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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Streckendaten
für Streckennetze
von spurgeführten
Fahrzeugen, nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 näher definierten
Art.
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Sowohl
bei der Entwicklung als auch beim Betrieb von spurgebunden Fahrzeugen
ist die exakte Kenntnis von Streckennetzen für solche Fahrzeuge von entscheidender
Bedeutung. Sie ermöglicht Fahrsimulationen,
welche sowohl die zeitliche als auch die kapazitive Planung von
Streckenbelegungen verbessern könnten.
Fahrpläne
lassen sich damit einfacher und besser planen, sodass eine verbesserte
Auslastung und eine höhere
Pünktlichkeit
erzielt werden könnten.
Außerdem
erlauben exakte Daten entsprechend gute Fahrsimulationen, mit denen
zahlreiche Neuentwicklungen einfach und kostengünstig überprüft werden könnten. Dabei lassen sich mit
herkömmlichen
Verfahren, wie beispielsweise auf Grundlage satellitengestützt ermittelter
Kartendaten oder auch Fahrtmitschriebe, auf den jeweiligen Strecken
vergleichsweise gute Karten und damit sehr gute Positionsdaten der
Streckennetze beziehungsweise Schienennetze ermitteln. Problematisch
sind jedoch insbesondere die Steigungen der Strecken. Genau diese
wären jedoch
sehr wichtig, um ausreichend exakte Streckendaten für die Fahrsimulationen
in der Planung und Entwicklung vorliegen zu haben.
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Herkömmliche
Systeme zur Satellitennavigation, beispielsweise über GPS
(Global-Positioning-System) oder auch über alternative und zukünftige Systeme
wie beispielsweise Galileo, verfügen zwar über eine
sehr exakte Auflösung
bezüglich
der Positionsdaten, die geographische Höhe ist anhand dieser Daten
jedoch nicht mit einer ausreichend großen Messgenauigkeit zu erhalten,
um die Steigungen bei Schienennetzen mit ausreichender Datenqualität erfassen
zu können.
Die bisher üblichen
Daten reichen also für
viele Anwendungen in der Fahrsimulation nicht aus, da sie die Realität nur unzureichend abbilden
können.
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Es
ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Erfassung von Streckendaten für Streckennetze von spurgeführten Fahrzeugen
zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und
einen Streckenverlauf zur Verfügung
stellen kann, welcher möglichst
exakte Daten zu Position und Höhe,
insbesondere zur exakten Bestimmung von Steigungen, enthält.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Schritten im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens an.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
nutzt also ebenfalls Positionsdaten, welche auf der Basis von satellitengestützt generierten
Daten erfasst wurden. Beispiele für die Möglichkeit solche Daten zu erfassen,
wären beispielsweise
Fahrtmitschriebe einer Satellitennavigation oder auch Geoinformationssysteme,
also exakte satellitengestützt
ermittelte Karten oder Satellitenbilder, wie beispielsweise über das
Internet verfügbare
Satellitenbilder.
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Erfindungsgemäß werden
diese Positionsdaten nun entsprechend aufbereitet, so dass aufeinanderfolgende
Positionsdaten einzelnen Rasterpunkten zugeordnet werden. Für die Rasterpunkte wird
dann aus einer Höhendatenbank
die jeweilige geographische Höhe
des Rasterpunkts beziehungsweise der dem Rasterpunkt zugeordneten
Positionsdaten ermittelt. Beispielsweise können hierfür Höhendaten verwendet werden,
welche aus Datenbanken der amerikanischen Weltraumbehörde NASA und
der National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) verfügbar sind.
Diese Daten, welche für
einen großen
Teil der Erde vorliegen, sind aus der Space Shuttle Radar Topography
Mission (SRTM) verfügbar und
teilen den erfassten Bereich der Erde in eine relativ detaillierte
Rasterung ein. Die Datenbank der Höhendaten umfasst für jeden
dieser Rasterpunkte eine geographische Höhe mit sehr guter Datenqualität. Alternativ
dazu wären
auch vergleichbare Höhendatenbanken
einsetzbar, welche parallel hierzu existieren oder zukünftig noch
aufgebaut werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
verknüpft nun
also die Rasterpunkte der jeweiligen Position mit einem Wert für die geographische
Höhe des
Rasterpunkts. Danach werden die aufeinanderfolgenden Positionsdaten
mit ihrer jeweiligen Höhe
und zu einem Streckenverlauf zusammengefasst.
