Trassierungsdetektion bei Schienenfahrzeugen: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Physik
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Version vom 10. März 2005, 18:26 Uhr

Einleitung

Die Motivation für dieses Projekt stammt aus einer aktuellen Aufgabenstellung in der Schienenfahrzeugindustrie (Siemens TS). Im Konkreten geht es dabei um die Erfassung und Analyse von befahrenen Bahnstrecken zur Charakterisierung des Einsatzspiegels von Schienenfahrzeugen. Eine derartige Beurteilung von Strecken ist in Hinblick auf die festigkeits- und komfortechnische Auslegung von Fahrzeugkomponenten von hoher Relevanz. Die Ausgangsdaten für die Bewertung bilden die Messungen von Drehratengebern im Fahrbetrieb in Kombination mit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit. Aus diesen Daten lässt sich in einfacher Weise das Krümmungsbild (Darstellung des horizontalen Krümmungsverlaufs entlang des Fahrwegs) berechnen, das die wichtigste quantitative Grösse zur Charakterisierung der Trassierung darstellt. Insbesondere im Bereich der Vollbahn treten im Krümmungsbild nur 3 spezifische Trassierungselemente auf:


  • Gleis
  • Bogen mit konstantem Radius
  • Übergangsbogen mit linear zu- oder abnehmendem Radius (Klothoidenbögen)


Das Ziel des Projekts ist die Zerlegung in diese diskreten Elemente und die nachfolgende statistische Auswertung.

Algorithmus

Leider ist es mir nicht möglich den genauen Lösungsalgorithmus im Detail preiszugeben, da sich das erarbeitete Know How im Besitz von Siemens TS befindet. Ich möchte an dieser Stelle lediglich einige programmiertechnische Schwerpunkte angeben:


  • GUI-Programmierung und Verwaltung mehrerer Figures
  • Data-Fitting und nichtlineare Optimierung
  • Automatisiertes Ansteuern der Applikationen Word und Excel über ActiveX


Im wesentlichen basiert die automatische Detektion auf speziellen nichtlinearen Modellfunktionen die mit einem Fensteralgorithmnus an die Daten angepasst werden. Die Betrachtung der Modellfehler nach erfolgter Parameteridentifikation legt die Zugehörigkeit der Datenpunkte zu einem der 3 Elementtypen fest. Aufgrund des hohen stochastischen Anteils der Ausgangsdaten auf der einen Seite und einer Abweichung der realen Trassierung von der idealisierten, auf der anderen Seite, kann nicht von einer 100%-Erkennung der Streckenelemente ausgegangen werden. Daher muss das Tool die Möglichkeit bieten, die erkannte Trassierung interaktiv zu verändern und zu erweitern. Weitere Features des Tools sind die Generierung einer Excel-Streckendatei sowie die Darstellung der Ergebnisse in einer automatisch generierten Word-Datei per Knopfdruck.

Ergebnisse

In der rechten Abbildung ist das Ergebnis des Tools nach durchgeführter automatischer Detektion zu sehen. Man sieht intuitiv, dass in die Identifikation in Bereichen mit eindeutigen Trassierungselementen recht gut funktioniert.
Ergebnis der automatischen Detektion
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Inhalt Zelle 1 von Reihe 2
Schwierig zu identifizierende Signalabschnitte
Inhalt Zelle 1 von Reihe 3
Generierte Streckendatei