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Auf dem richtigen Weg: Cordels Eisenbahninstandhaltung mit Quanta Plus und Qinertia

Cordel lobte unsere Lösungen für die Eisenbahninstandhaltung in drei Hauptaspekten: die Vielseitigkeit der PPK-Software mit sowohl CLI- als auch GUI-Optionen, den exzellenten Support mit Dokumentation und technischer Hilfe sowie umfassende Datenmetriken mit Qualitätssicherungsfunktionen, die ihre Arbeitsabläufe optimierten.

Die Qinertia-Software ermöglicht eine eingehende Datenanalyse, sodass wir Fehler durch Parameteränderungen schnell erkennen und korrigieren können. Dies hat unser Unternehmen maßgeblich dabei unterstützt sicherzustellen, dass Datenerfassung und -verarbeitung so robust wie möglich sind. | Tom Simmons, Engineering Manager bei Cordel.

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Gleisinstandhaltung mit LIDAR-Technologie und den Lösungen von SBG Systems

Hier finden Sie eine einzigartige Fallstudie, die eine innovative Anwendung von Cordel für die Instandhaltung von Eisenbahnstrecken beleuchtet. Lassen Sie uns zunächst Cordel und seine Tätigkeit näher kennenlernen.

Cordel hat es sich zur Aufgabe gemacht, Eisenbahnen weltweit sicherer, effizienter und nachhaltiger zu machen. Das Unternehmen konzentriert sich darauf, langjährige Herausforderungen in der Bahnbranche zu lösen, wie beispielsweise veraltete Methoden zur Datenerfassung und teure Inspektionssysteme. Die KI-gestützten Lösungen der nächsten Generation von Cordel bieten eine schnellere und stärker automatisierte Methode zur Erfassung und Verarbeitung von Bahninspektionsdaten. Zudem stellen sie eine zuverlässige, auf den Schienenverkehr ausgerichtete Datenmanagement-Plattform bereit, die Inspektionen wesentlich effizienter macht.

Die Lösungen von Cordel nutzen fortschrittliche, an Zügen montierte Sensoren, die spezielle Überwachungsaufgaben wie Freiraumanalysen, Strukturvermessungen, Schotterprofilierungen, Vegetationsmanagement, Begutachtungen der Oberleitungsausrüstung (OLE) und die Überwachung von Anlagen entlang der Strecke unterstützen. Cordel genießt das Vertrauen führender Bahnbetreiber wie Amtrak, Network Rail und ARTC und hat sich als Innovator in der Bahntechnik etabliert. Was Cordel wirklich auszeichnet, ist der Fokus auf den Nutzen der Inspektionen und nicht nur auf das Volumen der erfassten Daten. Dieser Ansatz steigert nicht nur die betriebliche Effizienz, sondern ermöglicht es der Bahnbranche auch, intelligentere und fundiertere Entscheidungen zu treffen.

Cordel benötigte ein fortschrittliches Trägheitsnavigationssystem (INS), das sich nahtlos in ihre zuggebundene LiDAR-Technologie integrieren ließ. Ihre Hauptaufgabe bestand darin, eine hochpräzise Positionierung in Umgebungen zu erreichen, die INS-Systeme normalerweise vor Herausforderungen stellen, wie Tunnel, Häuserschluchten und Einschnitte. Das System musste LiDAR-Daten zuverlässig auf einer 3D-Karte zusammenführen, um auch unter schwierigen GNSS-Bedingungen eine präzise Bestandsaufnahme zu gewährleisten. Darüber hinaus musste die Nachbearbeitung von Massendaten automatisiert werden, mit starken Qualitätssicherungsfunktionen.

Cordels Kriterien umfassten auch eine benutzerfreundliche und effiziente Nachbearbeitungssoftware zur automatischen Verarbeitung großer Mengen verschiedenster zuggebundener INS-Daten. Sie benötigten eine robuste PPK-Plattform mit Automatisierungsfunktionen, die zudem Qualitätssicherungsartefakte liefert, um eine zuverlässige Datenqualität aufrechtzuerhalten.

Die Wellensensoren von Cordel kombinieren einen LiDAR-Scanner, ein RGB-Videosystem und ein INS, um eine unbeaufsichtigte Datenerfassung von einem schienengebundenen System aus zu ermöglichen. Die Wellen-Produktreihe umfasst zwei Hauptprodukte: die Wave Rugged und die Wave OEM.

