WO2010083946A1 - Verfahren zur erfassung von streckendaten - Google Patents

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WO2010083946A1
WO2010083946A1 PCT/EP2010/000099 EP2010000099W WO2010083946A1 WO 2010083946 A1 WO2010083946 A1 WO 2010083946A1 EP 2010000099 W EP2010000099 W EP 2010000099W WO 2010083946 A1 WO2010083946 A1 WO 2010083946A1
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WO
WIPO (PCT)
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data
height
route
database
position data
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/000099
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Discher
Jesko Thomass
Norman-Hendrik Schulz
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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Publication of WO2010083946A1 publication Critical patent/WO2010083946A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or vehicle trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or vehicle trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
    • B61L2205/04—Satellite based navigation systems, e.g. GPS

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting route data for route networks of track-guided vehicles, according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • the method according to the invention also uses position data which has been acquired on the basis of data generated by satellite.
  • data generated by satellite examples of the possibility of capturing such data would be, for example, travel messages from a satellite navigation system or else geographic information systems, ie exact satellite-aided maps or satellite images, such as satellite images available on the Internet.
  • these position data are now processed accordingly, so that successive position data are assigned to individual halftone dots.
  • the respective geographical height of the grid point or the position data assigned to the grid point is then determined from a height database.
  • elevation data can be used for this purpose, which are from databases of the American
  • SRTM Space Shuttle Radar Topography Mission
  • the height data database comprises for each of these grid points a geographical altitude with very good data quality.
  • comparable height databases could be used, which exist parallel to this or to be built in the future.
  • SRTM height database a separate height database can be created. This can collect travel notes of individual journeys of a rail vehicle on the respective routes. As already mentioned, these travel messages can be carried out relatively precisely with respect to the position data via satellite navigation.
  • a height of the respective halftone dot can also be written in such travel notations. Due to the comparatively coarse screening in the values available via satellite navigation for the geographical height of the respective halftone dot, the values of a single trip record are generally too coarse. However, if the route now passes through several times, then a larger number of driving letters can be continuously recorded and stored. Alone due to the noise of the data collected via satellite navigation, the Gaussian distribution of the values of the geographic height of each grid point will increase with the increasing number of stored data from an increasing number of travel copies over time.
  • the center of the Gaussian distribution that is to be formed can be used as the value of the geographical altitude assigned to the grid point. As the number of values for each grid point increases, the accuracy increases.
  • the elevation data from one or the other database it is of course also possible to combine the elevation data from the two databases. This can preferably be done in the manner of a weighted averaging.
  • the height value of the grid point from the SRTM height database and the value from the own height database, which is based on travel writing can be connected to each other and used as a mean value, in particular as a weighted mean value.
  • the weighting of the individual databases relative to one another can take place, in particular, on the basis of the number of trip subscriptions already made for the respective raster point, since the number of transit letters increases Accuracy of the value of the geographical altitude in the own database increases.
  • the value of the altitude from the SRTM altitude database has a weighting of approximately 100 percent, while if there are a larger number of trip records, the weighting of the altitude value from the own altitude database a very high percentage value, for example in the order of 95 to 100 percent increases.
  • the method according to the invention thus now links the raster points of the respective position with a value for the geographical height of the raster point. Thereafter, the successive position data are summarized with their respective height and a route.
  • such a track course of a railway track now also has exact altitude data of the route course in addition to the exact position data of the route track. This allows slopes to be determined very accurately on the basis of such a route. These accurate slope data then provide a very good basis for a variety of applications, such as vehicle driving simulation applications, vehicle drive system power management, or scheduling, track load and / or timetable planning.
  • the height data of the respective position are not taken directly from the height database (s), but rather as a mean value, here in particular as a weighted average, from the heights of several surrounding grid points of the at least one height database.
  • a mean value here in particular as a weighted average
  • the quality of the height data can be increased further, since possible measurement errors in one of the halftone dots are corrected on the basis of the averaging with the surrounding halftone dots.
