DE19900333A1 - Unbemanntes, angetriebenes Fahrzeug zur Absicherung fest geführter Fahrstrecken - Google Patents

Abstract

Fest geführte Fahrzeuge wie z. B. Eisenbahnen sind Gefährdungen ausgesetzt, die aus Schäden und Manipulationen an den Komponenten der Fahrstrecken resultieren können, wie z. B. an den Gleisen oder der Fahrstromleitung. Eine direkte Gefährdung des Fahrzeugs, der Insassen oder des Transportgutes kann damit nicht ausgeschlossen werden. Speziell bei schnellfahrenden Fahrzeugen ist der Führer nicht in der Lage, rechtzeitig vor der Schadstelle abzubremsen, sofern er die Schäden überhaupt erkennen kann. Die bekannten Maßnahmen zur Absicherung der Strecke sind aufwendig, teuer und meist uneffektiv. DOLLAR A Ein mit eigenem Antrieb versehenes, unbemanntes Fahrzeug erkennt gefährdende Beeinträchtigungen der Fahrstrecke und übermittelt diese Ereignisse einem folgenden, zu sichernden Fahrzeug derart, daß ein sicheres Abbremsen des folgenden Fahrzeugs vor der Gefahrenstelle möglich ist. Ggf. ist das vorausfahrende Fahrzeug mit weiteren Sensoren ausgestattet, die eine Begutachtung der Strecke während der Fahrt ermöglichen. Beeinträchtigungen der Fahrstrecke wirken direkt und frühzeitig auf das Fahrzeug ein, bei starken Beschädigungen der Strecke bis hin zur Entgleisung oder Zerstörung desselben. Eine Kopplung zwischen den Fahrzeugen, oder zumindest der Ausfall derselben, garantiert jederzeit das rechtzeitige Abbremsen des folgenden Fahrzeugs, so daß Gefährdungen mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden. DOLLAR A Die Anwendungsbereiche des beschriebenen Fahrzeugs decken insbesondere ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein unbemanntes Fahrzeug zur Absicherung fest geführter Fahrstrecken gemäß den Oberbegriffen des Anspruchs 1.

Es ist üblich, Fahrstrecken mittels Signaltechnik abzusichern und damit den ordnungsgemäßen Verkehrsablauf zu gewährleisten. Die Strecke selbst wird durch regelmäßige Begutachtung überprüft, evtl. auftretende Schäden werden im Rahmen des normalen Betriebsablaufs beseitigt. Notwendige Umleitungen, Geschwindigkeits­ begrenzungen und sonstige Maßnahmen müssen in den Betriebsablauf eingeplant werden, d. h. bis zum Erkennen des Schadens wird die Strecke als ausreichend fehlerfrei eingestuft. Weitere Schäden können z. B. durch den Fahrzeugführer, weiteres Fahrzeugpersonal oder im Fahrzeug installierte Sensorik registriert werden, jedoch ist die Gefahrenstelle dann bereits erreicht. Häufig sind die verwendeten Sicherheitskonzepte darauf angewiesen, daß der Fahrzeugführer unvorhergesehene Schäden oder Hindernisse rechtzeitig erkennt. Bei höheren Geschwindigkeiten ist dies aber nicht mehr möglich. Schäden, besonders Manipulationen an den Fahrstrecken sind mit diesen Verfahren nicht feststellbar. Insbesondere bei häufig befahrenen Hochgeschwindigkeitsstrecken wird angenommen, daß in den kurzen Intervallen zwischen den einzelnen Fahrzeugen keine nennenswerten, nachteiligen Veränderungen an den Strecken auftreten.

Die Probleme an den bestehenden Verfahren sind, daß unvorhersehbare Ereignisse nicht oder zu spät erkannt werden, und ein erhebliches Restrisiko verbleibt. Bestimmte Schäden, besonders Manipulationen können aber derart schnell auftreten, daß ein schwerer Unfall verursacht werden kann, ohne daß die Möglichkeit einer rechtzeitigen Reaktion auf Gefährdungen besteht.

Bestehende Systeme, die u. a. zur Erhöhung der Sicherheit beitragen, beschränken sich auf konstruktive Verbesserungen an den Fahrstrecken oder den Fahrzeugen, beispielsweise in Richtung besonderer Vorrichtungen an der Strecke oder den Fahrzeugen (US 5203264, EP 697320 A1, US 5692677), spezieller Bremssysteme (US 5215168, US 5701975) oder vollkommen neuer Fahrzeugkonstruktionen (EP 290930, US 4841873). Andere Ansätze haben lediglich zur Aufgabe, das Transportgut zu sichern, wie z. B. in US 3866542.

