglänge Gesamtlänge des Zuges Streckenposition Gleis + Blockkennung Streckenvektor Liste nächster Gleis- + Blockkennungen Geogr. Position WGS84 Positionsinformationen Lat, Lon, Alt Geschwindigkeit in km/h Gefahrgut Gefahrgutkennung aus einer Taxonomie Hindernis-Art Hart, weich, ggf. Wasserstand über SO Tabelle einer beispielhaften Datenstruktur des RCAS-Telegramms An exemplary structure of the data structure is shown below: field importance Possible values RCAS ID Unique identifier of the source, eg. B. for the train Train number platform ID timestamp time stamp Travel type Reason for the trip or message Train ride Shunting trip LÜ-Fahrt Baufahrt Railroad crossing Baustelle Reference point in the train Position of the RCAS unit in the train Head tail LÜ type Type of loading mass exceedance None, A, B, C, D BU status Result of free space monitoring Secured, freely secured, temporarily occupied, secured, statically occupied Unsecured Unknown train length Total length of the train track position Track + block identifier distance vector List of next track + block identifiers Geographical position WGS84 position information Lat, Lon, Alt speed in km / h dangerous goods Danger identification from a taxonomy Obstacle type Hard, soft, possibly water level above SO Table of an exemplary data structure of the RCAS telegram

Die 2 lässt Skizzen denkbarer Konfliktsituationen erkennen.The 2 allows sketches of conceivable conflict situations to be recognized.

In der 2a) ist eine Situation dargestellt, bei der zwei Eisenbahnfahrzeuge Zug 1, Zug 2 auf unterschiedlichen Gleisen in entgegengesetzte Richtung fahren. Obwohl die Bewegungsvektoren parallel zueinander verlaufen, weisen sie nicht aufeinander, de die Eisenbahnfahrzeuge Zug 1, Zug 2 auf unterschiedlichen Gleisen fahren. Daher wird keine Kollision erkannt. Der Abgleich der Fahrtinformation erfolgt unter Berücksichtigung des vierdimensionalen Raums, d. h. der Zeit und der drei Raumachsen x, y, z. In Abhängigkeit von dem Abstand, der verbleibenden Zeit, der Geschwindigkeit etc. kann dann im Gefahrenfalle eine Reaktion ausgelöst werden, die von einer akustischen und/oder optischen Warnung bis zur Zwangsbremsung reichen kann.In the 2a) a situation is shown in which two railway vehicles train 1, train 2 on different tracks in the opposite direction. Although the motion vectors are parallel to each other, they do not face each other, de train vehicles train 1, train 2 drive on different tracks. Therefore, no collision is detected. The adjustment of the travel information takes place taking into account the four-dimensional space, ie the time and the three spatial axes x, y, z. Depending on the distance, the remaining time, the speed, etc., a reaction can then be triggered in the event of danger, which may range from an acoustic and / or visual warning to emergency braking.

Die 2b) lässt eine Situation erkennen, bei der zwei Eisenbahnfahrzeuge auf demselben Gleis aufeinander zufahren. Die Bewegungsvektoren zeigen daher unmittelbar aufeinander.The 2 B) shows a situation in which two railway vehicles drive towards each other on the same track. The motion vectors therefore point directly to each other.

Die 2c) lässt eine Situation erkennen, bei der zwei Eisenbahnfahrzeuge hintereinanderher fahren. Bei dieser so genannten Folgefahrt auf demselben Gleis zeigen die Bewegungsvektoren in die gleiche Richtung, wobei der Bewegungsvektor des nachfolgenden Zuges auf den vorhergehenden Zug zeigt. Aus der Fahrzeuggeschwindigkeit des vorhergehenden und nachfolgenden Zuges kann dann eine Kollisionsgefahr abgeleitet werden.The 2c) shows a situation in which two railway vehicles drive one behind the other. In this so-called following run on the same track, the motion vectors point in the same direction, with the motion vector of the following move pointing to the previous move. From the vehicle speed of the previous and subsequent train then a risk of collision can be derived.

Die 2d) lässt eine Situation einer möglichen Flankenfahrt erkennen, bei der ein erstes Eisenbahnfahrzeug auf dem Gleis 2 und ein zweites Eisenbahnfahrzeug auf dem Gleis 1 in entgegengesetzte Richtung fahren. Das Gleis 1 ist über eine Weiche mit dem Gleis 2 verbunden, die unter Umständen so gestellt ist, dass das zweite Eisenbahnfahrzeug Zug 2 frontal auf das erste Eisenbahnfahrzeug Zug 1 auf dem Gleis 2 geleitet wird. Eine solche Kollisionsgefahr kann insbesondere mit Hilfe von einer Eisenbahnstreckenkarte und mit einem topologischen Streckenvektor zur Beschreibung des geplanten Streckenverlaufs der Eisenbahnfahrzeuge erkannt werden.The 2d) indicates a situation of a possible flank ride, in which a first railway vehicle on the track 2 and a second railway vehicle on the track 1 drive in the opposite direction. The track 1 is connected via a switch with the track 2, which is possibly placed so that the second railway vehicle train 2 is directed head-on to the first railway vehicle train 1 on the track 2. Such a risk of collision can be recognized in particular with the aid of a railway line map and with a topological line vector for the description of the planned route of the railway vehicles.