  • a weighted average can be used, in particular if it appears that a corresponding gradient is present in the area of the grid points used for averaging. Then a corresponding direction of the gradient can be taken into account by a function for weighting the individual values of the surrounding halftone dots in the averaging.
  • any jumps between the successive position data and / or heights are smoothed accordingly in the summary of the route.
  • the track is recorded via at least one camera.
  • a corresponding recording of the route takes place via at least one camera.
  • This route record then provides valuable clues, which also allow conclusions about the route data and in particular the course of the route, so that on the basis of the data acquired via the at least one camera, a supplementation and / or correction of the course of the route determined according to the invention can take place.
  • Track data for track-guided vehicles a role. Therefore, via an image data evaluation, the recording made via the at least one camera, further data about the course of the route, and in particular about curve radii, can be generated.
  • Height database can be supplemented by this data, in particular the curve radii.
  • This data By combining the data, you get even better data quality.
  • the data provided with exact position, height and, for example, curve radii data records of the course allow very real driving simulations, which allow to test details of the development using these simulations very realistic.
  • any markings for route kilometers are recorded from the record, the route being supplemented and / or corrected on the basis of these data.
  • Markets for the individual route kilometers are available on many track networks for track-guided vehicles.
  • the markers are typically positioned at great expense and by terrestrial surveying along the route. They provide a very accurate and valuable information about the length of the route between the individual markers of the route kilometer.
  • These data can now be compared and / or supplemented with the previously generated data from altitude and position data. With exact knowledge of the route length on the basis of the detected route kilometer, a correction or a readjustment of the individual position data in comparison to this data of the route kilometer can then take place. The data quality for the route can thus be further improved.
  • Figure 1 is a schematic representation to illustrate the method according to the invention
  • Figure 2 is a schematically illustrated track bound vehicle as
  • FIG. 3 shows an illustration of an exemplary route with associated grid points
  • FIG. 1 the flow of the inventive method is shown schematically.
  • position data PD which have been generated as satellite-based data.
  • the data can be read out, for example, from geoinformation systems. Any type of satellite-based map or satellite image is conceivable, for example, the position data PD of the route can be generated from the satellite images of Gopgle Earth.
  • the position data PD of a route include many successive position data PD, which each have the position in the form of the geographical length and the latitude.
  • these position data PD are assigned in succession or in parallel to a grid point in each case. This is indicated in the box marked 1.
  • the grid points can be in particular the grid points on a projection of the earth's surface.
  • the respective grid point of each individual data set of the position data PD can then be obtained from at least one height database HD. assign a geographical height H This is shown in the illustration of FIG. 1 by the box labeled HD.
  • the assignment of the position data PD to the grid points ideally uses the same grid points as the at least one height database HD.
  • the height data H for the position data PD of the respective raster point are then read out of the at least one height database HD and arrive together with the position data PD of the raster point in the designated 2 box in which they are linked together to form a record.
  • the individual data sets (PD + H) of the successive position data PD are strung together, so a route S is generated, which is stored accordingly and can be output to find use in other systems, especially in driving simulations.
  • the process of this invention is typically carried out by means of data processing systems on which different software programs are used to read out and assign the various data sources to a data record.
  • a height database HD for example, the height database of the NGA and NASA from the Space Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) can be used. In this are determined by radar height data of a large part of
  • the SRTM height database for example, each of 3 to 3 arc seconds grid of the free database SRTM or the detailed screening of approx. one arc second of commercially available SRTM database data.
  • a separate height database can be used.
  • Such an own height database can be created over time from drive letters which are continually stored in the height database. In such journeys written on the basis of a Miters with the satellite navigation of the rail-bound vehicle 5, as mentioned above, although height data can generate, but these have for direct use too coarse screening, so are not accurate enough.
  • the height database HD shown in FIG. 1 can now have either height data of the SRTM height database or values of its own height database as the value for the geographic height of the respective halftone dot.
