DE102012200595A1

DE102012200595A1 - Method for object-side standstill recognition of rail-mounted vehicle, involves detecting non-occurrence of movement-induced vibrations of moving object in standstill condition using highly sensitive acceleration sensor

Info

Publication number: DE102012200595A1
Application number: DE201210200595
Authority: DE
Inventors: Markus Bierkandt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-07-18

Abstract

The method involves detecting non-occurrence of movement-induced vibrations of a moving object i.e. rail-mounted vehicle, in a standstill condition using a highly sensitive acceleration sensor, where the vibrations are detected in a measuring axis parallel to a travelling direction or a gravity force. A signal output of the acceleration sensor is connected with a door control device of the rail-mounted vehicle. An independent claim is also included for a device for object-side standstill recognition of a moving object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur objektseitigen Stillstandserkennung eines beweglichen Objektes, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, sowie eine Vorrichtung zur schienenfahrzeugseitigen Stillstandserkennung. The invention relates to a method for object-side standstill detection of a moving object, in particular a rail vehicle, as well as a device for rail vehicle side standstill detection.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen auf die Stillstandserkennung bei Schienenfahrzeugen, ohne dass die Erfindung auf diese spezielle Anwendung beschränkt ist. Die Erfindung kann für die Stillstandserkennung und -überwachung bei jeglichen Relativbewegungen, beispielsweise bei industriellen Fertigungsprozessen oder Fahrzeugen aller Art, eingesetzt werden. The following description refers essentially to the standstill detection in rail vehicles, without the invention being limited to this particular application. The invention can be used for standstill detection and monitoring in any relative movements, for example in industrial manufacturing processes or vehicles of all kinds.

Die sichere Stillstandserkennung ist ein wichtiger Aspekt für Zugsicherungssysteme. Erst wenn vom Stillstand des Fahrzeuges ausgegangen werden kann, dürfen beispielsweise die Fahrzeugtüren geöffnet werden, um ein Zu- bzw. Aussteigen der Fahrgäste zu ermöglichen. Safe standstill detection is an important aspect of train protection systems. Only when it can be assumed that the vehicle is at a standstill may, for example, the vehicle doors be opened to allow passengers to get in or out.

Im Rahmen der Odometrie bei Schienenfahrzeugen wird üblicherweise eine Kombination verschiedener Ortungsverfahren verwendet. Die Art der Kombination ist von Genauigkeits- und/oder Verfügbarkeitsanforderungen, aber auch von Umgebungsbedingungen abhängig. Traditionelle Geschwindigkeitsmessverfahren basieren auf Radimpulsgebern. Diese erzeugen mit jeder Umdrehung des Rades eine definierte Anzahl von Impulsen. Die Auswertung der zeitlichen Abstände dieser Impulse führt zu einem Geschwindigkeitsmesswert. Schlupf beim Anfahren oder Abbremsen, Blockieren der Räder während des Bremsvorganges und eine durch Abnutzung verursachte Veränderung des Radumfanges können die gemessene Geschwindigkeit jedoch unzulässig verfälschen. Zur Verifizierung des Messwertes und zur Erhöhung der Sicherheit werden deshalb häufig die Umdrehungen von zwei möglichst nicht angetriebenen und gebremsten Rädern erfasst. As part of the odometry of rail vehicles, a combination of different location methods is usually used. The type of combination depends on accuracy and / or availability requirements, but also on environmental conditions. Traditional speed measuring methods are based on wheel encoders. These generate a defined number of pulses with each revolution of the wheel. The evaluation of the time intervals of these pulses leads to a speed measurement. Slip when starting or braking, locking the wheels during braking and a change caused by the wear of the wheel circumference, however, may distort the measured speed inadmissible. For verification of the measured value and to increase safety, therefore, the revolutions of two wheels, which are preferably not driven and braked, are frequently detected.

Zunehmend wird einer der beiden Wegimpulsgeber durch ein satellitengestütztes Ortungsverfahren oder einen Dopplerradarsensor ersetzt. Nachteilig bei satellitengestützten Ortungsverfahren ist jedoch, dass diese bei Tunnelfahrten und bestimmten topografischen Gegebenheiten nicht funktionsfähig sind. Mit Hilfe von Dopplerradaren sind hohe Genauigkeiten erreichbar, da das Messverfahren im Gegensatz zu Wegimpulsgebern unabhängig vom Radschlupf ist. Deren Verfügbarkeit ist jedoch stark witterungsabhängig. Außerdem kann zum Beispiel wegen Reflexion an vorbeifahrenden Zügen auch bei Stillstand eine Geschwindigkeit signalisiert wird, so dass in Verbindung mit dem Wegimpulsgeber kein Mehrheitsentscheid über den Bewegungszustand des Schienenfahrzeuges möglich ist. Increasingly, one of the two position encoders is replaced by a satellite-based location method or a Doppler radar sensor. A disadvantage of satellite-based location method, however, is that they are not functional in tunnel trips and certain topographical conditions. With the help of Doppler radars high accuracies can be achieved, since the measuring method is independent of the wheel slip, in contrast to position encoders. Their availability is strongly weather dependent. In addition, for example, due to reflection on passing trains even at a standstill speed is signaled, so that in conjunction with the Wegimpulsgeber no majority decision on the state of motion of the rail vehicle is possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Stillstandserkennung anzugeben, das höhere Genauigkeit und Verfügbarkeit ermöglicht und das universal, insbesondere unabhängig von Umgebungsbedingungen, einsetzbar ist. Weiterhin besteht die Aufgabe, eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung für ein Schienenfahrzeug anzugeben. The invention has for its object to overcome these disadvantages and to provide a method for standstill detection, which allows higher accuracy and availability and the universal, in particular independent of environmental conditions, can be used. Furthermore, the object is to provide a device suitable for carrying out the method according to the invention for a rail vehicle.

Verfahrensgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Stillstand das Nichtauftreten bewegungsbedingter Vibrationen des Objektes mittels einer Beschleunigungssensorik festgestellt wird. Dieses Messprinzip zeichnet sich durch absolute Unempfindlichkeit gegenüber jeglichen Witterungseinflüssen sowie Temperatur- und Lichtverhältnissen aus. Drift- oder Schlupferscheinungen treten nicht auf. Durch die Einbeziehung der Beschleunigungssensorik, die eine hochempfindliche Erkennung von charakteristischen Vibrationen bei Bewegung ermöglicht, ergibt sich eine einfache und kostengünstige Steigerung der Robustheit der Stillstandserkennung und somit der Ortungsfunktionalität. According to the method, the object is achieved in that at standstill, the non-occurrence of movement-induced vibrations of the object is detected by means of an acceleration sensor. This measurement principle is characterized by absolute insensitivity to all weather conditions as well as temperature and light conditions. Drift or slippage does not occur. By including the acceleration sensor, which allows a highly sensitive detection of characteristic vibrations during movement, results in a simple and cost-effective increase in the robustness of the standstill detection and thus the locating functionality.

Die oben genannte Aufgabe wird für ein Schienenfahrzeug vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein auf dem Schienenfahrzeug angeordneter Beschleunigungssensor zur Feststellung von Vibrationen, die bei Stillstand nicht auftreten, vorgesehen ist. Hochempfindliche Beschleunigungssensoren zur Vibrationserkennung haben sich auf vielen Gebieten der Technik, insbesondere auch für sicherheitsrelevante Anwendungen, zum Beispiel in der Luftfahrt, bewährt und sind deshalb für die hochsicherheitsrelevante Stillstandserkennung besonders geeignet. Die relativ starken Vibrationen im Abbremsmodus bei Schienenfahrzeugen lassen sich bereits mit einfachen, preisgünstigen Beschleunigungssensoren detektieren. The abovementioned object is achieved according to the device for a rail vehicle in that at least one acceleration sensor arranged on the rail vehicle is provided for detecting vibrations which do not occur at standstill. Highly sensitive acceleration sensors for vibration detection have proven themselves in many fields of technology, in particular for safety-relevant applications, for example in aviation, and are therefore particularly suitable for the high-security-relevant standstill detection. The relatively strong vibrations in deceleration mode in rail vehicles can already be detected with simple, inexpensive acceleration sensors.

Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass der Beschleunigungssensor zur Feststellung der Vibrationen in einer zur Bewegungsrichtung parallelen Messachse vorgesehen ist. Allerdings kann die Messkomponente, die durch die Gravitation auf geneigten Streckenabschnitten die Messkomponente in Bewegungsrichtung überlagern, so dass das Messergebnis verfälscht werden kann. According to claim 3 it is provided that the acceleration sensor is provided for detecting the vibrations in a measuring axis parallel to the movement direction. However, the measuring component, which can be superimposed by gravity on inclined sections of the measurement component in the direction of movement, so that the measurement result can be falsified.

Deshalb ist gemäß Anspruch 4 vorteilhaft zusätzlich oder alternativ ein Beschleunigungssensor zur Feststellung der Vibrationen in einer zur Gravitationskraft parallelen Messachse vorgesehen. Diese gravitationsparallele Messachse des Beschleunigungssensors registriert Fahrzeugschwingungen, die im Falle einer Bewegung besonders ausgeprägt sind und sich bei Annäherung an den Stillstandszustand ganz charakteristisch verändern. Therefore, according to claim 4 advantageously additionally or alternatively provided an acceleration sensor for detecting the vibrations in a measuring axis parallel to the gravitational force. This gravitationally parallel measuring axis of the acceleration sensor registers vehicle vibrations, which are particularly pronounced in the case of a movement and change quite characteristically when approaching the standstill state.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, dass ein Signalausgang des Beschleunigungssensors mit einer Türensteuervorrichtung des Schienenfahrzeuges verbunden ist. Auf diese Weise können die Fahrzeugtüren bei Erkennung des Fahrzeugstillstandes durch direkte Ansteuerung geöffnet werden. In an advantageous embodiment according to claim 5 it is provided that a signal output of the acceleration sensor is connected to a door control device of the rail vehicle. In this way, the vehicle doors can be opened upon detection of vehicle standstill by direct control.

Letztlich wird durch die beanspruchte Lösung die Ortungsfunktionalität im stillstandsnahen Bereich verbessert, wodurch sich ein Sicherheitsgewinn, insbesondere für zu- bzw. aussteigende Fahrgäste, ergibt. Aber auch eine Überwachung von Rangierbewegungen oder unzeitigem Wegrollen eines Fahrzeuges kann mittels autonom arbeitender Beschleunigungssensorik unterstützt werden. Ultimately, the locating functionality in the area close to the rest area is improved by the claimed solution, resulting in a gain in security, in particular for passengers getting in and out. But also monitoring of maneuvering movements or unintentional rolling away of a vehicle can be supported by autonomously operating acceleration sensors.

Claims

A method for object-side standstill detection of a moving object, in particular a rail vehicle, characterized in that at standstill, the non-occurrence of movement-induced vibrations of the object by means of an acceleration sensor is detected.

Device for rail vehicle side standstill detection, characterized in that at least one arranged on the rail vehicle acceleration sensor for detecting vibrations that do not occur at standstill, is provided.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the acceleration sensor is provided for detecting the vibrations in a measuring axis parallel to the movement direction.

Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the acceleration sensor is provided for detecting the vibrations in a measuring axis parallel to the gravitational force.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that a signal output of the acceleration sensor is connected to a door control device of the rail vehicle.