Der Straßengüterfernverkehr wird in den nächsten Jahren durch den grenzüberschreitenden Güterverkehr erheblich ansteigen. Diesem Anstieg kann nur durch eine Erhöhung der Schienenverkehrsleistung entgegengewirkt werden, durch eine bessere Ausnutzung der Streckennetze durch moderne Betriebsverfahren, wie Moving-Block, Virtuell-Zugverbände. Eine Grundvoraussetzung für deren Einführung ist die kontinuierliche und sicherheitsrelevante Positionsverfolgung des Schienenfahrzeugs. Es wird eine gleisselektive, bordautonome Ortungsplattform für Schienenfahrzeuge unter Verwendung diversitärer, redundanter Sensoren vorgestellt. Durch die Verwendung des neuartigen Wirbelstrom-Sensorsystems zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung und zur Klassifikation von Eisenbahnweichen werden in Kombination mit inertialer Sensorik, GPS und einer digitalen Streckenkarte die Anforderungen an eine sicherheitsrelevante Ortungsplattform bezüglich Genauigkeit, Verfügbarkeit und Gleisselektivität erfüllt. Hierbei werden unterschiedliche Fusionsansätze basierend auf einem Erweiterten Kalman-Filter, einem Interacting-Multiple-Model-Filter und einem Integrierten Navigationssystem hergeleitet und bewertend verglichen. Zusätzlich ist die Integration von verzögerter Messinformation als Out-of-sequence-Messung unbedingt notwendig. Schließlich wird eine Methode vorgeschlagen, die Gleisinfrastruktur in eine digitale Streckenkarte abzubilden. Aufbauend auf dieser Streckenkarte, wird ein probabilistisches Map-Matching-Verfahren entworfen, welches die Positionen der Ortungsfusion mit einem Constrained-Kalman-Filter auf die Fahrwege abbildet und mit den Informationen aus der Weichenerkennung fusioniert. Die Auswertung von realen Versuchsfahrten bestätigt die Leistungsfähigkeit des Verfahrens und zeigt die Gleisselektivität der bordautonomen Ortungsplattform.
In the next years the commercial haulage will increase dramatically due to international road haulage. Only a boost in the railway traffic performance by a more efficient use of the route network due to new operating procedures like moving block or virtual train sets can reduce this effect. A basic requirement for new operating procedures is a continuous and secure train location system. This thesis evaluates a track-selective and train-borne location system using diverse and redundant sensors. The use of the novel eddy current sensor system for contact-free velocity measurements and turnout classification in combination with inertial sensors, GPS and a digital map guarantee the accuracy, availability and track selectivity of the location system. Three different fusion approaches based on an Extended Kalman Filter, an Interacting Multiple Model and an integrated navigation system are presented and evaluative compared. Moreover it is essential to integrate out-of-sequence measurements in the fusion approaches. Afterwards, a model of the track infrastructure for the digital map is derived. On top of the digital map a probabilistic map-matching algorithm is developed that maps the positions of the sensor data fusion with a Constrained Kalman Filter onto the tracks and fuses them with the data of the turnout classification. The analysis of real test drives prove the performance and the track selectivity ofthe train-borne location system.
Gleisselektive Ortung von Schienenfahrzeugen mit bordautonomer Sensorik
Rail-selective location of rail vehicles by on-board sensors
2008
158 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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