  • weighted mean values between the values of the geographical height of the respective grid points from the two height databases mentioned are already used as the value for the height H of the respective grid point in the height database HD shown in FIG. Since the accuracy of determining the value of the geographic height of the respective grid point in the own height database depends significantly on the number of already carried out and evaluated ride records, it certainly makes sense to place a strong weighting in favor of the value from the SRTM for a small number of ride letters. Height database.
  • the value of the SRTM elevation data may be included at 100 percent and still at least 95 percent in the weighted average in an early initial phase.
  • the weighting can be shifted accordingly.
  • a weighting of 50 percent can be used for the respective value of the geographical height of the respective raster point.
  • the weighting can then be shifted further in the direction of the height value from the own height database, so that in the case of a large number of drive letters, a weighting of 95 to 100 percent in favor of the value of the geographical height of the respective grid point from the own height database takes place can.
  • the height data H from the height database HD shown in FIG. 1 can thus originate for the further explanations either from the SRTM height database, from the own height database or, particularly preferably, from a weighted mean value of the height data H from these two height databases.
  • FIG. 1 a further dashed box C can be seen in the illustration of FIG.
  • This box C should represent the likewise optional and supplementary detection of the route by means of at least one camera.
  • a systemically indicated track-bound vehicle 5 on a rail 6 can be seen in FIG.
  • the vehicle should be designed, for example, as a measuring carriage, in particular as a measuring railcar.
  • the vehicle 5 has to detect the
  • This camera system 7 consists of at least one camera, preferably a CMOS camera.
  • the camera system 7 comprises at least two cameras, in particular two
  • Stereo camera system 7 can be created from the generated records in a known manner, a three-dimensional image in which not only the pure distance, but also information about the distance of the respective waypoint to the plane of the camera system 7 is present.
  • the data is now continuously captured by the camera system 7 as normal images or as stereo images and stored in a memory system 8.
  • the data on the route are now evaluated via appropriate evaluation and image processing systems, as they are known and customary. In particular occurring curve radii, which can be determined from the recordings of the route via the camera system 7, are very valuable additions to the data of the route S.
  • the data of the recording of the route with the camera system 7 can also be used to record any existing position markings, so-called route kilometers, along the route of the railway. Your position can later be evaluated based on the recorded data.
  • route kilometers are typically positioned in the form of markings, such as signs or the like, along railroad tracks.
  • these route kilometers are used to plan and maintain timetables to optimize travel times and avoid double occupancy of tracks. They are usually attached via a very accurate terrestrial survey by surveying teams along existing routes. They thus form a good database over the length of the distance traveled and can be used to supplement or even to correct the route course S.
  • This optional detection and evaluation of the route via the camera system 7 can thus further improve the quality of the data on the route S.
  • a satellite receiver 9 with an antenna 10 can be seen on the vehicle 5.
  • This satellite receiver 9 can receive the data from different satellites 11, four of which are indicated here, and deduce them from the known position of the satellites in the usual way to the current position of the satellite receiver 9 and thus of the vehicle 5.
  • the satellites of the so-called Global Positioning System (GPS) are used. It would also be conceivable to use other comparable systems, such as the DGPS (differential GPS) or the planned Galileo system or similar systems, which will be built in the future.
  • GPS Global Positioning System
  • the data is stored in a drive letter, so that in addition to the track record of the camera system 7, a recording of the exact position data is based on a satellite-based navigation.
  • This process in which the entire route must be traversed, is an alternative to the above-mentioned acquisition of the position data on geographic information systems. If the routes are traveled anyway, for example, to record their course with the camera system 7, the position data, however, comparatively easy be recorded because the reception of the satellite data is easy and inexpensive. Due to the multitude of data available then By appropriate averaging and / or the search for strong deviations and the clearing of such obvious errors, the data quality can be improved, since then possible errors from one of the data sources do not come or not so strongly to bear.
  • FIG. 3 deals with the box 3 already indicated above, by means of which the height data H of the respective raster point from the height database HD are not only read out but optionally also reworked.
  • the representation of FIG. 3 shows an example of a course S 'in a two-dimensional projection, which is provided with corresponding grid points or grid areas.