Lidar-Punktwolke mit modellierter kinematischer Hüllkurve für die Eisenbahninstandhaltung
Lidar-Punktwolke mit modellierter kinematischer Hüllkurve für die Gleisinstandsetzung
  • Das Wave Rugged wurde als eigenständiges System konzipiert, das sich problemlos in verschiedene Arten von Schienenfahrzeugen integrieren lässt, darunter auch Fahrzeuge für gezielte Inspektionen wie Hy-Rail-/Straßen-Schienen-Fahrzeuge und MPVs.
  • Das Wave OEM-System hingegen ermöglicht eine enge Integration in Passagierzüge oder Lokomotiven, wobei die Komponenten für einen effizienten Einsatz aufgeteilt werden.

Nach Prüfung der Anforderungen von Cordel haben wir ihnen für ihre Eisenbahninstandhaltungsarbeiten Quanta Plus in Kombination mit unserer Post-Processing-Software Qinertia empfohlen.

Die Quanta Plus-Lösung ist Teil der Quanta-Serie und bietet unter anderem folgende Hauptvorteile:

  • Hohe Präzision: Positionierung im Zentimeterbereich – unverzichtbar für die LiDAR-Datenerfassung von Cordel.
  • Starke Leistung in anspruchsvollen Umgebungen: Quanta Plus glänzt unter schwierigen Bedingungen wie Tunneln und Häuserschluchten, wo andere Systeme oft an ihre Grenzen stoßen.
  • Bahntauglichkeit: Nahtlose Integration in bahnkonforme Systeme, wodurch es die ideale Wahl für die Produkte Wave Rugged und Wave OEM von Cordel ist.

Qinertia, die fortschrittliche Post-Processed Kinematic (PPK)-Software, bot Cordel die erforderlichen Automatisierungsfunktionen. Die Command Line Interface (CLI) ermöglichte die Stapelverarbeitung von Daten bei gleichbleibend hoher Qualitätssicherung durch tiefgehende Datenanalyse und Fehlerdiagnose.

Ursprünglich setzte Cordel unsere Produkte bei der ersten Revision des zugbasierten Erfassungssystems aufgrund des Bedarfs an mehr Automatisierung in der Qinertia-Software noch nicht ein. Innerhalb eines Jahres gingen wir jedoch auf diese Bedürfnisse ein und erweiterten Qinertia so, dass es den spezifischen Anforderungen von Cordel entsprach. Dies markierte den Übergang zu unseren Lösungen, die zu einem festen Bestandteil des Inspektionssystems von Cordel wurden.

Einer der Hauptvorteile, die Cordel hervorhob, ist das außergewöhnliche Nutzererlebnis über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg – von der Entwicklung bis hin zur Systemnutzung. Dank der umfassenden Dokumentation, die die Einrichtung unkompliziert machte, verlief der Integrationsprozess reibungslos. Die Geräteschnittstelle ist intuitiv, was die Entwicklung von Kommunikations-Treibern erleichtert. Auf der Softwareseite schätzten sie, wie unsere Post-Processing-Tools eine effiziente und reibungslose Erfahrung boten. Zudem erwies sich die Hardware als äußerst zuverlässig und robust, die auch unter rauen Umweltbedingungen eine konstante Leistung liefert.

Ergänzend dazu teilte Tom Simmons mit: „Nachdem wir auf den SBG-Produktstack umgestiegen waren, bestand die größte Änderung in der Fähigkeit, Probleme beim PPK-Prozess zu diagnostizieren und zu beheben. Unser vorheriger Anbieter war eine Black-Box-Lösung, was zu vielen fehlerhaften Datensätzen führte, ohne dass klar war, warum das so war. Die Qinertia-Software ermöglicht eine eingehende Datenanalyse, sodass wir Fehler durch Parameteränderungen schnell erkennen und korrigieren können. Dies hat unser Unternehmen maßgeblich dabei unterstützt sicherzustellen, dass Datenerfassung und -verarbeitung so robust wie möglich sind. Mit den Lösungen von SBG konnten wir ein engeres Genauigkeitsband erreichen, sodass unser Produkt strengere Betriebsspezifikationen erfüllen konnte.“

Enge Partnerschaft und Unterstützung

Während der gesamten Zusammenarbeit zeigte sich Cordel beeindruckt von unserem Support-Team. Von Anfang an empfand Cordel unser Team als reaktionsschnell und kompetent. Obwohl sie eigenständig arbeiten, schätzte Cordel die hervorragende Dokumentation und das Support-Portal, die ihnen halfen, komplexe technische Fragen auf ihrem Weg zu herausragenden Leistungen bei der Schienenwartung souverän zu lösen.