Diese Systeme lösen jedoch nicht das Kernproblem einer ernsthaften Störung, die unvorhergesehen, kurzfristig und unvermeidlich auftritt, und zu schweren Unfällen führen kann. Mögliche Lösungen betreffen hier die Verkürzung der Serviceintervalle für die Fahrstrecken, die separate Überwachung durch Leerfahrten, oder sogar die optische Begutachtung der Strecken, indem diese z. B. mit Flugzeugen abgeflogen und damit aus der Luft geprüft werden.

Alle diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Strecken weder zeitlich noch örtlich lückenlos überwacht werden können.

Diese Probleme werden durch das in Patentanspruch 1 beschriebene Fahrzeug gelöst.

Das Fahrzeug erkennt gefährdende Beeinträchtigungen der Fahrstrecke und übermittelt diese Ereignisse einem folgenden, zu sichernden Fahrzeug derart, daß ein sicheres Abbremsen des folgenden Fahrzeugs vor der Gefahrenstelle möglich ist.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist, daß die Distanz zwischen den beiden Fahrzeugen und somit die Zeit, die zwischen dem Passieren beider Fahrzeuge verstreicht, derart gering ist, daß plötzlich auftretende, unentdeckte Beeinträchtigungen sehr unwahrscheinlich sind.

Das Fahrzeug kann mit Hilfe von Anspruch 2 mit einem Antrieb und einer Steuerung in einer Weise ausgestattet sein, daß es dem folgenden, zu sichernden Fahrzeug selbsttätig in einer sicheren, konstanten oder variablen Distanz vorausfährt.

Die auf diese Weise gewonnene Strecke kann dem folgenden Fahrzeug beispielsweise als Bremsweg dienen. Eine variable Distanz hat den Vorteil, daß bei langsamer Fahrt z. B. in Bahnhöfen die Gesamtlänge eines Zuges nur unwesentlich verlängert wird, während bei steigender Geschwindigkeit das vorausfahrende Fahrzeug die Distanz erhöht, um den dann längeren Bremsweg zu kompensieren.

Die Erkennung der Beeinträchtigung der Strecke erfolgt im einfachsten Falle mit Hilfe von Anspruch 3 durch direkte Einwirkung auf das Fahrzeug. Kleinere Beschädigungen führen meist zu kleineren Funktionsstörungen des Fahrzeugs (z. B. Ausfall der Stromversorgung durch den Stromabnehmer), größere Schäden können aber auch zum Verlust des Fahrzeuges (z. B. durch Entgleisung oder Zerstörung) führen. Der entsprechende Verlust ist aber entsprechend dem Sinn der Erfindung dem Verlust, der Schädigung oder der Gefährdung des folgenden Fahrzeugs auf jeden Fall vorzuziehen. Weiterhin wird das unbemannte Fahrzeug meist sehr viel kleiner und leichter als das nachfolgende Fahrzeug ausgeführt sein, sodaß einerseits dessen Energiebedarf vernachlässigbar ist und andererseits sekundäre Beschädigungen, die z. B. durch den Aufprall des unbemannten Fahrzeugs verursacht werden können, erheblich eingeschränkt werden. Beispiele sind eine Kollision des unbemannten Fahrzeugs mit einem PKW, der die Bahnschranken zu umfahren versucht, oder auch weitere Beschädigungen der Gleis- und Signalanlagen nach einer Entgleisung des unbemannten Fahrzeugs, wobei letztere durch einen zuvor aufgetretenen Gleisschaden ausgelöst sein könnte.

Auch aus Kostengründen ist ein kleiner, leichter Aufbau des Fahrzeugs sinnvoll. In einer Verfeinerung kann das unbemannte Fahrzeug mit Hilfe von Anspruch 4 mit Sensorik oder Meßtechnik ausgestattet werden, die bereits auf kleinere Beeinträchtigungen reagiert, die noch nicht zu einer Funktionsstörung führen.

Die Übermittlung einer einfachen Fahrtfreigabe, weiterer Fahrdaten, oder auch weiterer Meßdaten kann in vorteilhafter Weise anhand von Anpruch 5 mit einer Fernverbindung zum folgenden Fahrzeug oder einer Kontrollstation erfolgen. Vorzugsweise sollte die Reaktion auf diese Ereignisse und Daten selbsttätig erfolgen als Bestandteil eines automatischen Sicherheitssystems.

Anspruch 7 zeigt die vorteilhafte Möglichkeit auf, das leichte Fahrzeug mit Hilfe einer optimierten Bremsvorrichtung auf kürzerem Wege stoppen zu können, und damit Kollisionsrisiken weiter zu vermindern. Da es sich um ein leichtes, unbemanntes Fahrzeug handelt, sind erheblich höhere Bremsverzögerungen als z. B. bei schweren Güterzügen oder Personenzügen möglich. Hierzu kann beispielsweise die Rad- und Bremsenkonstruktion angepaßt werden, sodaß die Gewichtskraft des Fahrzeugs nicht wie bei gewöhnlichen Schienenfahrzeugen die Bremsverzögerung limitiert. Zu diesem Zweck könnte eine Bremskraft, soweit konstruktiv möglich, seitlich oder von innen auf die Schienen aufgebracht werden, oder auch über eine magnetische Vorrichtung der Andruck der Räder auf die Schienen vergrößert werden. Die zusätzlichen Belastungen können die für das leichte Fahrzeug erheblich überdimensionierten Gleise problemlos aufnehmen.