  • the individual successive positions of the position data PD are denoted by the numbers I to VI.
  • the grid points are chosen comparatively large.
  • the distances between the individual position data I to VI are accordingly also much larger than they would be in reality.
  • Each of the individual grid points shown here by way of example as a square area is now assigned a geographic altitude H in the height database HD, which was determined by means of a radar scan from the space shuttle for a large part of the earth's surface.
  • the grid points in this database have a grid size of one to three
  • Arc seconds, grid length and grid width depending on the type of database.
  • the height H of the grid point is not used directly, but it is, for example, in the position Il for the local grid point, an average of the height H of Raterhuis selected with the position Il and the eight grid points surrounding this grid point. This can largely eliminate a possible error in the height value of the respective individual grid point.
  • Grid points I to VII discrete height values H has.
  • this step-like profile as shown in FIG. 4 by the dot-dash line, does not directly correspond to reality. Therefore, in the box denoted by 4 in the illustration of Figure 1, a corresponding post-processing of the data can be done, in which these stages are smoothed. Typically, this will be done by a mathematical function which calculates a suitable curve by the height value H of the steps.
  • the course composed of the height data H, shown dash-dotted line in FIG. 4, is therefore smoothed by the mathematical compensation function shown in solid line with the actual route S.

Abstract

Ein Verfahren dient zur Erfassung von Streckendaten für Streckennetze von spurgeführten Fahrzeugen. Dabei werden zuerst Positionsdaten einer Strecke mittels satellitengestützt generierten Daten erfasst. Erfindungsgemäß werden die erfassten Positionsdaten einem Rasterpunkt zugeordnet, wobei für jeden der Rasterpunkte aus einer Höhendatenbank ein Wert für die geographische Höhe des Raterpunktes ermittelt wird. Dann werden aufeinander folgende Positionsdaten mit ihrer jeweiligen Höhe verknüpft und zu einem Streckenverlauf zusammengefasst.

Description

Verfahren zur Erfassung von Streckendaten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Streckendaten für Streckennetze von spurgeführten Fahrzeugen, nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 näher definierten Art.
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.
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. 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.
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.
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.
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. Als Alternative oder Ergänzung zu der erwähnten SRTM-Höhendatenbank kann eine eigene Höhendatenbank erstellt werden. Diese kann Fahrtmitschriebe von einzelnen Fahrten eines Schienenfahrzeugs auf den jeweiligen Strecken sammeln. Diese Fahrtmitschriebe können, wie bereits erwähnt, über eine Satellitennavigation hinsichtlich der Positionsdaten vergleichsweise exakt erfolgen. Zusätzlich kann in solchen Fahrtmitschrieben auch eine Höhe des jeweiligen Rasterpunkts mitgeschrieben werden. Aufgrund der vergleichsweise groben Rasterung bei den über die Satellitennavigation erhältlichen Werten für die geographische Höhe des jeweiligen Rasterpunkts sind die Werte eines einzelnen Fahrtenmitschriebs dabei im Allgemeinen zu grob. Wird die Strecke nun jedoch mehrfach durchfahren, so kann eine größere Anzahl von Fahrtmitschrieben fortwährend mitgeschrieben und abgelegt werden. Alleine schon aufgrund des Rauschens der über die Satellitennavigation erfassten Daten wird sich bei den Werten der geographischen Höhe eines jeden Rasterpunkts dabei mit zunehmender Anzahl an abgelegten Daten aus einer zunehmenden Anzahl an Fahrtmitschrieben mit der Zeit jeweils eine Gauß-Verteilung einstellen. Liegt nun eine höhere Zahl an ermittelten Höhendaten aus Fahrtmitschrieben für jeden einzelnen Rasterpunkt vor, so kann das Zentrum der sich ausbildenden Gauß-Verteilung als dem Rasterpunkt zugeordneter Wert der geographischen Höhe genutzt werden. Mit zunehmender Anzahl an Werten für jeden einzelnen Rasterpunkt steigt dabei die Genauigkeit.