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Ein
solcher Streckenverlauf eines Schienenweges weist nun neben den
exakten Positionsdaten des Streckenverlaufs erstmals auch exakte
Höhendaten
des Streckenverlaufs auf. Damit lassen sich anhand eines solchen
Streckenverlaufs Steigungen sehr exakt ermitteln. Diese mit einer
exakten Steigung versehene Daten bilden dann eine sehr gute Grundlage
für eine
Vielzahl von Anwendungen, wie beispielsweise Anwendungen in Fahrsimulationen für die Fahrzeugentwicklung,
energieoptimierte Steuerung von Fahrzeugantriebssystemen oder entsprechende
Planungen zu Fahrzeiten, Gleisauslastungen und/oder Fahrplänen.
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Gemäß einer
besonders günstigen
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es dabei vorgesehen, die Höhendaten
der jeweiligen Position nicht unmittelbar aus der Datenbank zu übernehmen
sondern als Mittelwert, hier insbesondere als gewichteten Mittelwert,
aus den Höhen
von mehreren umliegenden Rasterpunkten der Höhendatenbank zu bilden.
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Mit
dieser Vorgehensweise lässt
sich die Qualität
der Höhendaten
weiter steigern, da eventuelle Messfehler in einem der Rasterpunkte
aufgrund der Mittelwertbildung mit dem umliegenden Rasterpunkten
korrigiert werden. Insbesondere kann ein gewichteter Mittelwert
verwendet werden, insbesondere dann, wenn sich zeigt, dass ein entsprechendes Gefälle im Bereich
der für
die Mittelwertbildung herangezogenen Rasterpunkte vorliegt. Dann
kann eine entsprechende Richtung des Gefälles über eine Funktion zur Gewichtung
der Einzelwerte der umliegenden Rasterpunkte bei der Mittelwertbildung berücksichtigt
werden. Dadurch können
sehr exakte und zuverlässige
Daten für
die Höhe
der Positionsdaten des jeweiligen Rasterpunkts erreicht werden.
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Gemäß einer
sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es außerdem vorgesehen werden,
dass eventuelle Sprünge
zwischen den aufeinanderfolgenden Positionsdaten und/oder Höhen bei
der Zusammenfassung zum Streckenverlauf entsprechend geglättet werden.
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Durch
die Rasterung der Daten und eine entsprechende Zuordnung der Höhen wird
es zumindest teilweise zu geringfügigen Sprüngen, insbesondere zwischen
den Höhendaten
der aufeinanderfolgenden Positionsdaten kommen. Dadurch entsteht
ein Streckenprofil, welches in der Realität so nicht auftreten wird,
da die Schienen des Streckenverlaufs selbstverständlich keine Sprünge aufweisen
werden. Diese Sprünge
können
daher entsprechend geglättet
werden, beispielsweise durch eine mathematische Ausgleichsfunktion.
Dadurch entsteht ein stetiges Höhenprofil,
welsches den tatsächlichen
Streckenverlauf und insbesondere die Steigungen sehr exakt wiedergeben
kann. Sollte es auch bei den Positionsdaten zu Sprüngen kommen,
so können
diese analog ebenfalls geglättet
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren kann ergänzend vorgesehen
sein, dass zusätzlich
zur Erfassung der Positionsdaten mittels der satellitengestützt generierten Daten
eine Aufzeichnung der Strecke über
wenigstens eine Kamera erfolgt.