Die 2e) lässt eine Situation erkennen, bei der eine Kollision nicht sicher auszuschließen ist und eine Flankenfahrt bei entsprechend eingestellten Weichen 1 und 2 möglich ist, obwohl beide Eisenbahnfahrzeuge wie in der 2a) auf unterschiedlichen Gleisen fahren. Auch hier kann gegebenenfalls eine Vorwarnmeldung abgegeben werden.The 2e) can detect a situation in which a collision can not be ruled out safely and a flank ride with appropriately set points 1 and 2 is possible, although both railway vehicles as in 2a) drive on different tracks. Again, if necessary, a warning message can be issued.

Zur Sicherung von Fahrten mit Lademaßüberschreitungen ist es vorteilhaft, wenn als Fahrtinformation zusätzlich eine entsprechende fahrzeugspezifische Information übertragen und ausgewertet wird. Damit können Eisenbahnfahrzeuge, die sich auf dem Nachbargleis nähern, ebenfalls Bremsungen auslosen um so die Folgen einer Kollision zu reduzieren.To secure trips with Lademaßüberschreitungen it is advantageous if additionally transmitted as a ride information corresponding vehicle-specific information and evaluated. Thus, railway vehicles that approach on the neighboring track, also draw stunts so as to reduce the consequences of a collision.

Bei der Lademaßüberschreitung LÜ können gemäß der Konzernrichtlinie 408 „Züge fahren und rangieren (Fahrdienstvorschrift)” der Deutsche Bahn AG folgende vier LÜ-Typen unterschieden werden:

A: Lademaßüberschreitung LÜ ohne Einschränkung auf dem Nachbargleis (Lademaßüberschreitung nach oben).
B: Normale Fahrt oder Lademaßüberschreitungs-Fahrt vom LÜ-Typ A oder B auf dem Nachbargleis möglich Begegnungsverbot mit LÜ-Typ C oder D.
C: Normale Fahrt oder Lademaßüberschreitungsfahrt vom LÜ-Typ A auf dem Nachbargleis ist möglich Begegnungsverbot mit LÜ-Typ B, C oder D.
D: Keine Fahrt auf dem Nachbargleis ist möglich Sperrung erforderlich.

According to the Group guideline 408 "Trains driving and shunting (driving service regulations)" of Deutsche Bahn AG, the following four types of LÜ-types can be distinguished:

A: Load excess LÜ without restriction on the neighboring track (charge overflow upwards).
B: Normal drive or load excess crossing of LÜ-type A or B on the neighboring track possible. Ban on meeting with LÜ-type C or D.
C: Normal drive or load excess crossing of LÜ-type A on the neighboring track is possible. Ban on meeting with LÜ-type B, C or D.
D: No trip on the neighboring track is possible Blocking required.

Es gibt auch weitere, über die Lademaßüberschreitung LÜ hinausgehenden Gefahren, die von der Ladung von Zügen ausgehen kann. Hierzu zählen zum Beispiel bestimmte chemische Stoffe, die nicht nebeneinander gelagert und/oder transportiert werden dürfen, da sie miteinander reagieren. Durch Aussendung von Gefahrgutkennungen mit der Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung und Auswertung derselben, können andere Züge mit „Inkompatiblen” Gefahrgütern in der Umgebung über die potentielle Gefährdung informiert werden, so dass diese in der Lage sind, geeignete Maßnahmen zu ergreifen.There are also other dangers which go beyond the loading dimension exceedance, which can arise from the loading of trains. These include, for example, certain chemical substances that must not be stored and / or transported next to each other as they react with each other. By sending out dangerous goods identifications with the railway collision warning device and evaluating them, other trains with "incompatible" dangerous goods in the vicinity can be informed of the potential danger, so that they are in a position to take appropriate measures.

Ein erheblicher Anteil an Kollisionen sind Zusammenpralle mit Kraftfahrzeugen auf Bahnübergängen ohne Beschrankung oder mit Halbschranken. Die Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung kann dahingehend erweitert werden, dass auch Streckeninformationen über den Zustand des Freiraums von Bahnübergängen übertragen und ausgewertet werden. Hierzu wird an den Bahnübergängen mit geeigneten Sensoren eine Erkennung irregulären Belegungen des Gefahrenraums beispielsweise per Magnetfeld, Infrarot, Video, Gewichtsmessung etc. durchgeführt. Dieser Status des Bahnübergangs BÜ wird beispielsweise wie folgt übertragen:

a) Bahnübergang gesichert und Freiraum frei Fahrt
b) Bahnübergang gesichert und Freiraum durch sich bewegendes Objekt belegt Warnung
c) Bahnübergang gesichert und Freiraum durch stehendes Objekt belegt ⇒ Gefahr
d) Der Status des Bahnübergangs ist unsicher.