Neben der Verwendung der Höhendaten aus der einen oder der anderen Datenbank ist es selbstverständlich auch möglich, die Höhendaten aus den beiden Datenbanken miteinander zu kombinieren. Dies kann bevorzugt in der Art einer gewichteten Mittelwertbildung erfolgen. Dabei lässt sich der Höhenwert des Rasterpunkts aus der SRTM-Höhendatenbank und der Wert aus der eigenen Höhendatenbank, welcher auf Fahrtmitschrieben basiert, miteinander verbinden und als Mittelwert, insbesondere als gewichteter Mittelwert nutzen. Die Gewichtung der einzelnen Datenbanken zueinander kann dabei insbesondere aufgrund der Anzahl der zum jeweiligen Rasterpunkt bereits erfolgten Fahrtmitschriebe erfolgen, da mit zunehmender Anzahl an Fahrtmitschrieben die Genauigkeit des Werts der geographischen Höhe in der eigenen Datenbank steigt. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einigen wenigen Fahrtmitschrieben der Wert der geographischen Höhe aus der SRTM- Höhendatenbank eine Gewichtung von annähernd 100 Prozent aufweist, während beim Vorliegen einer größeren Anzahl an Fahrtmitschrieben die Gewichtung des Werts der geographischen Höhe aus der eigenen Höhendatenbank auf einen sehr hohen prozentualen Wert, beispielsweise in die Größenordnung von 95 bis 100 Prozent ansteigt.
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.
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.
Gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist es dabei vorgesehen, die Höhendaten der jeweiligen Position nicht unmittelbar aus der beziehungsweise den Höhendatenbanken zu übernehmen, sondern als Mittelwert, hier insbesondere als gewichteten Mittelwert, aus den Höhen von mehreren umliegenden Rasterpunkten der wenigstens einen Höhendatenbank zu bilden. 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.
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.
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.
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. 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.
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.
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 zum Beispiel Kurvenradien versehenen Datensätze des Streckenverlaufs lassen sehr reale Fahrsimulationen zu, welche es zulassen, auch Details der Entwicklung anhand dieser Simulationen sehr realistisch zu testen.
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. 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.
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.
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.
Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 ein schematisch dargestelltes spurgebundenes Fahrzeug als
Messwagen zur Erfassung von Positionsdaten und zur Aufzeichnung eines Streckenverlaufs; Figur 3 eine Darstellung eines beispielhaften Streckenverlaufs mit zugeordneten Rasterpunkten; und
Figur 4 eine Darstellung des Höhenprofils aufeinanderfolgender Positionsdaten.
In Figur 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 Gopgle-Earth generiert werden. Die Positionsdaten PD einer Strecke umfassen dabei viele aufeinanderfolgende Positionsdaten PD, welche jeweils die Position in Form der geographischen Länge und der geographischen Breite aufweisen.
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 wenigstens einer Höhendatenbank HD. eine geographische Höhe H zuordnen. Dies ist in der Darstellung der Figur 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 wenigstens eine Höhendatenbank HD. Die Höhendaten H für die Positionsdaten PD des jeweiligen Rasterpunkts werden dann aus der wenigstens einen Höhendatenbank HD 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 Grundzϋgen dar. 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.