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Damit
kann beim Abfahren einer Strecke, wie es beispielsweise auch eingesetzt
werden kann, um über
eine Satellitennavigation die Positionsdaten zu generieren, eine
entsprechende Aufzeichnung der Strecke über wenigstens eine Kamera
erfolgen. Diese Streckenaufzeichnung bietet dann wertvolle Anhaltspunkte,
welche ebenfalls Rückschluss
auf die Streckendaten und insbesondere den Streckenverlauf zulassen,
sodass anhand der über
die wenigstens eine Kamera erfassten Daten eine Ergänzung und/oder
Korrektur des erfindungsgemäß ermittelten Streckenverlaufs
erfolgen kann.
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Gemäß einer
sehr günstigen
Weiterbildung hiervon ist es vorgesehen, dass aus der Aufzeichnung
Daten über
die Strecke, insbesondere über
Kurvenradien generiert werden, wobei der Streckenverlauf um diese
Daten ergänzt
wird.
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Auch
die Erfassung von exakten Kurvenradien spielt für die Qualität von Streckendaten
für spurgeführte Fahrzeuge
eine Rolle. Daher können über eine
Bilddatenauswertung der über
die wenigstens eine Kamera erfolgten Aufzeichnung, weitere Daten über den
Streckenverlauf, und hier insbesondere über Kurvenradien generiert
werden. Der erfindungsgemäß generierte
Streckenverlauf aus den Positionsdaten und den damit verknüpften Daten
der Höhendatenbank
kann durch diese Daten, insbesondere die Kurvenradien ergänzt werden.
Durch die Kombination der Daten erhält man so eine noch bessere Datenqualität. Die mit
exakter Position, Höhe
und z. B. Kurvenradien versehenen Datensätze des Streckenverlaufs lassen
sehr reale Fahrsimulationen zu, welche es zulassen, auch Details
der Entwicklung anhand dieser Simulationen sehr realistisch zu testen.
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In
einer sehr positiven und günstigen
Weiterbildung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass aus der
Aufzeichnung eventuell vorhandene Markierungen für Streckenkilometer erfasst
werden, wobei der Streckenverlauf anhand dieser Daten ergänzt und/oder
korrigiert wird.
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An
vielen Streckennetzen für
spurgeführte Fahrzeuge
sind Markierungen für
die einzelnen Streckenkilometer vorhanden. Die Markierungen sind
typischerweise mit großem
Aufwand und durch eine terrestrische Vermessung entlang der Strecke
positioniert. Sie geben damit eine sehr genaue und wertvolle Auskunft über die
Länge der
Strecke zwischen den einzelnen Markierungen der Streckenkilometer. Diese
Daten können
nun mit den zuvor generierten Daten aus Höhe und Positionsdaten verglichen und/oder
ergänzt
werden. Bei exakter Kenntnis der Streckenlänge anhand der erfassten Streckenkilometer
kann dann eine Korrektur beziehungsweise ein Nachjustieren der einzelnen
Positionsdaten im Vergleich zu diesen Daten der Streckenkilometer
erfolgen. Die Datenqualität
für den
Streckenverlauf lässt sich
damit nochmals verbessern.
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Parallel
oder alternativ dazu ist auch eine reine Ergänzung des Streckenverlaufs
mit den Daten der Streckenkilometer möglich. Da auf Basis der Streckenkilometer
insbesondere die Planung von Fahrplänen für den Verkehr spurgeführter Fahrzeuge erfolgt,
stellen diese zusätzlichen
Daten eine wertvolle Ergänzung
zu den exakten Daten von Position und Höhe in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
generierten Streckenverläufen
dar.
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Weiter
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus den restlichen abhängigen
Ansprüchen
und werden anhand des Ausführungsbeispiels
deutlich, welche jetzt nachfolgen unter Bezugnahme auf die Figuren
näher erläutert wird.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 ein
schematisch dargestelltes spurgebundenes Fahrzeug als Messwagen
zur Erfassung von Positionsdaten und zur Aufzeichnung eines Streckenverlaufs;
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3 eine
Darstellung eines beispielhaften Streckenverlaufs mit zugeordneten
Rasterpunkten; und
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4 eine
Darstellung des Windprofils aufeinanderfolgender Positionsdaten.