A significant proportion of collisions are collisions with motor vehicles on level crossings without restriction or with half barriers. The railway collision warning device can be extended to also transmit and evaluate route information about the state of the clearance of level crossings. For this purpose, detection of irregular occupancies of the danger area, for example by magnetic field, infrared, video, weight measurement, etc., is performed at the level crossings with suitable sensors. This status of the level crossing BÜ is transmitted, for example, as follows:

a) Railroad crossing secured and clearance free ride
b) Level crossing secured and clearance occupied by moving object Warning
c) Level crossing secured and clear space occupied by stationary object ⇒ Danger
d) The status of the railroad crossing is uncertain.

Weiterhin können auch „weiche” Kollisionsgefahren auf der Strecke überwacht und ausgewertet werden, wie zum Beispiel Schnee oder Wasser an Stellen, die für solche Störungen bekannt sind. Hierzu werden geeignete Sensoren an der Strecken installiert und mit einer Funksendeanlage ausgerüstet. Sobald eine Gefahr erkannt wurde, wird diese als so genannte Streckeninformation ausgestrahlt und mit der Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung in den Eisenbahnfahrzeugen ausgewertet.Furthermore, "soft" collision hazards on the track can also be monitored and evaluated, such as snow or water at locations known for such disturbances. For this purpose, suitable sensors are installed on the routes and equipped with a radio transmission system. As soon as a danger has been detected, it is broadcast as so-called route information and evaluated with the railway collision warning device in the railway vehicles.

Durch Einbeziehung einer Kommunikationsverbindung zum Stellwerk ergeben sich weitere Möglichkeiten, einen erkannten Konflikt aufzulösen. So hat der Fahrdienstleister im Stellwerk zusätzlich noch die Möglichkeit, durch rechtzeitige Veränderung der Weicheneinstellung auf Seiten der Infrastruktur, zum Beispiel durch Umleiten eines Zuges auf ein „sicheres” Gleis eine Kollision oder einen Zusammenprall zu verhindern, sofern die Streckentopologie dies zulässt. Eine solche semiautomatische oder automatische Reaktion auf eine von einer Eisenbahnkollisions-Warneinrichtung übertragenen Gefahrensituation erfordert lediglich eine entsprechende Funkempfangseinheit mit Signalauswerte- und Anzeigeeinheit.By including a communication link to the signal box, there are further possibilities to resolve a detected conflict. Thus, the service provider in the interlocking also has the ability to prevent a collision or a collision by timely changing the course setting on the infrastructure side, for example by diverting a train on a "safe" track, if the line topology allows. Such a semi-automatic or automatic reaction to a hazardous situation transmitted by a railway collision warning device only requires a corresponding radio receiving unit with signal evaluation and display unit.

Claims

Railway collision warning device ( 1 ) for installation in railway vehicles with - a control unit ( 2 ), - one with the control unit ( 2 ) associated driving detection unit ( 3 ) for determining the current vehicle position, the vehicle speed and the direction of travel contained travel information, - a radio transmitter and receiver unit ( 4 ) connected to the control unit ( 2 ) for transmitting a vehicle identification and current travel information of the vehicle contained data packets and receiving data packets with travel information of other railway vehicles located on the railway network and their vehicle identifiers, the control unit ( 2 ) is set up for collision checking by matching the travel information of the own vehicle with the travel information received from other vehicles, characterized in that the control unit ( 2 ) is set up for transmission and evaluation of a topological route vector of the planned route as part of the trip information.

Railway collision warning device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the travel detection unit ( 3 ) with a track-track identification unit ( 5 ) is connected to determine the track used by the railway vehicle.

Railway collision warning device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the track track identification unit ( 5 ) is designed for reading out of track provided balises.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 2 ) has access to a digital railway line map and is set up to project the determined vehicle position onto a track track using the railway line map.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the travel detection unit ( 3 ) is connected to an acceleration measuring unit for determining the lateral acceleration of the railway vehicle and is set up to estimate curves for determining the direction of movement and / or the track track being traveled.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the travel detection unit ( 3 ) is connected to a satellite positioning receiver for satellite position detection.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 2 ) is set up for the transmission of further vehicle-specific information as journey information, in particular exceeding of prescribed load dimensions, vehicle condition and / or dangerous goods identifications, and evaluation of the vehicle-specific information of other vehicles for extended collision check.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 2 ) continue to be evaluated by the radio receiver unit ( 4 ) is set up for collision monitoring.

Railway collision warning device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that route information reproduce the state of the free space of level crossings and / or with sensors installed on the track sensors detected dangerous situations.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 2 ) for emitting a warning signal via the radio transmitter unit ( 4 ) is set up if a collision hazard has been detected.

Railway collision warning device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 2 ) is set up to intervene in the vehicle control when a collision hazard has been detected.