Als Höhendatenbank HD kann beispielsweise die Höhendatenbank der NGA und NASA aus der Space Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) genutzt werden. In dieser sind per Radar ermittelte Höhendaten eines großen Teils der
Erdoberfläche mit vergleichsweise hoher Genauigkeit verfügbar. Dabei bietet es sich an, für die Größe der Rasterpunkte der Positionsdaten PD und der Rasterpunkte der Höhendatenbank HD, hier also der SRTM-Höhendatenbank, 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, zu verwenden. Alternativ oder ergänzend zu dieser SRTM-Höhendatenbank kann eine eigene Höhendatenbank eingesetzt werden. Eine solche eigene Höhendatenbank kann im Laufe der Zeit aus Fahrtmitschrieben erstellt werden, welche fortwährend in der Höhendatenbank abgelegt werden. Bei solchen Fahrtmitschrieben auf Basis eines Mitschriebs mit der Satellitennavigation des schienengebundenen Fahrzeugs 5 lassen sich, wie eingangs bereits erwähnt, zwar Höhendaten generieren, diese haben zur unmittelbaren Verwendung jedoch eine zu grobe Rasterung, sind also nicht genau genug. Werden nun in einer eigenen Höhendatenbank fortwährend aus Fahrtmitschrieben ermittelte Höhendaten abgelegt, so ergibt sich alleine schon aus dem Rauschen der in den Fahrtmitschrieben erfassten Werte der Satellitennavigation eine gewisse Verteilung der Höhenwerte um einen Mittelwert. Bei einer entsprechend großen Anzahl an Einzelwerten zu der jeweiligen geographischen Höhe des Rasterpunkts ergibt sich dann eine Gauß-Verteilung. Der Mittelpunkt dieser Gauß-Verteilung kann dann einen Wert für die geographische Höhe des jeweiligen Rasterpunkts angeben, welcher vergleichsweise exakt ist. In der eigenen Höhendatenbank wird dieser Wert für die Höhe des jeweiligen Rasterpunkts entsprechend abgelegt. Bei einer sehr großen Anzahl von Werten aus den Fahrtmitschrieben lässt sich so eine sehr hohe Genauigkeit erzielen und der Höhenwert lässt sich so, trotz der vergleichsweise groben Rasterung der einzelnen Messwerte, sehr exakt ermitteln.
Die in Figur 1 dargestellte Höhendatenbank HD kann nun entweder Höhendaten der SRTM-Höhendatenbank oder Werte der eigenen Höhendatenbank als Wert für die geographische Höhe des jeweiligen Rasterpunkts aufweisen. Besonders sinnvoll kann es nun jedoch sein, wenn als Wert für die Höhe H des jeweiligen Rasterpunkts in der in Figur 1 dargestellten Höhendatenbank HD bereits gewichtete Mittelwerte zwischen den Werten der geographischen Höhe der jeweiligen Rasterpunkte aus den beiden angesprochenen Höhendatenbanken verwendet werden. Da die Genauigkeit zur Ermittlung des Werts der geographischen Höhe des jeweiligen Rasterpunkts bei der eigenen Höhendatenbank maßgeblich von der Anzahl der bereits erfolgten und ausgewerteten Fahrtmitschriebe abhängt, ist es sicherlich sinnvoll, bei einer geringen Anzahl von Fahrtmitschrieben eine starke Gewichtung zugunsten des Werts aus der SRTM-Höhendatenbank vorzunehmen. So kann anfangs beispielsweise der Wert der SRTM-Höhendaten zu 100 Prozent und in einer frühen Anfangsphase immer noch zu wenigstens 95 Prozent in den gewichteten Mittelwert einfließen. Bei einer höheren Anzahl von Fahrtmitschrieben in der eigenen Höhendatenbank kann dann die Gewichtung entsprechend verschoben werden. So lässt sich beispielsweise ab einer Anzahl von ca. 4 - 8 Fahrtmitschrieben eine Gewichtung von 50 Prozent für den jeweiligen Wert der geographischen Höhe des jeweiligen Rasterpunkts verwenden. Mit steigender Anzahl an Fahrtmitschrieben kann die Gewichtung dann weiter in Richtung des Höhenwerts aus der eigenen Höhendatenbank verschoben werden, sodass bei einer großen Anzahl von Fahrtmitschrieben letztlich eine Gewichtung von 95 bis 100 Prozent zugunsten des Werts der geographischen Höhe des jeweiligen Rasterpunkts aus der eigenen Höhendatenbank erfolgen kann. Die Höhendaten H aus der in Figur 1 dargestellten Höhendatenbank HD können für die weiteren Erläuterungen also nun entweder aus der SRTM- Höhendatenbank, aus der eigenen Höhendatenbank oder in besonders bevorzugter Weise aus einem gewichteten Mittelwert der Höhendaten H aus diesen beiden Höhendatenbanken stammen.