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In 1 ist
der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahren
schematisch dargestellt. Ausgangspunkt bilden hierfür Positionsdaten
PD, welche als satellitengestützte
Daten generiert worden sind. Hierfür können die Daten beispielsweise
aus Geoinformationssystemen ausgelesen werden. Dabei ist jede Art
von satellitengestützter
Karte oder Satellitenbild denkbar, beispielsweise können die
Positionsdaten PD der Strecke anhand der Satellitenaufnahmen von Google-Earth
generiert werden. Die Positionsdaten PD einer Strecke umfassen dabei
viele aufeinanderfolgende Positionsdaten PD, welche jeweils die
Position in Form der geografischen Länge und der geografischen Breite
aufweisen.
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Im
nächsten
Schritt des Verfahrens werden diese Positionsdaten PD nacheinander
oder parallel jeweils einem Rasterpunkt zugeordnet. Dies ist in
der mit 1 bezeichneten Box angedeutet. Die Rasterpunkte
können
dabei insbesondere die Rasterpunkte auf einer Projektion der Erdoberfläche sein.
Zu dem jeweiligen Rasterpunkt jedes einzelnen Datensatzes der Positionsdaten
PD lässt
sich dann aus einer Höhendatenbank
HD, beispielsweise aus der Höhendatenbank
der NGA und NASA aus der Space Shuttle Radar Topography Mission
(SRTM), eine entsprechende Höhe
H zuordnen. Dies ist in der Darstellung der 1 durch
die mit HD bezeichnete Box dargestellt. Die Zuordnung der Positionsdaten
PD zu den Rasterpunkten verwendet dabei in idealer Weise dieselben
Rasterpunkte wie die Höhendatenbank
HD, zum Beispiel die jeweils 3 auf 3 Bogensekunden großen Raster
der freien Datenbank des SRTM oder die detaillierte Rasterung von
ca. einer Bogensekunde der kommerziell verfügbaren Daten der SRTM-Datenbank.
Die Höhendaten
H für die
Positionsdaten PD des jeweiligen Rasterpunkts werden dann aus dieser
Höhendatenbank
ausgelesen und gelangen zusammen mit den Positionsdaten PD des Rasterpunkts
in die mit 2 bezeichnete Box, in welcher sie zu einem Datensatz
miteinander verknüpft
werden. Indem die einzelnen Datensätze (PD + H) der aufeinanderfolgenden
Positionsdaten PD aneinandergereiht werden, wird so ein Streckenverlauf
S generiert, welcher entsprechend abgespeichert und ausgegeben werden
kann, um in anderen Systemen, insbesondere in Fahrsimulationen,
Verwendung zu finden. Dieser sehr einfache Ablauf des Verfahrens
stellt die Erfindung dabei in ihren Grundzügen dar.
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Der
Ablauf des Verfahrens wird typischerweise mittels Datenverarbeitungsanlagen
erfolgen, auf welchen über
unterschiedliche Softwareprogramme das Auslesen und die Zuordnung
der verschiedenen Datenquellen zu einem Datensatz erfolgt.
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Dieses
einfache und bereits effiziente Verfahren lässt sich nun durch weitere
Optimierungen verbessern. Anstatt die Höhendaten H aus der Höhendatenbank
HD einfach auszulesen, können
diese noch entsprechend bearbeitet werden, um die Datenqualität für die hier
vorliegende Anwendung entsprechend zu steigern. Dies ist durch die
optional angedeutete Box 3 dargestellt und wird später anhand
der 3 detailliert erläutert werden. Ferner ist ein
weiterer Schritt optional möglich,
welcher mittels einer Box 4 angedeutet ist. Dieser umfasst
die Nachbearbeitung der kombinierten Datensätze bzw. des Streckenverlaufes.
Dieser optionale Bearbeitungsschritt wird später anhand der 4 noch
näher erläutert werden.
