Auswahl kostengünstiger Inertialsensorik für die Ortung von Schienenfahrzeugen

Abstract

Um Daten, die von Schienenfahrzeugen im Regelbetrieb erfasst werden, der gefahrenen Position zuordnen zu können, soll eine genauere Georeferenzierung der Fahrzeuge im Regelbetrieb durchgeführt werden. Im betrachteten Fall betreffen diese Daten Informationen zu Beschädigungen am Gleisoberbau. Dazu soll die Lage und Lageänderung des Fahrzeugs ermittelt werden, um daraus seine Position bestimmen zu können. Mit Hilfe von kostengünstigen Inertialsensoren werden die Bewegungen der Schienenfahrzeuge ermittelt. Als Inertialsensoren werden Neigungssensoren, Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren bezeichnet. Um geeignete Sensoren auswählen zu können, wurden die zu erwartenden Beschleunigungs-, Neigungs- und Drehratenwerte abgeschätzt. Diese Analyse wurde mit einer Messfahrt mit der Braunschweiger Straßenbahn abgeglichen. Dabei wurden die Beschleunigungen in Längs-, Quer- und Hochachse und die Drehraten um diese Achsen des Schienenfahrzeugs auf der gefahrenen Strecke gemessen und aufgezeichnet. Von besonderem Interesse ist dabei das Beschleunigungs- und Bremsverhalten in Längsrichtung und die Drehrate um die Hochachse des Schienenfahrzeugs. Gegenstand dieser Arbeit ist es, zu diesen Signalen und für die im Schienenverkehr geltenden Bedingungen, d. h. Gleisbau sowie Geschwindigkeit und Beschleunigung der Schienenfahrzeuge, kostengünstige Sensoren auszuwählen. Diese sollen auf möglichst vielen Fahrzeugen im Regelbetrieb zum Einsatz kommen können. Dafür war eine intensive Marktrecherche notwendig. Als kostengünstig gelten dabei Sensoren, die weniger als 150 € kosten. Als passender Sensor wurde ein Messsystem aus Beschleunigungs- und Drehratensensor eine sogenannte Inertiale Messeinheit ausgewählt.