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 Figur 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 beziehungsweise des Streckenverlaufes. Dieser optionale Bearbeitungsschritt wird später anhand der Figur 4 noch näher erläutert werden.
Außerdem ist eine weitere gestrichelte Box C in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen. Diese Box C soll die ebenfalls optionale und ergänzende Erfassung der Strecke mittels wenigstens einer Kamera darstellen. Hierzu ist in Figur 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.
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.
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.
Diese optionale Erfassung und Auswertung des Streckenverlaufs über das Kamerasystem 7 kann die Qualität der Daten über den Streckenverlauf S also nochmals verbessern.
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.
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.
Die Darstellung der Figur 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 Figur 3 zeigt einen beispielhaften Strecken verlauf S' in einer zweidimensionalen Projektion, welcher mit entsprechenden Rasterpunkten beziehungsweise 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.
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 Il für den dortigen Rasterpunkt ein Mittelwert aus der Höhe H des Raterpunkts mit der Position Il 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 Il 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 Il verknüpft und dient dann der Ermittlung des Streckenverlaufs S.
In der Darstellung der Figur 4, welche sich im wesentlichen auf die Darstellung der Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 4 strichpunktiert dargestellte Verlauf wird also durch die durchgezogen dargestellte mathematische Ausgleichsfunktion zum eigentlichen Streckenverlauf S geglättet.
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. 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.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erfassung von Streckendaten für Streckennetze von spurgeführten Fahrzeugen, wobei 1.1 zuerst Positionsdaten (PD) einer Strecke mittels satellitengestützt generierter Daten erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass 1.2 die erfassten Positionsdaten (PD) jeweils einem Rasterpunkt zugeordnet werden, wobei 1.3 für jeden der Rasterpunkte aus wenigstens einer Höhendatenbank (HD) ein Wert für die geographische Höhe (H) der Positionsdaten (PD) des jeweiligen Rasterpunktes ermittelt wird, und wobei
1.4 aufeinander folgende Positionsdaten (PD) mit ihrer jeweiligen Höhe (H) verknüpft und zu einem Streckenverlauf (S) zusammengefasst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Höhendaten (H) des jeweiligen Rasterpunkts als Mittelwert, insbesondere gewichteter Mittelwert, aus den Höhendaten (H) von mehreren umliegenden Rasterpunkten der wenigstens einen Höhendatenbank (HD) gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eventuelle Sprünge zwischen den aufeinander folgenden Positionsdaten (PD) und/oder Höhen (H) bei der Zusammenfassung zum Streckenverlauf (S) geglättet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glätten durch eine mathematische Ausgleichsfunktion erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die satellitengestützt generierten Daten über ein Geoinformationssystem ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die satellitengestützt generierten Daten durch einen Fahrtmitschrieb mittels eines Satellitenempfängers (9) ermittelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Höhendatenbank (HD) die SRTM-Höhendatenbank der NASA und NGA genutzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Höhendatenbank (HD) eine eigene Höhendatenbank verwendet wird, in der Höhendaten (H) von Fahrtmitschrieben fortwährend abgelegt und ausgewertet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Höhendaten (H) in der eigenen Höhendatenbank (HD) aus gemittelten Werten der Fahrtmitschriebe ermittelt werden, wozu für jeden Rasterpunkt eine Vielzahl von Daten gesammelt wird, und das Zentrum einer sich bildenden Gau ß- Verteilung dieser erfassten Datenwerte für jeden Rasterpunkt als Wert für die geographische Höhe des jeweiligen
Rasterpunkts in der eigenen Höhendatenbank (HD) genutzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhendaten (H) als gewichtete Mittelwerte der Werte der geographischen Höhen des jeweiligen Rasterpunkts aus den Werten der SRTM-
Höhendatenbank und den Werten der eigenen Höhendatenbank gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung sich mit der Anzahl der Fahrtmitschriebe in der eigenen