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Außerdem ist
eine weitere gestrichelte Box C in der Darstellung der 1 zu
erkennen. Diese Box C soll die ebenfalls optionale und ergänzende Erfassung
der Strecke mittels wenigstens einer Kamera darstellen. Hierzu ist
in 2 ein systematisch angedeutetes spurgebundenes
Fahrzeug 5 auf einer Schiene 6 zu erkennen. Das
Fahrzeug soll beispielsweise als Messwagen, insbesondere als Messtriebwagen
ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, die nachfolgend beschriebene
Datenerfassung mittels herkömmlicher
Lokomotiven während
des regulären
Betriebs vorzunehmen. Das Fahrzeug 5 weist zur Erfassung
des Streckenverlaufs in seinem vorderen Bereich ein Kamerasystem 7 auf.
Dieses Kamerasystem 7 besteht aus wenigstens einer Kamera, bevorzugt
einer CMOS-Kamera.
Um die Datenqualität
der Aufzeichnung des Streckenverlaufs über das Kamerasystem 7 noch
weiter zu verbessern, wäre
es auch denkbar, dass das Kamerasystem 7 wenigstens zwei
Kameras umfasst, insbesondere aus zwei Kameras besteht, die in einem
definierten Abstand zueinander angeordnet sind und somit ein Stereokamerasystem 7 bilden.
Mittels eines solchen Stereokamerasystems 7 kann aus den
generierten Aufzeichnungen in bekannter Art und Weise ein dreidimensionales
Bild geschaffen werden, bei dem nicht nur die reine Strecke, sondern
auch eine Information über den
Abstand des jeweiligen Streckenpunktes zu der Ebene des Kamerasystems 7 vorliegt.
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Während einer
Messfahrt werden die Daten nun von dem Kamerasystem 7 als
normale Bilder oder als Stereobilder kontinuierlich erfasst und
in einem Speichersystem 8 abgelegt. Die Daten über die Strecke
werden nun über
entsprechende Auswertungs- und Bildverarbeitungssysteme, wie sie
an sich bekannt und üblich
sind, ausgewertet. Insbesondere auftretende Kurvenradien, welche
aus den Aufzeichnungen der Strecke über das Kamerasystem 7 ermittelt
werden können,
sind sehr wertvolle Ergänzungen der
Daten des Streckenverlaufs S.
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Ergänzend oder
alternativ hierzu können
die Daten der Aufzeichnung der Strecke mit dem Kamerasystem 7 auch
dazu genutzt werden, eventuell vorhandene Positionsmarkierungen,
sogenannte Streckenkilometer, entlang der Strecke des Schienenwegs
aufzuzeichnen. Ihre Position kann später anhand der aufgezeichneten
Daten dann ausgewertet werden. Solche Streckenkilometer sind typischerweise
in Form von Markierungen, wie Schildern oder dergleichen, entlang
von Schienenstrecken positioniert. Typischerweise dienen diese Streckenkilometer
der Planung und dem Einhalten von Fahrplänen, um Fahrzeiten zu optimieren
und Doppelbelegungen von Gleisen zu vermeiden. Sie sind üblicherweise über eine
sehr genaue terrestrische Vermessung von Vermessungsteams entlang
vorhandener Streckenverläufe
angebracht werden. Sie bilden damit eine gute Datenbasis über die
Länge der
zurückgelegten Strecke
und können
zur Ergänzung
oder auch zur Korrektur des Streckenverlaufs S herangezogen werden.
So kann beispielsweise über
die Streckenkilometer, sofern diese auf den Strecken entsprechend vorhanden
sind, eine Justierung des Streckenverlaufs S von Zeit zu Zeit erfolgen,
sodass sichergestellt ist, dass der jeweils aktuell verarbeitete
Positionsdatensatz mit zugehöriger
Höhe auch
wirklich dem entsprechenden Rasterpunkt entlang des Streckenverlaufs
S zuzuordnen ist. Auch die reine Ergänzung der jeweiligen Daten
aus Positionsdaten PD und Höhe
H, um die Tatsache, dass dem jeweiligen Rasterpunkt eine Streckenkilometer „x” zugeordnet werden
kann, ist sehr hilfreich, insbesondere bei der Verwendung der Daten
zur Planung von Fahrzeiten, Gleichauslastung und dergleichen, da
diese Daten eine sehr guten Bezug zur den bisherigen Systemen auf
der Basis dieser Streckenkilometer gewährleisten.