Tom Simmons fügte hinzu: „Wir wurden während der Integration von Quanta Plus in unser System bestens unterstützt. Die Standarddokumentation war mehr als ausreichend, um den Großteil des Designs abzuschließen. Zudem wurden wir von einem sehr reaktionsschnellen Support-Team unterstützt, das komplexe Fragen beantworten und allgemeine Ratschläge geben konnte. Das Support-Portal war bei der Integration des Systems in unser Produkt ebenfalls eine enorme Hilfe. Es enthielt alle notwendigen Unterlagen für das Design und bot umfassende Informationen zu allen von uns benötigten Punkten.“

Cordels Eisenbahninstandhaltung mit Quanta Plus und Qinertia
Cordels Eisenbahninstandhaltung mit Quanta Plus und Qinertia

Cordel hob drei herausragende Aspekte hervor, die sie an der Zusammenarbeit mit SBG Systems besonders schätzen.

  • PPK-Software und Automatisierung: Zunächst schätzten sie die Flexibilität und Leistungsfähigkeit unserer PPK-Software und Automatisierung. Da sowohl eine Befehlszeilenschnittstelle (CLI) für die vollständige Automatisierung als auch eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche (GUI) zur Verfügung stehen, können sie ihre Datenverarbeitung problemlos optimieren und haben dennoch die Möglichkeit, bei auftretenden Problemen tiefer in die Materie einzusteigen.
  • Unterstützung: Cordel schätzte die Unterstützung, die das Unternehmen während der gesamten Projektdauer erhielt. Von der umfassenden Dokumentation bis hin zur schnellen technischen Unterstützung hatte das Unternehmen das Vertrauen, dass alle Herausforderungen zügig und effektiv bewältigt würden, was einen reibungslosen Ablauf garantierte.
  • Datenkennzahlen: Schließlich hoben sie die umfassenden Datenkennzahlen hervor, die sowohl vom Hardwaresystem als auch von der PPK-Software bereitgestellt werden. Diese zuverlässigen Daten sind entscheidend für die Überprüfung der Genauigkeit der Ergebnisse und tragen dazu bei, dass ihre Abläufe präzise und zuverlässig sind. Unsere strengen Qualitätssicherungsprozesse haben ihr Vertrauen in die Automatisierung der Datenerfassung und -verarbeitung deutlich gestärkt.

Dieser Weg war eine fantastische Lernerfahrung, und glückliche Kunden zu sehen, ist genau das, worum es geht. Michael Jeffrey, der bei SBG Systems eine Schlüsselrolle im Vertrieb und Kundendienst spielte, äußerte sich sehr lobend über Cordel: „Die Zusammenarbeit mit Cordel ist stets ein Vergnügen. Ihre Ehrlichkeit und Transparenz geben uns wertvolle Einblicke in ihre Bedürfnisse, sodass wir unsere Lösungen optimal auf ihre spezifischen Herausforderungen ausrichten können. Sie haben eine klare Vision und sind echte Innovatoren in der Schieneninfrastrukturprüfung, und wir sind unglaublich stolz darauf, Partner von ihnen zu sein.“

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Haben Sie Fragen?

Willkommen in unserem FAQ-Bereich! Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu den von uns vorgestellten Anwendungen. Sollten Sie nicht fündig werden, können Sie sich gerne direkt an uns wenden!

Was ist der Unterschied zwischen RTK und PPK?

Real-Time Kinematic (RTK) ist eine Positionierungstechnik, bei der GNSS-Korrekturdaten fast in Echtzeit übertragen werden, typischerweise über einen Korrekturdatenstrom im RTCM-Format. Es kann jedoch Herausforderungen geben, um die GNSS-Korrekturen hinsichtlich ihrer Vollständigkeit, Verfügbarkeit, Abdeckung und Kompatibilität sicherzustellen.