Anspruch 8 stellt die Möglichkeit vor, auch die Sichtverbindung zwischen beiden Fahrzeugen überwachen zu können, so daß weitere, in diesem Bereich auftretende Hindernisse festgestellt werden können. Vorstellbar sind hier z. B. Tiere, die zwischen den Fahrzeugen die Gleise überqueren. Insbesondere kann es dabei sinnvoll sein, die Sichtverbindung in einer geeigneten Höhe anzubringen, oder auf eine gewisse Mindestbreite der Sichtunterbrechung hin zu überprüfen. Unkritische, kleinere oder vorübergehend auftauchende Objekte, wie z. B. Vögel, lösen auf diese Weise keinen irrtümlichen Nothalt der Fahrzeuge aus.

Ist die Distanz zwischen den Fahrzeugen groß genug, so kann unter Umständen noch ein rechtzeitiges Bremsmanöver, oder eine niedrige Aufprallgeschwindigkeit auf das Hindernis erreicht werden.

Die Fahrzeuge können hierzu z. B. mit einer einfachen, auf Lichtschranken basierenden Konstruktion versehen werden; dies ist bei allein fahrenden Fahrzeugen nicht möglich.

Im folgenden soll die Funktionsweise des beschriebenen Fahrzeugs anhand eines typischen Schadenablaufs an der Fahrstrecke näher beschrieben werden. Es zeigen

Fig. 1 Langsame Fahrt eines beispielhaften Zuges, bestehend aus dem unbemannten, vorausfahrenden Fahrzeug anhand der Patentansprüche 1 bis 6, sowie einem folgenden Personenzug.

Fig. 2 Schnelle Fahrt dieses Zuges, unmittelbar vor einem Hindernis.

Fig. 3 Entgleisen des vorausfahrenden Fahrzeugs, Einleitung der automatischen Notbremsung des Personenzuges.

Fig. 4 Stillstand des Personenzuges.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, wie der Zug bei langsamer Fahrt bedingt durch eine geringe Distanz (d) zwischen den beiden Fahrzeugen (1) und (2) eine geringe Länge beansprucht. In Fig. 2 ist die Gesamtlänge des Zuges und die Distanz (d) zwischen den Fahrzeugen vergrößert, bedingt durch die Notwendigkeit größerer Bremswege. Unmittelbar vor dem führenden, unbemannten Fahrzeug (1) befindet sich ein Hindernis (3) auf den Gleisen. In Fig. 3 kollidiert das Fahrzeug mit diesem Hindernis. Der folgende Personenzug wird aufgrund der entsprechenden bzw. fehlenden Datenübermittlung automatisch gebremst. Fig. 4 zeigt schließlich, wie der Personenzug sicher vor der Unfallstelle zum Halt gekommen ist.

Claims (8)

1. Unbemanntes, angetriebenes Fahrzeug zur Absicherung fest geführter Fahrstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug gefährdende Beeinträchtigungen der Fahrstrecke erkennt und diese' Ereignisse einem folgenden, zu sichernden Fahrzeug derart übermittelt, daß jederzeit ein sicherer Halt des folgenden Fahrzeugs vor der Gefahrenstelle gewährleistet ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit einer Steuerung derart ausgerüstet ist, daß es dem folgenden Fahrzeug selbsttätig in einer konstanten oder variablen Distanz vorausfährt.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung von Beeinträchtigungen der Fahrstrecke erfolgt mittels direkter Einwirkung auf das Fahrzeug bis hin zu dessen Entgleisung oder Zerstörung.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung von Beeinträchtigungen der Fahrstrecke erfolgt mittels im Fahrzeug enthaltener Sensoren oder Meßtechnik, die den Zustand der Fahrstrecke auch bei voller Fahrt feststellen.

5. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fernverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem folgenden, zu sichernden Fahrzeug oder einem weiteren Kontrollorgan besteht, und auf diese Weise eine rechtzeitige manuelle oder automatische Reaktion ermöglicht wird.

6. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sichere Distanz zum folgenden, zu sichernden Fahrzeug anhand der Fahrbedingungen automatisch angepaßt wird.

7. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit einer Bremsvorrichtung ausgerüstet ist, die eine erhöhte Bremsverzögerung zuläßt.

8. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem folgenden Fahrzeug auf weitere auftretende Hindernisse hin überwacht wird.