Kollisionsvermeidung mittels fahrzeugautarker Ortung unter Verwendung Bild gebender Verfahren und GNSS

Kurzfassung

Das System Eisenbahn ist gekennzeichnet durch lange Bremswege, die durch den Stahl-Stahl-Kontakt zwischen Rad und Schiene hervorgerufen werden. Diese langen Bremswege führen dazu, dass sowohl Kollisionen mit anderen Schienenfahrzeugen als auch mit Straßenfahrzeugen auf Bahnübergängen nicht allein vom Triebfahrzeugführer durch Beobachtung der Strecke vermieden werden können. Technische Systeme sind zur Vermeidung von Kollisionen notwendig. Diese Systeme erfordern die Kenntnis der aktuellen Posi-tion der auf dem Netz der Eisenbahnen befindlichen Fahrzeuge. Hierbei ist eine Genauigkeit erforderlich, die zum einen eine gleisgenaue Aussage in Gleisquerrichtung und zum anderen eine Genauigkeit in Gleislängsachse von 10 m bis 50 m zulässt. Die Bestimmung der Position eines Fahrzeuges wird derzeit mit streckenseitig verbauter Sensortechnik realisiert, die auf Grund der Wartung kostenintensiv ist und damit gerade auch auf weniger befahrenen Strecken unwirtschaftlich zu betreiben ist. Eine Verlagerung der Or-tungskomponenten auf das Fahrzeug stellt daher ein sinnvolles Ziel zur Kostenoptimierung des Bahnbetriebs dar. Wird der Ansatz der fahrzeugautarken Ortung mit einer fahrzeugseitigen Kollisionsvermeidungseinheit kombiniert, lassen sich gleich mehrere Lösungsansätze identifizieren. Ein denkbares Szenario soll an dieser Stelle vorgestellt werden. Das Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) beschäftigt sich im Rahmen des Projektes RCAS (Railway Collision Avoidance System) mit einer fahrzeugseitigen Kollisionsvermeidung von Schienenfahrzeugen mit anderen im Gleisbereich befind-lichen Teilnehmern (z.B. andere Züge, Bautrupps, Bahnübergang usw.). Hierbei bestimmt der Zug seine Position und verteilt sie per Broadcast in der relevanten Region. Ein erweitertes Szenario besteht darin, für sicherheitsrelevante Aufgaben im Eisenbahnbereich RCAS um Bild gebende Verfahren zu ergänzen. Da derzeit der Triebfahrzeugführer trotz eines technisch gesicherten Bahnübergangs nur Informationen über die Lage der Schranken nicht aber über die tatsächliche Gefah-rensituation am Bahnübergang hat, ist eine Kombination aus einem Anti-Kollisionssystem und der automatisierten Gefahrenidentifikation am Bahnübergang sinnvoll. Eine Einsatzvariante besteht darin, dem Triebfahrzeugführer ein Live-Bild vom BÜ auf den Führerstand zu übertragen, um den aktuellen Zustand frühzeitig bekannt zu machen. Darüber hinaus kann durch Bild gebende Verfahren am Bahnübergang eine Zugschlusserkennung durchgeführt werden, womit eine Gleisfreimeldung erzeugt werden kann, die auch ohne streckenseitige Gleismittel auskommt. Dies entspricht dem Gedanken der Reduktion von Einrichtungen in RCAS. Die fahrzeugseitige Ortung, also das Wissen über die Position im Netz, wird durch eine auf Bild gebenden Verfahren beruhende Technologie ermöglicht. Die Ortungsinformation wird durch die Auswertung bzw. Detektion der standardmäßig vorhandenen Hektometertafeln erreicht. Hierdurch kann, mittels eines im Fahrzeug hinterlegten Streckenatlas, mit Erwartungswerten gerechnet werden. Die Kombination aus fahrzeugsautarker Ortung, dem satellitenbasierten System RCAS und einer zusätzlichen Information für den Triebfahrzeugführer über die Situation des Gefahrenraumes am Bahnübergang ist sicherlich nur ein mögliches Szenario, welches sich mit Bild gebenden Verfahren darstellen lässt. Auf dem Schienenfahrzeug befinden sich eine Sensoreinheit, eine Auswertungseinheit, eine RCAS Einheit und ein Übertragungsmedium. Die Sensoreinheit beobachtet in Fahrtrichtung den Bereich, in dem die Hektometertafeln stehen müssen. Mit dem hinterlegten Streckenatlas und dem Bildauswertealgo-rithmus lässt sich eine sehr genaue Längsortung fahrzeugautark realisieren. Gemäß dem RCAS-Ansatz wird der Bahnübergang ebenfalls mit einer RCAS Einheit bestückt. Sobald sich das Schienenfahrzeug dem Bahnübergang nähert, wird dies mittels RCAS festgestellt, die Sicherungstechnik des Bahnübergangs sichert den Bahnübergang und die Live-Bild-Übertragung wird gestartet. Der Triebfahrzeugführer kann sich davon überzeugen, dass der Bahnübergang tatsächlich frei von Straßenfahrzeugen ist und seine Fahrt ungehindert fortsetzen. Sobald das Schienenfahrzeug am Bahnübergang mit dem Zugschluss vorbeifährt, wird mittels der Bild gebenden Sensoren am Bahnübergang das Zugschlusssignal detektiert und die Sicherungstechnik des Bahnübergangs kann die Sicherung beenden. Mit dem Erkennen des Zugschlusses kann auch der zurückliegende Streckenabschnitt als frei gemeldet werden.