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Diese
optionale Erfassung und Auswertung des Streckenverlaufs über das
Kamerasystem 7 kann die Qualität der Daten über den
Streckenverlauf S also nochmals verbessern.
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An
dem Fahrzeug 5 ist darüber
hinaus ein Satellitenempfänger 9 mit
einer Antenne 10 zu erkennen. Dieser Satellitenempfänger 9 kann
die Daten von verschiedenen Satelliten 11, von welchen
hier vier angedeutet sind, empfangen und anhand der bekannten Position
der Satelliten in der üblichen
Art und Weise auf die zum jeweiligen Zeitpunkt aktuell vorliegende
Position des Satellitenempfängers 9 und
damit des Fahrzeugs 5 zurückschließen. Dabei werden die Satelliten
des sogenannten Global Positioning Systems (GPS) genutzt. Denkbar
wäre es
auch, andere vergleichbare Systeme zu nutzen, wie beispielsweise
das DGPS (Differential-GPS) oder das geplante Galileo-System oder ähnliche
Systeme, welche zukünftig
noch errichtet werden.
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In
dem Fahrzeug 5 werden die Daten in einem Fahrtmitschrieb
gespeichert, so dass neben der Streckenaufzeichnung des Kamerasystems 7 auch eine
Aufzeichnung der exakte Positionsdaten auf der Basis einer satellitengestützten Navigation
erfolgt. Dieser Vorgang, bei dem die gesamte Strecke abgefahren
werden muss, stellt eine Alternative zu der oben genanten Erfassung
der Positionsdaten über Geoinformationssysteme
dar. Wenn die Strecken ohnehin abgefahren werden, beispielsweise
um ihren Verlauf mit dem Kamerasystem 7 zu erfassen, können die
Positionsdaten jedoch vergleichsweise einfach mitgeschrieben werden,
da der Empfang der Satellitendaten einfach und kostengünstig möglich ist. Aufgrund
der Vielzahl der dann vorliegenden Daten kann durch entsprechende
Mittelwertbildung und/oder der Suche nach starken Abweichungen und die
Bereinigung solcher offensichtlicher Fehler, die Datenqualität verbessert
werden, da eventuelle Fehler aus einer der Datenquelle dann nicht
oder nicht so stark zum Tragen kommen.
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Die
Darstellung der 3 beschäftigt sich mit der oben bereits
angedeuteten Box 3, mittels welcher die Höhendaten
H des jeweiligen Rasterpunkts aus der Höhendatenbank HD nicht nur ausgelesen sondern
optional noch nachbearbeitet werden. Die Darstellung der 3 zeigt
einen beispielhaften Streckenverlauf S' in einer zweidimensionalen Projektion,
welcher mit entsprechenden Rasterpunkten bzw. Rasterflächen versehen
ist. Die einzelnen aufeinanderfolgenden Positionen der Positionsdaten
PD sind hierbei mit den Zahlen I bis VI bezeichnet. Um die Darstellung übersichtlicher
zu machen, sind die Rasterpunkte dabei vergleichsweise groß gewählt. Die
Abstände
zwischen den einzelnen Positionsdaten I bis VI sind dementsprechend
ebenfalls weitaus größer als
diese in Wirklichkeit wären.
Jedem der einzelnen hier beispielhaft als quadratische Fläche dargestellten
Rasterpunkte ist nun in der Höhendatenbank
HD eine geographische Höhe
H zugeordnet, welche anhand eines Radarscans vom Space Shuttle aus
für einen
großen
Teil der Erdoberfläche
ermittelt wurde. Die Rasterpunkte weisen in dieser Datenbank eine
Rastergröße von ein
bis drei Bogensekunden Rasterlänge
und Rasterbreite auf, je nach Typ der Datenbank.