 

Der größte Vorteil von PPK gegenüber der RTK-Nachbearbeitung besteht darin, dass die Datenverarbeitungsschritte während der Nachbearbeitung optimiert werden können, einschließlich der Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung, während bei der Echtzeitverarbeitung jede Unterbrechung oder Inkompatibilität bei den Korrekturen und deren Übertragung zu einer geringeren Positionsgenauigkeit führt.

 

Ein erster wesentlicher Vorteil der GNSS-Nachbearbeitung (PPK) gegenüber Echtzeit (RTK) besteht darin, dass das im Feld eingesetzte System keine Datenverbindung bzw. kein Funkmodul benötigt, um die von CORS stammenden RTCM-Korrekturen in das INS/GNSS-System einzuspeisen.

 

Das größte Hindernis für den Einsatz der Nachbearbeitung ist die Anforderung, dass die Endanwendung auf die Umgebung einwirken muss. Kann Ihre Anwendung hingegen die zusätzliche Verarbeitungszeit verkraften, die zur Erstellung einer optimierten Flugbahn erforderlich ist, wird sich die Datenqualität all Ihrer Ergebnisse erheblich verbessern.

Wie funktioniert die Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung?

Stellen wir uns einen 60-sekündigen GNSS-Ausfall mitten in unserer Vermessung vor. Der Positionsfehler wächst bei der Vorwärtsverarbeitung schnell an (die Rate hängt von den IMU-Spezifikationen und anderen Parametern ab) und erreicht sein Maximum am Ende des Ausfalls. Danach erholt er sich rasch. Bei der Nachbearbeitung tun wir so, als ob die Zeit rückwärts läuft, und führen die Verarbeitung in antichronologischer Reihenfolge durch, da die physikalischen Gleichungen gültig bleiben. Bei dieser Rückwärtsverarbeitung wäre der Fehler am tatsächlichen Beginn des GNSS-Ausfalls maximal, und zwar in einer sehr symmetrischen Weise zur natürlichen Vorwärtsverarbeitung.

 

Durch die Zusammenführung dieser beiden Berechnungsergebnisse entsteht ein maximaler Fehler um die Mitte des Ausfalls herum, dessen Größenordnung jedoch deutlich geringer ist als bei reinen Vorwärts- oder Rückwärtslösungen. Dies verbessert insbesondere die von SBG Systems-Produkten unterstützten GNSS+INS-Lösungen, aber auch rein GNSS-basierte Auswertungen profitieren von diesem Workflow.

 

Wie bereits erwähnt, kann diese Verbesserung nur im Rahmen der Nachbearbeitung vorgenommen werden, da alle Daten vom Anfang bis zum Ende verfügbar sein müssen, weshalb ihre Verwendung erst am Ende der Umfrage erfolgen kann.

Was ist GNSS-Post-Processing?

GNSS-Post-Processing, oder auch PPK, ist ein Verfahren, bei dem die auf einem GNSS-Empfänger aufgezeichneten Rohdaten nach der Datenerfassung ausgewertet werden. Sie können mit anderen GNSS-Messdatenquellen kombiniert werden, um selbst in anspruchsvollsten Umgebungen die vollständigste und präziseste kinematische Trajektorie für diesen GNSS-Empfänger zu ermitteln.

Bei diesen anderen Quellen kann es sich um eine lokale GNSS-Basisstation am oder in der Nähe des Datenerfassungsprojekts handeln oder um bestehende Referenzstationen (CORS – Continuously Operating Reference Stations), wie sie typischerweise von Behörden und/oder kommerziellen CORS-Netzwerkanbietern bereitgestellt werden.

 

Eine Post-Processing Kinematic (PPK)-Software kann frei verfügbare GNSS-Satelliten-Umlaufbahn- und Taktinformationen nutzen, um die Genauigkeit weiter zu verbessern. PPK ermöglicht die präzise Bestimmung des Standorts einer lokalen GNSS-Basisstation in einem absoluten globalen Koordinatenreferenzrahmen-Datum, das verwendet wird.

 

Die PPK-Software kann zudem komplexe Transformationen zwischen verschiedenen Koordinatenreferenzsystemen zur Unterstützung von Ingenieurprojekten durchführen.

 

Mit anderen Worten: Es ermöglicht den Zugriff auf Korrekturen, erhöht die Genauigkeit des Projekts und kann sogar Datenverluste oder Fehler, die während der Vermessung oder der Installation nach dem Einsatz entstanden sind, beheben.