Winter, Hanno (2022)
Ortung von Schienenfahrzeugen und Kartierung von Bahntrassen unter Ausnutzung geometrischer Trassierungselemente.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00022551
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die sichere Durchführung von Zugfahrten ist aufgrund der langen Bremswege im Schienenverkehr nur mit einem technischen Sicherungssystem möglich. Eine zentrale Rolle bei der Sicherung kommt der Ortung der Schienenfahrzeuge zu. Die momentan etablierten Ortungssysteme arbeiten mit streckenseitig installierten Sensoren und haben sich seit Jahrzehnten bewährt, allerdings erschweren sie eine kapazitätsoptimale und gleichzeitig wirtschaftliche Nutzung des Schienennetzes. Deswegen wird aktuell an neuen Ortungsverfahren geforscht, die eine deutlich effizientere und flexiblere Nutzung des Schienennetzes erlauben. Vor allem bordautonome Ortungssysteme, bei denen die Ortung direkt auf dem Schienenfahrzeug stattfindet, gelten als ein vielversprechender Kandidat, dieses Ziel zu erreichen. Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung dieser sind die hohen Anforderungen an die zu erreichende Genauigkeit und Verfügbarkeit der Ortungslösung. Es muss permanent eine Genauigkeit von ±1,5 m erreicht werden, damit stets zwischen zwei parallel verlaufenden Gleisen unterschieden werden kann. Momentan existiert noch kein System, das diese Anforderungen dauerhaft erfüllen kann. Diese Dissertation beschäftigt sich deswegen mit der Entwicklung einer bordautonomen Ortungslösung für Schienenfahrzeuge, basierend auf den Messdaten von IMU und GPS, die diese Anforderungen möglichst lange einhalten soll. Außerdem wird aufbauend auf der Ortungslösung eine Methode zur Erzeugung von Streckenkarten vorgestellt. Die Ortungslösung wird durch einen Filter berechnet, der die Sensordaten in zwei Stufen zu einer Ortungslösung fusioniert. In der ersten Stufe wird die aktuell befahrene Gleisgeoemetrie identifiziert und in der zweiten Stufe wird mit diesem Zusatzwissen eine verbesserte Ortungslösung berechnet. Auf diese Weise kann vor allem das Ortungsergebnis in Gleis-Querrichtung verbessert werden, wodurch die Verfügbarkeit einer gleisgenauen Ortungslösung gesteigert werden kann. Eine Möglichkeit zur weiteren Verbesserung des Ortungsergebnisses bietet die Integration einer Streckenkarte in den Ortungsfilter. Da geeignete Streckenkarten jedoch noch nicht flächendeckend zur Verfügung stehen, wird neben dem Ortungsfilter auch eine Methode zur Erzeugung von Streckenkarten vorgestellt, die auf den Ergebnissen des Ortungsfilters beruhen. Beide Ansätze werden mithilfe von realen Messdaten evaluiert, die im Rahmen von drei Messkampagnen aufgenommen und veröffentlicht wurden.

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