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Für jeden
der Rasterpunkte liegt also ein entsprechender Höhenwert H vor. Um nun einen
möglichst
exakten Höhenwert
H zu bekommen und eventuelle Messfehler in dem jeweiligen Rasterpunkt
weitestgehend zu eliminieren, wird die Höhe H des Rasterpunkts nicht
unmittelbar verwendet, sondern es wird beispielsweise in der Position
II für
den dortigen Rasterpunkt ein Mittelwert aus der Höhe H des
Raterpunkts mit der Position II sowie der acht diesen Rasterpunkt
umgebenden Rasterpunkte gewählt.
Damit lässt
sich ein eventueller Fehler im Höhenwert
des jeweiligen einzelnen Rasterpunktes weitgehend eliminieren. Kommt
es zu einer stärkeren
Abweichung der Höhen
H zwischen den einzelnen Rasterpunkten, liegt also ein vergleichsweise
großes
Gefälle
in der Fläche
dieser neun Rasterpunkte vor, so kann außerdem eine entsprechende Gewichtung
der Höhenwerte
H der einzelnen Rasterpunkte auf Basis dieses Gefälles erfolgen, sodass
der Höhenwert
H für den Rasterpunkt
mit den Positionsdaten II vergleichsweise genau ermittelt werden
kann. Dieser so ermittelte, um eventuelle Fehler bereinigte Höhenwert
H wird dann entsprechend dem oben ausführlich beschriebenen Verfahren
in der mit 2 bezeichneten Box mit den entsprechenden Positionsdaten
des Rasterpunkts II verknüpft
und dient dann der Ermittlung des Streckenverlaufs S.
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In
der Darstellung der 4, welche sich im wesentlichen
auf die Darstellung der 3 bezieht, ist nun das zugehörige Höhenprofil
zu den einzelnen Positionsdaten PD von I bis VII dargestellt. Entweder ist
jedem Rasterpunkt eine definierte exakte Höhe H zugewiesen oder, falls
die oben beschreiben Mittelung erfolgt, wird für jeden Rasterpunkt ein definierter diskreter
Höhenwert
H errechnet. Dies führt
unweigerlich zu einem stufenartigen Höhenprofil, da jeder der Rasterpunkte
I bis VII diskrete Höhenwerte
H aufweist. Dieses stufenartige Profil, wie es in 4 anhand
der strichpunktierten Linie dargestellt ist, entspricht so jedoch
nicht unmittelbar der Realität.
Daher kann in der mit 4 bezeichneten Box in der Darstellung
der 1 eine entsprechende Nachbearbeitung der Daten
erfolgen, in der diese Stufen geglättet werden. Typischweise wird
dies durch eine mathematische Funktion erfolgen, welche durch die
Höhenwert H
der Stufen einen geeigneten Verlauf berechnet. Der aus den Höhendaten
H zusammengesetzte, in 4 strichpunktiert dargestellte
Verlauf wird also durch die durchgezogen dargestellte mathematische Ausgleichsfunktion
zum eigentlichen Streckenverlauf S geglättet.
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So
lassen sich Daten hoher Genauigkeit generieren. Diese Daten bilden
in höchster
Qualität
die reale Streckenverläufe
S von schienengebundenen Fahrzeugen. Sie können für ausgewählte Schienenstrecken oder
ein gesamtes Schienennetz eines Landes, eines Kontinents oder dergleichen
ermittelt werden.
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Die
Daten können
aufgrund ihrer hohen Qualität,
insbesondere über
Höhenunterschiede
und Steigungen, ideal genutzt werden, um in entsprechenden Programmen
für Fahrsimulationen
eingesetzt zu werden. Diese Fahrsimulationen ermöglichen es dann bei der Entwicklung
derartiger schienengebundener Fahrzeuge, entsprechend einfach und
effizient Fahrzeuge mit höchster
Energieeffizienz, hoher Standfestigkeit und bestem Nutzwert zu entwickeln.
Andererseits helfen derartige Fahrsimulationen auch dabei, die Planung
von Fahrplänen
zu optimieren, um vorhandene Strecken auch bei hohem Verkehrsaufkommen
ideal zu nutzen und dabei sowohl die Pünktlichkeit als auch die Streckenauslastung
entsprechend zu optimieren.