Höhendatenbank (HD) zunehmend in Richtung der Werte der geographischen Höhen aus der eigenen Höhendatenbank (HD) verschiebt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zur Erfassung der Positionsdaten (PD) eine Aufzeichnung der Strecke über wenigstens eine Kamera (7) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Aufzeichnung der Strecke über ein Stereokamerasystem (7) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Aufzeichnung Daten über die Strecke, insbesondere über Kurvenradien, generiert werden, wobei der Streckenverlauf (S) um diese
Daten ergänzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass aus der Aufzeichnung eventuell vorhandene Markierungen für Streckenkilometer erfasst werden, wobei der Streckenverlauf (S) anhand dieser Daten ergänzt und/oder korrigiert wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012062723A3 (de) * 2010-11-10 2012-07-12 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur höhenprofilbestimmung einer fahrstrecke eines schienenfahrzeugs
WO2013045315A1 (fr) * 2011-09-30 2013-04-04 Siemens S.A.S. Methode et systeme de determination d'une disponibilite de voie pour un vehicule guide
US9221481B2 (en) 2011-06-09 2015-12-29 J.M.R. Phi Device for measuring speed and position of a vehicle moving along a guidance track, method and computer program product corresponding thereto

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009023704A1 (de) 2009-06-03 2010-10-28 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Information von Fahrpersonal in einem Schienenfahrzeug
DE102012009688B4 (de) 2012-05-09 2016-01-07 Db Systel Gmbh Verfahren, Signalfolge sowie Rechneranlage zum Erstellen, Verwalten, Komprimieren und Auswerten von 3D-Daten eines dreidimensionalen Geländemodells und ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens auf einem Computer
DE102012213336A1 (de) 2012-07-30 2014-01-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ergänzung einer digitalen Karte um Höhenangaben an vorbestimmten geografischen Positionen
DE102017205939A1 (de) * 2017-04-06 2018-10-11 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Automatische Generierung von Infrastrukturdaten für ein Streckennetz
DE102017206446A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-18 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Fusion von infrastrukturbezogenen Daten, insbesondere von infrastrukturbezogenen Daten für Schienenfahrzeuge
DE102018201531A1 (de) * 2018-02-01 2019-08-01 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zum Erkennen eines Fahrschlauchs bei schienengebundenen Fahrzeugen
IT202000025936A1 (it) * 2020-10-30 2022-04-30 Te Si Fer S R L Metodo implementato tramite computer per produrre una mappa di un percorso ferroviario e relativo programma per elaboratore

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002008779A2 (en) 2000-07-24 2002-01-31 New York Air Brake Corporation A method of determining train location and track characteristics using navigational data
JP2007003195A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Seiko Epson Corp 位置検出装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004026639B4 (de) * 2004-03-22 2006-03-02 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Bestimmung einer Höheninformation in einem Kraftfahrzeug
DE102006061811A1 (de) * 2006-12-21 2008-06-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zum Orten eines Fahrzeugs

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002008779A2 (en) 2000-07-24 2002-01-31 New York Air Brake Corporation A method of determining train location and track characteristics using navigational data
JP2007003195A (ja) 2005-06-21 2007-01-11 Seiko Epson Corp 位置検出装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012062723A3 (de) * 2010-11-10 2012-07-12 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur höhenprofilbestimmung einer fahrstrecke eines schienenfahrzeugs
US9221481B2 (en) 2011-06-09 2015-12-29 J.M.R. Phi Device for measuring speed and position of a vehicle moving along a guidance track, method and computer program product corresponding thereto
WO2013045315A1 (fr) * 2011-09-30 2013-04-04 Siemens S.A.S. Methode et systeme de determination d'une disponibilite de voie pour un vehicule guide
US20140247356A1 (en) * 2011-09-30 2014-09-04 Siemens S.A.S. Method and system for determining the availability of a lane for a guided vehicle
US9533626B2 (en) 2011-09-30 2017-01-03 Siemens S.A.S. Method and system for determining the availability of a lane for a guided vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009006085A1 (de) 2010-07-29

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