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Mit der Digitalisierung der Verkehrsdienste wird die Zuglokalisierung in Echtzeit für den europäischen Eisenbahnsektor und die europäischen Reisenden immer wichtiger.
Derzeit wird die Position des Zuges zu Signalisierungszwecken mit Hilfe von streckenseitigen Geräten wie Gleisstromkreisen oder Achszählern bestimmt, die in bestimmten Abständen entlang der Bahnstrecke angebracht sind. Der Einsatz von GNSS könnte sich für das europäische Eisenbahnnetz als ein entscheidender Fortschritt erweisen.
Was ist das CLUG-Projekt?
Das CLUG-Projekt - "Certifiable Localization Unit with GNSS" - ist ein zweijähriges Projekt (ab Januar 2020), das ein großes und komplettes Konsortium verschiedener Partner zusammenbringt, darunter Eisenbahnunternehmen (SNCF, DB NETZ und SBB), Eisenbahnsignalindustrie (CAF und Siemens), Navigationsspezialisten (Airbus Defense and Space, Naventik, FDC), ein Forschungsinstitut (ENAC) und einen Zertifizierungsexperten (Navcert).
Es baut auf der Verwendung von GNSS in Verbindung mit anderen Sensoren (wie IMU und Kilometerzähler) auf, um eine kontinuierliche und genaue Zuglokalisierung zu ermöglichen, die in das künftige europäische Eisenbahnverkehrsmanagementsystem (ERTMS) integriert werden könnte.
Das von der EU finanzierte CLUG-Projekt wird die Entwicklung einer ausfallsicheren On-Board-Lokalisierungseinheit mit den folgenden vier Merkmalen untersuchen:
- Eine ausfallsichere bordseitige Multisensor-Lokalisierungseinheit, bestehend aus einem Navigationskern(IMU, Tachometer usw.), der mit Hilfe von GNSS, einer Streckenkarte und einer minimalen Anzahl von Referenzpunkten in Bezug gesetzt wird;
- Ein fahrzeugseitiges, kontinuierliches Lokalisierungssystem, das Standort, Geschwindigkeit und andere dynamische Daten des Zuges liefert;
- Es wird im gesamten europäischen Eisenbahnnetz einsatzfähig und interoperabel sein;
- Sie wird mit der gegenwärtigen TSI ERTMS oder mit deren künftigen Entwicklungen kompatibel sein.
Warum könnte sie für das europäische Eisenbahnnetz eine entscheidende Rolle spielen?
Das CLUG-Projekt könnte sich für das europäische Eisenbahnnetz als wegweisend erweisen, da es eine erhebliche Reduzierung der streckenseitigen Ausrüstung ermöglicht - was auch bedeutet, dass weniger anfällige und gefährdete Geräte benötigt werden - und die Lokalisierungsleistung verbessert.
Letztlich ist dieses Projekt die Schlüsseltechnologie für die zukunftssichere Entwicklung der Digitalisierung und Automatisierung von Zügen.
Effizienz, Pünktlichkeit und Sicherheit: Diese zukünftige Zugtechnologie wird den gestiegenen Mobilitätsbedürfnissen aller europäischen Reisenden gerecht und bietet ihnen ein verbessertes Kundenerlebnis.
Projekt zur zertifizierbaren Zuglokalisierung (CLUG) unter der Leitung großer europäischer Eisenbahnunternehmen
Für die Experimente im Rahmen des CLUG-Projekts wurden zwei verschiedene Trägheitsnavigationssysteme ausgewählt. "SBG Systems bietet hervorragende Trägheitssensoren; es war uns wichtig, mit einem zuverlässigen, lokalen Anbieter zusammenzuarbeiten", erklärt Valentin Barreau, Projektleiter für Zuglokalisierung bei der SNCF.
Das Apogee-D ist ein All-in-One-Trägheitsnavigationssystem, das einen Dreifrequenz-GNSS-Empfänger integriert und eine sehr hohe Genauigkeit lage (0,008°), eine echte richtung (0,015°) und eine Position liefert. Das zweite INS ist das Ekinox-E , ein extern unterstütztes Trägheitsnavigationssystem, das an einen externen GNSS-Empfänger nach Wahl des Nutzers angeschlossen werden kann. Es liefert eine lage bis zu 0,02° in Echtzeit und ist hier mit einem GNSS-Empfänger gekoppelt, um die wahre richtung (0,05°) und kontinuierliche Position im Falle von GNSS-Ausfällen zu erhalten. Das CLUG-Team hat auch einen Kilometerzähler an beide INS angeschlossen, um eine noch höhere Leistung zu erzielen, insbesondere in langen Tunneln. Für diese spezielle Anwendung verwendet CLUG INS-Rohdaten; Airbus Defense and Space hat den Algorithmus zur Erzeugung der Zuglokalisierung entwickelt und verwendet die Apogee Trägheits- und GNSS-Daten nach der Verarbeitung als Referenz für die Testphase.
Wie alle SBG-Trägheitssensoren werden auch Apogee-D und Ekinox-E einem umfangreichen Test-, Prüf- und Kalibrierungsprozess unterzogen. Jeder Sensor wird individuell für einen Temperaturbereich von -40 bis 85 °C kalibriert und mit einem Kalibrierungsbericht ausgeliefert. Die Sensoren werden getestet, und nur diejenigen, die den Spezifikationen entsprechen, werden ausgeliefert. Dieser Prozess gewährleistet ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit.
Apogee und Ekinox INS liefern fusionierte Daten in Echtzeit, ermöglichen aber dank eines integrierten Datenloggers auch die Nachbearbeitung. Die Nachbearbeitung wird durch die SBG-eigene PPK-Software Qinertia erleichtert. Qinertia bietet eine einzigartige VBS-Funktion, die automatisch mehrere öffentlich verfügbare Korrekturquellen in die nachbearbeitete Lösung einbezieht. So verwandelt VBS die Korridorkartierung von Hunderten von Eisenbahnkilometern in eine nahtlose Aufgabe.
Die Ergebnisse dieses erstaunlichen Experiments werden im Dezember 2021 erwartet. Verfolgen Sie jeden Schritt dieses technischen Abenteuers auf der CLUG-Website und in den sozialen Netzwerken(LinkedIn und Twitter).
Apogee-D
All-in-one INS/GNSS
- 0,008° rollen & nicken (RTK)
- 0,015° GNSS-basiert richtung (4m Basislinie)
- 1 cm Position (RTK)
- Nachbearbeitung mit Qinertia PPK Software
- 5 cm in Echtzeit heben, 2 cm verzögert heben