Effiziente, berührungslose Erfassung der Gleisinfrastrukturobjekte

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1 Effiziente, berührungslose Erfassung der Gleisinfrastrukturobjekte Ein aktuelles Forschungsprojekt der ÖBB-Infrastruktur AG, ÖBB-Infrastruktur AG, Stab Forschung&Entwicklung 55 2 XXXX22

2 Organigramm ÖBB-Konzern

3 ÖBB-Infrastruktur AG ÖBB-Infrastruktur AG Unternehmensstäbe Betrieb Anlagen / Finanzen Projektmanagement / Technik Netzzugang Netzbetrieb Verschub Energie Anlagen- / Infrastrukturentwicklung Zentrales Assetmanagement Integriertes Streckenmanagement Controlling / Rechnungswesen Neu- und Ausbau Engineering Services Projekt Telematik

4 Aufgaben der ÖBB-Infrastruktur AG Verantwortung für modernes Schienennetz Bereitstellen einer bedarfsgerechten und zuverlässigen Bahninfrastruktur Gewährleistung eines sicheren und pünktlichen Betriebs diskriminierungsfreier Netzzugang schafft Voraussetzungen für sichere, umweltfreundliche und kundenorientierte Mobilität Inspektion, Wartung, Entstörung von Eisenbahn- Infrastrukturanlagen Planung und Neu-/Aus-/Umbau von Schieneninfrastruktur

5 Stab Forschung&Entwicklung Aufgabenbereiche Strategische Forschung für die ÖBB-Infrastruktur AG Bildung von Netzwerken mit Industrie, Wirtschaft und Universitäten für die Entwicklung von Ideen und neuen Innovationen, Technologien und Lösungen für das System Bahn Themenführerschaft bei Forschungsinhalten am Sektor der Eisenbahninfrastruktur innerhalb und außerhalb der ÖBB International, national und/oder regional ausgerichtete Forschungsvorhaben Bündelung von eisenbahntechnischen System-Know-how, um das System Bahn als Innovationsmotor zu positionieren und zu stärken Unterstützung bei der Abwicklung von Forschungsprojekten (Forschungsförderung) Lukrieren von Forschungsförderungen von in- und ausländischen Fördergebern

6 Stab Forschung&Entwicklung Einzelne Projekte/Bereiche System Rad/Schiene Gleiseigenschaften, Gleislage, Laserscanning, Geodaten Klimawandel Eisenbahnkreuzungen Einsatz erneuerbarer Energien Ersatz von Arbeitsmitteln und -stoffen Neue Methoden für Brücken- und Ingenieurbau,

7 Leitgedanke Einsatz moderner Technologie und wirtschaftlicher Verfahren der Fernerkundung, Sensorik, Geodäsie der Verortung der 3D Visualisierung zur räumlich-strukturierten Speicherung (Datenbanktechnologie) zur Standardisierung der Dokumentation (Metadaten!) zur bedarfsorientierten Abgabe von Information Datenerfassung Lieferung / Prüfung Datenhaltung / Abgabe

8 Verortung von Infrastrukturobjekten Messverfahren am Schienenfahrzeug Ziel: vollständige, berührungslose Aufnahme von div. Infrastrukturobjekten Stufe 1: Untersuchung der mittels GNSS erreichbaren Genauigkeiten in der Schienenfahrzeug-Positionierung Vorprojekt: Ultraschallmesszug, Gleisachsenbestimmung Stufe 2: Mobile Erfassung von Mastbolzen und Kilo/Hektometertafeln Absolute Verortung der Mastbolzen Verknüpfung Kilometrierung und Koordinate Stufe 3: Objekte aus Bereich Leit- und Sicherungstechnik z.b. Signale, Balisen, Isolierstöße, In Bearbeitung

9 Ist-Zustand Gleisvermessung Gleisvermessung beruht auf der Verwendung von Gleisvermarkungspunkten ( Mastbolzen ) entlang der Strecke relative Verfahren wie z.b. Langsehne Einzelne Gleiselemente sind hochgenau verfügbar, weitgehend allerdings nur in relativen Koordinaten Für viele Fachbereiche ist die Verwendung von absoluten Koordinaten notwendig: wahre Gleislängen ableiten Infrastrukturobjekte eindeutig verorten Eine durchgängige klassische terrestrische Vermessung ist hier aus zeitlichen, wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen nicht möglich.

10 Stufe 2: Mastbolzen Ziel: Mastbolzen Koordinaten Homogenisierung Referenzgeometrie Fahrplan-Verträglichkeit (Regelfahrplan) Sicherheit (berührungslos) Wirtschaftlichkeit Flexibel einsetzbar (Sensorauswahl, Trägerfahrzeug) Ergebnisse inkl. Qualitätsangaben

11 Messfahrzeug 4061

12 Versuchsfahrzeug ÖBB Sensorrahmen: Randbedingungen wie z.b. - Vibrationen - Gewicht - Lichter Raum

13 Messeinrichtung Infrarotblitz Kamera 2 Scanner 1 Kamera 1 Bestandteile der Messeinrichtung: Laserscanner für Auslösen der anderen Sensoren bei Mastannäherung Zweiter Scanner zur optionalen Profilmessung 2 Kameras für 3D-Auswertung Infrarotblitz für gleichmäßige Beleuchtung sowie Einsatz bei Tunnel- oder Nachtfahrten Nicht im Bild sichtbar: 2 GNSS-Antennen zur Berechnung der Trajektorie Inertiale Messeinheit (IMU) zur Überbrückung Ergänzende Sensoren: Optisches Odometer 2 Achs - Neigungssensoren zur Bestimmung der Überhöhung Sensoren im Zwischenschienenbereich

14 Funktionsweise Laserscanner detektiert Annäherung an Oberleitungsmasten Laserscanner löst Kameras und Infrarotblitz aus Gleichzeitig Registrierung der Zeitmarken für alle Sensoren Wichtig: einmalige hochgenaue Einmessung aller Sensoren am Fahrzeug Schnelle Einmessung nach jedem Einrüsten Auswertung: Berechnung der GNSS-Koordinaten des Fahrzeuges (1 Position pro Sekunde) Verknüpfung mit IMU und Odometer-Daten Position und Orientierung 400 Hz Überbrückung von Abschattungsbereichen (Brücken, Tunnel etc.) Auswertung der Positionen der Gleisvermarkungsbolzen aus den Stereofotos Kombination und Synchronisation mit allen übrigen Sensordaten Ergebnis: homogene Koordinaten aller Gleisvermarkungspunkte ( Mastbolzen ) Analog für weitere Objekte

15 Beispiele für Datenerfassung Beispiel einer Kameraaufnahme (links) sowie softwaregestützte Detektion des Mastbolzens (rechts)

16 Auswertung Stereo Bildanordnung Dr. Matthias Rüther Inst. f. Maschinelles Sehen und Darstellen, Technische Universität Graz frame002167_stereo

17 Auswertung Stereo Bildanordnung - Problembereiche Korrekte Zuordnung > 97%!!!

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!